桔皮中黃色素提取工藝的研究

桔皮中黃色素提取工藝的研究

隨著“綠色行動(dòng)”的呼聲越來越大，天然染料的發(fā)展也相當(dāng)迅速。天然染料具有安全可靠的外觀、自然的營養(yǎng)性和藥理作用等優(yōu)點(diǎn)，深受人們喜愛。這還促進(jìn)了從橙色果皮中提取黃色素的研究。柑桔是我國一大果品資源,1995年全國柑桔產(chǎn)量達(dá)822萬t,新鮮柑桔含果皮約0.20～0.25kg·kg-1,每年約有164～205萬t的桔皮。桔皮中含有橙皮苷、柚苷、川皮苷,橙皮素、β-檸烏素,類黃酮等化合物,具有理氣健脾、化痰等功效。因此,以桔皮為原料研究其黃色素的提取工藝和條件,對于開發(fā)天然黃色素,利用豐富的桔皮資源等具有重要的實(shí)際意義。目前,從桔皮中提取黃色素的方法多為浸提法。本研究在前人工作的基礎(chǔ)上,對浸提工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上,探討了索氏提取法提取桔皮黃色素的適宜條件。該方法大幅度地縮短了提取時(shí)間,為將來工業(yè)化生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源。1實(shí)驗(yàn)部分1.1合成產(chǎn)物及提取桔皮(市售柑桔洗凈、剝皮、切碎、烘干、混勻備用)、無水乙醇、乙酸乙酯(均為AR);蒸餾水。數(shù)顯恒溫水浴鍋;索氏提取器及冷凝回流裝置;過濾裝置;減壓蒸餾裝置;TG328A電光分析天平;721分光光度計(jì)。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1采用浸泡法提取流程1.2.2索法提取工藝裝置1.2.3分析檢測方法對色素提取液適當(dāng)稀釋后,用721分光光度計(jì)測出其在不同波長下的吸光度。根據(jù)吸光度大小判斷提取效果,確定最佳吸收波長,探討工藝及條件。2結(jié)果與討論2.1犯罪時(shí)間的確定按1.2.1所示工藝流程制得桔皮黃色素提取液,用濃度為99.7%的無水乙醇稀釋后,在721分光光度計(jì)上測定其在不同波長下的吸光度(無水乙醇作參比,比色皿厚度為1cm),測定結(jié)果見表1。由表1可知,本實(shí)驗(yàn)中桔皮黃色素在360～470nm范圍內(nèi)只有一個(gè)吸收峰,最大吸收波長在370nm。因此,以370nm作為考察提取工藝及條件的最佳吸收波長,并以該波長下的吸光度大小作為評判指標(biāo),確定最佳工藝和條件。2.2提取溶劑的確定由文獻(xiàn)知,甲苯、三氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、無水乙醇等均可作為桔皮黃色素的浸提劑。但甲苯、三氯甲烷有一定毒性且比無水乙醇價(jià)格高,石油醚價(jià)格也較高。因此,本實(shí)驗(yàn)中只選擇價(jià)格低廉的蒸餾水、強(qiáng)極性的乙醇、中等極性的乙酸乙酯3種溶劑作為浸提劑。按1.2.1所示工藝流程,稱取三份2.000g桔皮于具塞錐形瓶中,分別加入等體積的以上3種提取劑,在相同溫度下浸漬相同時(shí)間,得到色素提取液,觀察其外觀;稀釋相同倍數(shù)后,在同一波長下測定其吸光度,比較其大小,結(jié)果見表2。由表2可知,水作浸提溶劑,由于其極性太大,使蛋白質(zhì)、糖類、多酚類等水溶性物質(zhì)大量溶出,致使色素提取液混濁而不透明;乙酸乙酯相對極性較小,色素提取效果不好,提取液呈淺黃色,吸光度小;而乙醇作浸提劑,不但吸光度大,而且提取液呈黃色透明。因此,選擇乙醇作為本實(shí)驗(yàn)的浸提劑。2.3最佳稀釋的確定由于乙醇提取效果好,色素提取液若不經(jīng)稀釋,吸光度過大而無法準(zhǔn)確測定。因此,對不同濃度的乙醇作浸提劑所得提取液進(jìn)行不同倍數(shù)的稀釋,以確定最佳稀釋倍數(shù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。由表3可知,采用不同濃度乙醇作浸提劑,所得色素提取液稀釋100倍、50倍時(shí),稀釋液的吸光度均小于0.350,吸光度偏低。而稀釋10倍稀釋液的吸光度在0.37～0.60范圍,滿足可見分光光度法準(zhǔn)確測定對吸光度0.20～0.70范圍內(nèi)的要求。故本實(shí)驗(yàn)選擇色素提取液稀釋10倍作為考察工藝及條件的測試濃度。2.4浸漬法提取材料的正交試驗(yàn)影響色素提取效果的主要因素有浸提劑濃度、料液比、浸提溫度、浸提時(shí)間等,按以上所確定的條件,參考文獻(xiàn),采用表4所示的正交試驗(yàn)因素水平表,做四因素四水平的正交試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果及極差分析見表5。(續(xù)表4)由表5中正交試驗(yàn)結(jié)果可知,最佳組合為A2B1C2D3,此時(shí)吸光度為0.950,顯著高于其它條件下的吸光度。因此,浸漬法提取桔皮黃色素的最佳工藝條件是:以70%乙醇為浸漬溶劑,按每g桔皮8mL浸提劑即1∶8(g·mL-1)的料液比,在50℃下浸漬5h。由表5中極差R數(shù)據(jù)可知,桔皮黃色素提取效果的因素影響順序?yàn)锽>D>A>C,即料液比>浸提時(shí)間>乙醇濃度>浸提溫度;由B因素的K4——K1數(shù)據(jù)可知,提取效果隨料液比值的增大而提高,因而又做了料液比為1∶4(g·mL-1)的外延試驗(yàn),結(jié)果在浸漬過程中因料液比值過大,浸漬劑用量太小,浸提劑全部被桔皮吸收而未能得到色素提取液。2.5浸漬法與索氏提取法提取效果的比較為提高桔皮黃色素的提取效果,提高提取過程中的料液比,又采用了索氏提取法提取桔皮黃色素。為與上述的浸漬法比較,在采用索氏提取法時(shí)仍延用上述確定的最佳工藝條件,即以70%乙醇為提取溶劑,按1∶8(g·mL-1)的料液比投料,在一定溫度下提取。為保證乙醇在索氏提取器內(nèi)不斷蒸發(fā)回流,實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),水浴溫度不能低于90℃;為探討索氏提取法的提取效果,在首次提取液回流至三口瓶內(nèi)時(shí),每隔一定時(shí)間從取樣口取樣分析,測定其吸光度,考察其提取效果并與常用浸漬法的多次浸提效果比較,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6和表7。由表6可知,采用浸漬法時(shí),隨著浸提次數(shù)的增多,所得色素提取液的吸光度相應(yīng)減小;到第四次時(shí),所得色素提取液的吸光度已很小,故取前三次的合并液吸光度判斷浸漬法的平均提取效果,此時(shí)在370nm波長處的吸光度為0.948,浸提3次,每次5h,共需15h。由表7可知,采用索氏提取法,浸提劑回流0.5h時(shí),由于時(shí)間較短,未達(dá)到浸漬法的平均浸提效果,吸光度較低;回流1.0h時(shí),提取效果明顯提高,1.5h時(shí)最大波長下的吸光度為1.390,2.0h時(shí)達(dá)到1.510均超過浸漬法的平均提取效果。但2.0h后提取液在最大波長處的吸光度下降后又回升,3.5h后最大吸收波長由370nm移至380～400nm,雖仍屬黃色的波長范圍,但與浸漬法所得色素提取液的最大吸收波長370nm已有一定差異,所以索氏提取法提取桔皮黃色素時(shí),回流時(shí)間不宜超過2.0h。比較表6、表7數(shù)據(jù)說明,采用索氏提取法時(shí),回流2.0h就可達(dá)到且超過浸漬法的提取效果。3黃色素的提取(1)浸漬法提取桔皮黃色素的最佳工藝條件是:70%乙醇