酸化水基萃取水資源中的黑白色素

酸化水基萃取水資源中的黑白色素

色胺是自然界廣泛存在的一種天然色彩。許多植物的紅色和藍(lán)色與色胺物質(zhì)有關(guān)。許多蔬菜、花卉及植物果實(shí)的種皮中,如葡萄、草莓、山楂、蘿卜、紅甘藍(lán)、黑豆和黑米都含有大量的花色苷。由于這些植物本身是安全無(wú)毒的食物,所以其中所含的花色苷的安全性是可靠的。近年來(lái),隨著人們的生活水平的提高,對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、安全性等的要求也越來(lái)越高?；ㄉ疹惿刈鳛橐活惥哂泻芨唛_(kāi)發(fā)價(jià)值的天然色素也受到很大的重視?；ㄉ疹惿貫樗苄陨?其應(yīng)用范圍很廣,如奶制品、果凍、腌制果品、腌漬蔬菜等都可用花色苷類色素著色。黑米是一種具有很高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的作物,在我國(guó)有著悠久的種植歷史,很受消費(fèi)者的歡迎。黑米的表皮一般為棕紅色到深黑色,富含花色苷類物質(zhì),具有較高的開(kāi)發(fā)價(jià)值。近年來(lái),相繼有關(guān)于黑米色素開(kāi)發(fā)研究的報(bào)道發(fā)表,但較為詳細(xì)的萃取精制工藝研究報(bào)道卻很少。本文對(duì)黑米色素的提取精制工藝做了比較詳細(xì)的研究,以期為將來(lái)的生產(chǎn)提供一定的依據(jù)。1實(shí)驗(yàn)1.1原材料市售黑米,所有試劑均為化學(xué)純。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1原理上的增加國(guó)內(nèi)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料有關(guān)黑米色素的提取方法中,一般選擇鹽酸化的醇性水溶液為萃取劑,經(jīng)萃取、過(guò)濾和濃縮后得到色素樣品供性質(zhì)研究,有的文獻(xiàn)報(bào)道中增加了重結(jié)晶以提高色素的純度。根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)研究,酸化水溶液對(duì)黑米中的花色苷類物質(zhì)也具有相當(dāng)好的萃取能力,而相對(duì)于用酸化的醇性水溶液,其成本要低的多。進(jìn)一步的研究表明,以鹽酸為酸化劑所提取的黑米色素水溶性和純度都不如用有機(jī)酸作為酸化劑所得到的產(chǎn)品好,因此我們選擇有機(jī)酸酸化水溶液作為萃取劑萃取色素,用大孔吸附樹(shù)脂精制色素的實(shí)驗(yàn)路線。1.2.2黑米色素的提取每次實(shí)驗(yàn)取40g黑米,按正交實(shí)驗(yàn)設(shè)定的條件恒溫?cái)嚢杼崛『诿咨?每隔10~15min取少量提取液在相應(yīng)的最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。根據(jù)萃取液濃度達(dá)到最大值確定萃取時(shí)間。1.2.3固液比和酸度水平的正交試驗(yàn)為了確定提取色素的最佳條件,我們選擇了有機(jī)酸濃度、提取溫度和固液比三個(gè)因素,分別取三個(gè)水平作正交試驗(yàn)。其中酸度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1%,0.5%,1.0%;溫度分別為40,50,60℃;固液比分別為1∶5,1∶8,1∶10。1.2.4提取率的測(cè)定由于固液比不同,每次實(shí)驗(yàn)得到的提取液的體積也不相同,為了比較不同條件下的萃取率,將每次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都折算為400mL提取液的吸光度,折算后得到的吸光度越高則表明提取率越高。1.2.5色素的提取按正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果確定最佳萃取條件,在最佳萃取條件下萃取黑米色素,將得到的萃取液過(guò)濾,用大吸附樹(shù)脂吸附,待大孔吸附樹(shù)脂吸附色素飽和后,用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%檸檬酸60%的乙醇溶液洗脫色素,色素液進(jìn)一步通過(guò)真空濃縮、噴霧干燥即得到色素精品。2結(jié)果與分析2.1萃取液的吸光度圖1為幾個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下萃取液吸光度隨時(shí)間的變化規(guī)律。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,隨著萃取時(shí)間的增加,萃取液的吸光度增加。當(dāng)萃取時(shí)間達(dá)到120min左右,吸光度基本達(dá)到最大值,時(shí)間再延長(zhǎng),吸光度增加的趨勢(shì)變緩,在高的溫度條件下,隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng),萃取液的吸光度有所下降。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,將萃取時(shí)間固定在120min比較合適。2.2固液比和酸度對(duì)黑米色素萃取效果的影響表1為黑米色素萃取實(shí)驗(yàn)的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從表中各列的極差可以看出萃取液的吸光度隨因素水平的變化而變化的范圍。極差大的因素是主要因素。在黑米色素的萃取條件實(shí)驗(yàn)中,溫度和酸度都是重要因素,固液比對(duì)黑米色素的萃取效果影響較小。從此表還可以看出,對(duì)于溫度因素k1<k2<k3,對(duì)于酸度因素同樣有k1<k3<k2,說(shuō)明隨著溫度和酸度的提高,萃取液的吸光度呈上升的趨勢(shì),因而若進(jìn)一步提高溫度和酸度,黑米色素的提取效率將進(jìn)一步提高。但是由于黑米色素和其它花色苷類色素一樣熱穩(wěn)定性較差,若萃取溫度太高,色素在萃取過(guò)程中就會(huì)降解,萃取得率反而會(huì)因溫度的升高而降低。若酸度太高,則會(huì)引起花色苷的水解,降低產(chǎn)品的溶解性等指標(biāo)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,黑米色素的最合適萃取條件為:溫度50~60℃,有機(jī)酸濃度1.0%(pH=1.5~2.0),固液比1∶5。2.3黑米色素的純度圖2比較了用大孔吸附樹(shù)脂精制后的黑米色素的吸收光譜與用酸化醇水溶液萃取黑米得到的萃取液的吸收光譜。其中530nm處的吸收峰為花色苷的特征吸收峰,280nm處的吸收峰為多酚類化合物的吸收峰。PETRI等人認(rèn)為,A530nm/A280nm的值越大,說(shuō)明色素的純度越高,此比值大于1.0則表明花色苷萃取物的質(zhì)量較好。黑米萃取液的測(cè)定結(jié)果為A530nm/A280nm=0.46,精制后的黑米色素的測(cè)定結(jié)果為A530nm/A280nm=1.17,大于1.0,說(shuō)明經(jīng)過(guò)大孔吸附樹(shù)脂的處理,黑米色素的純度得到了較大的提高?；ㄉ疹惿匾话銥榛旌衔?很少有純品,所以商品化的產(chǎn)品常用色價(jià)即百分吸光度(E1%1cm1cm1%λmax)來(lái)表示其純度。本實(shí)驗(yàn)提取的黑米色素測(cè)得色價(jià)為83,大于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如蘿卜紅色素的色價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(E1%1cm1cm1%λmax=4.0),說(shuō)明用本實(shí)驗(yàn)提取精制的黑米色素的純度已較高。3min的熱反應(yīng)(1)用酸化水基萃取劑萃取黑米色素具有生產(chǎn)成本低,易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的特點(diǎn)。(2)用酸化水基萃取劑萃取黑米色素萃取時(shí)間120min比較合適。(3)在萃取時(shí)間一定的條件下,影響萃取效率的主要因素為溫度和酸度,適宜的萃取條件為:溫度為50~