【正文】 .................................................. 11 醇浸提法優(yōu)化實驗 ........................................................................................................... 7 單因素實驗 ................................................................................................................ 7 正交優(yōu)化實驗 .......................................................................................................... 15 結果計算 ......................................................................................................................... 12 4 結論 ....................................................................................................................................... 17 參考文獻 .................................................................................................................................. 18 致謝 .......................................................................................................................................... 15 柑橘皮中黃色素的提取工藝研究 1 1 緒論 柑橘屬于蕓香科中的植物橘 [1]， 柑橘樹為常綠小喬木 ， 常長在 溫暖濕潤氣候的地方，主要分布在南北緯 40176。 柑橘是被廣泛種植的水果之一 , 全球柑橘產量每年約在 8 000 萬 t 。我國的柑橘分布在北緯 16176。之間，海拔最高達 2600米 (四川巴塘 )，南起海南三亞，北至陜西、甘肅、河南，東起臺灣省，西至西藏的雅魯藏布江河谷。～ 33176。江西作為我國柑桔的主要產區(qū)之一，主要種植南豐蜜桔、贛州臍橙、新余蜜桔等品種，于是柑橘產量也不斷上升，目前年產量己達到 。因此 ,色素是構成食品添加劑的一個重要組成部分 [3]。合成色素由于具有著色力強 ， 無臭無味 ， 色澤鮮艷 ， 穩(wěn)定性好 ， 品質均一 ， 易于溶解和拼色 ,以及成本低廉等一系列優(yōu)點 ， 曾被廣泛應用。因此 ，近年來化學合成色素的品種和數量越來越少。因此 ， 尋求和開發(fā)利用天然色素資源已成為人們日益關注的課題 , 這對保護人民的健康及食品工業(yè)的發(fā)展具有重要意義 [4]。經研究表明柑橘皮中含有精油、色素、果膠、黃酮類化合物等多種可提取利用的成分 ， 值得加以綜合利用 [5]。其中柑橘皮黃色素是一類利用現代的生物技術提取而成的重要的天然色素 ,主要成分是檸檬烯與類胡蘿卜素的混合物， 還富含維生素 E 和稀有元素榆林學院本科畢業(yè)論文 2 硒 [6] ， 這 些物質對于延遲細胞衰老和增強人體免疫力和防止癌細胞的生長均有不錯的作用 ， 所以它不僅可作為飲料、蛋白食品、淀粉食品、調味品的著色劑，而 且還可作為食品的強化營養(yǎng)劑、香味劑和保健食品的重要配料之一，是一種理想的天然色素。橘皮色素作為食品添加劑在新型保健食品、化妝品和藥品行業(yè)中具有相當大的應用前景。目前國內對柑橘皮色素的研究熱點是優(yōu)化提取工藝條件。隨著科技的發(fā)展以及提取手段的多樣化 ， 科研工作者不僅要考慮色素的提取率 ， 還要注重 要使生產成本降低 [8]。 柑橘皮概況 柑橘是我國南方主要的水果之一 ， 因色、香、味兼?zhèn)?， 甜酸多汁 ， 清香爽口 ， 風味醇厚 ， 營養(yǎng)豐富 ， 深受人們喜愛。柑橘果皮產量約占果實產量的 25% ～ 40%。 柑橘皮，醫(yī)學上稱為陳皮，性溫，味辛、苦，有理氣健脾，燥濕化痰的功效，對治療高血壓，心肌梗死，消炎，抑菌等都有效。此對我國十分豐富的橘類果皮這一天然有機化學資源的深層次研發(fā)與利用，具有重要的經濟價值和廣闊的市場前景。 一方面保護細胞免受氧化傷害 ， 減少一些疾病如動脈硬化癥、關節(jié)炎等的發(fā)病率 [10]；另一方面它有理氣健脾、去濕化 痰的功效 ， 可治療胸腔漲悶、食少吐瀉等癥狀。此外 ， 所含的葉黃素是一種類胡蘿卜醇色素 ，有水溶性和脂溶性兩種 ， 能夠保護視覺斑降解引起的衰老 ， 使白內障的發(fā)生率減少。橘皮中含有的色素種類較多 ， 主要有類胡蘿卜素 ， 是由 40 個碳原子組成、含多個異戊二烯結構的多種脂溶性植物色素 [12]。脂溶性類胡蘿卜色素主要由檸檬烯與類胡蘿卜素組成 ， 易溶于乙醇、乙醚、四氯化碳、三氯甲烷等有機溶劑。黃色素在水中和弱酸、弱堿溶液中溶解性好 ， 對光和熱有極強的耐受性。由于脂溶性類胡蘿卜色素分子中含有羧基 ， 在酸性下呈游離羧酸狀態(tài) ， 溶解性較差 ， 在堿性條件生成鹽 ， 溶解度較大 [14]。 ⑴ 有機溶劑浸提法 浸提法是依據原料被提取成分的極性和共存雜質的理化性質的不同 ， 遵循相似相溶原則 ， 使其有效成分從原料表面或組織內部向溶劑轉移的傳質過程。其中乙醚的浸提作用可代替石油醚 ,而且沸點較石油醚低 ， 易于回收；乙醇和三氯甲烷的收率相對乙醚和石油醚要低 ， 但提取成本不大 ， 是常用的提取劑。 榆林學院本科畢業(yè)論文 4 ⑵ 堿提取法 柑橘皮中的黃色素在水和弱堿溶液中的溶解性極好 ， 因此以水為溶劑 ， 添加適量的堿液能促使柑橘皮中的果膠酶和纖維素酶發(fā)生分解反應 ， 使橘皮中黃色素較快地從細胞中流出 ， 從而增大提取速率。但由于堿提取法加工過程需消耗大量的堿且廢液不易回收。 ⑶ 微波提取法 微波提取法是一種新型的現代分離技術 ， 它的 原理是利用物料組分吸收微波能力的差異加熱某些組分。微波萃取橘皮色素具有熱效率高、省時、產品質量高、設備簡單等優(yōu)點 ， 但微波法存在溫升問題 ， 如果操作不當 ， 會使橘皮色素破壞 ， 影響產品的提取率 ， 因此微波提取法要求嚴格控制溫度。采用超臨界流體提取柑橘 皮中黃色素 ， 萃取物的天然風味 ， 是比較理想的橘皮色素提取方法。 ⑸ 超聲波法 超聲波在傳遞過程中存在著正負壓強交變周期 ， 因而在溶劑和樣品之間產生聲波空化作用 ， 導致溶液內氣泡的形成、增長和爆破壓縮 ， 從而使固體樣品分散 ，可使樣品與萃取溶劑之間的接觸面積增大 ， 使目標物從固相轉移到液相的傳質速率也提高。其具有很廣闊的應用前景。 本次實驗選擇常規(guī)的提取方法，有機溶劑浸提法，操作簡單，容易實現。 天然色素作為一種可再生的安全可靠，色澤自然 ， 而且具有相當的營養(yǎng)和醫(yī)療保健作用的物質對保護人民的健康及食品工業(yè)的發(fā)展具有重要意義 [17]。 柑橘皮中黃色素的提取工藝研究 1 2 實驗部分 實驗原理 柑橘皮色素在乙醇中具有溶解性，溶劑通過繼續(xù)多次浸提，可以把絕大部分色素溶出 [18]。 圖 21 柑橘皮粉末 實驗方法 工藝流程 柑橘皮中黃色素的提取工藝研究 3 圖 22 工藝流程 提取步 驟 (1)原料的選擇和預處理。柑橘皮洗掉泥沙和雜物，洗凈后切成小碎塊，再放入冰箱進行冷凍，然后粉碎風干。用無水乙醇在 50℃ 浸提 5 小時，原料與無水乙醇的料液比為 1； 4， PH等于 7，為防止乙醇揮發(fā)損失，浸提應在密封環(huán)境下進行，浸提兩次。浸提后進行真空抽濾，洗滌兩次，收集濾液。用旋轉蒸發(fā)器將浸提液中的 80%～ 90%的無水乙醇蒸餾回收，濃縮時，溫度應控制在 60℃ 以下，以防止色素在高溫時被破壞，減壓 濃縮至原浸提液液的10%～ 20%左右，將其冷卻至常溫，轉入分液漏斗中。用 20mL的石油醚萃取 3 次，萃取中速攪拌，在密閉容器中進行，萃取時間 30min。 抽濾 濾渣 第二次浸提 濾液 石油醚抽提 回收溶劑 真空濃縮 抽濾 濾液 回收溶液 濾渣 真空濃縮 浸膏 棕紅色膏體 (黃色素 ) 柑橘皮 第一次浸提 干燥 粉碎 冷凍 清洗 榆林學院本科畢業(yè)論文 4 (6)脂溶性色素的產品獲取。 最佳吸光波長的確定 按照圖 22所示工藝流程制得色素成品 ， 用體積分數 99. 7% 的無水乙醇稀釋后 ， 用 722S可見分光光度計測其在不同波長下的吸光度 (比色皿厚度為 1 cm，參比溶液為體積分數為 %的乙醇溶液 )， 測定結果如表 1 所示。 2）原料粒度的選擇：準確稱取 不同粒度的柑橘皮粉末 3 份（塊狀、大于120 目、小于 120 目），用 20mL 體積分數為 99. 7%無水乙醇在常溫下浸提 4h， 浸提液抽濾后濾液稀釋 40 倍，在波長為 340nm 下測其吸光度 。浸提液過濾后稀釋到相同倍數，在 340 nm 波長下分別測其吸光度。 5)提取溫度的選擇： 準確稱取 5 份橘皮粉末 ， 每份 g， 以 1： 20 的料液比加入體積分數 99. 7% 的無水乙醇分別在 20℃ 、 40℃ 、 50℃ 、 60℃ 、 80℃ 下浸提5h（注： 40℃ 、 50℃ 、 60℃ 、 80℃ 下進行浸提時需要冷凝回流）。 6)料液比的選 擇：準確稱取 5 份橘皮粉末 , 每份 g， 以 1: 1: 1: 1:11： 20 的料液比加入體積分數 99. 7% 的無水乙醇在常溫下浸提 5h。 柑橘皮中黃色素的提取工藝研究 5 7)pH 的選擇：準確稱取 5 份橘皮粉末 , 每份 g， 以 1： 20 的料液比加入體積分數 99. 7% 、 pH 為 、 、 、 、 的無水乙醇在常溫下浸提 5h。 ⑵ 正交優(yōu)化實驗 根據以上實驗結果綜合分析 ,選用 料液比、溫度、 pH 三因素 ， 以提取樣品測得的吸光度值為依據 ， 選用 L3(34)正交實驗優(yōu)化柑橘皮黃色素的提取 (表 )。 榆林學院本科畢業(yè)論文 6 3 結果與討論 最佳吸光波長的確定 表 31不同波長下的吸光度 波長（ nm） 320 330 340 350 360 370 吸光度 圖 31不同波長下的 吸光度 以波長為橫坐標 ,吸光度為縱坐標作圖 ， 得吸收曲線圖 31， 從圖可見色素溶液在 340nm處有個明顯的吸收峰 ,其吸光度最大。 01300 320 340 360 380波長( n m )吸光度吸光度柑橘皮中黃色素的提取工藝研究 7 醇浸提法優(yōu)化實驗 單因素試驗 (1)最佳提取劑的確定 表 32 不同溶劑下的吸光度 序號 1 2 3 4 5 試劑 三氯甲烷 無水乙醇 丙酮 石油醚 甲醇 吸光度 圖 32 不同溶劑下的吸光度 由圖 32 可知，無水乙醇與甲醇的浸提效 果較好，而石油醚的提取效果較差，丙酮、三氯甲烷與甲醇均有一定的毒性，所以淘汰。 (2)原料粒度的選擇： 表 33 不同粒度下的吸光度 序號 1 2 3 粒度 塊狀 大于 120 目 小于 120 目 01 2 3 4 5三氯甲烷 無水乙醇 丙酮 石油醚 甲醇吸光度吸光度榆林學院本科畢業(yè)論文 8 吸光度 圖 33 不同粒度下的吸光度 由圖 33可知，小于 120目的橘皮浸提效果較好 ， 因為粉末狀橘皮與浸提劑的接觸面積較大 ， 色素更容易被提取出來。 (4)提取劑濃度的選擇： 表 35 不同濃度下吸光度 序號 1 2 3 4 5 濃度 (%) 80 50 20 0 吸光度 圖 35 不同濃度下吸光度 以濃度為橫坐標 ,吸光度為縱坐標作圖 ， 得吸收曲線圖 35， 由圖 35可知， 體積分數為 % 的無水乙醇比其他體積分數的無水乙醇提取液吸光度大 ， 較其他體積分數的乙醇溶液提取效果要好 ， 因此選定體積分數 % 的乙醇為最佳的浸提劑。 (6)料液比的選擇： 表 37 不同料液比下吸光度 序號 1 2 3 4 5 料液比（ g/mL） 1： 4