陳玉，鄭水養(yǎng)，陳進(jìn)發(fā)

（福建師范大學(xué)福清分校 生物與化學(xué)工程系，福建 福清 350300）

食用色素通常分為兩類:天然色素和合成色素[1]。合成色素由于具有著色力強(qiáng)，色澤鮮艷，穩(wěn)定性好，無(wú)臭無(wú)味，品質(zhì)均一，易于溶解和拼色以及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，曾得到廣泛應(yīng)用。但隨著毒理學(xué)和分析技術(shù)的不斷發(fā)展以及人類對(duì)自身健康的重視，合成色素對(duì)人體健康的危害愈來(lái)愈引起人們的注意，而天然色素不但使用安全可靠，而且具有相當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)和醫(yī)療保健作用[2-3]。

橘皮是蕓香科柑桔屬植物桔的果皮,皮色由紅到黃深淺不一,內(nèi)面為白色,油性大,香氣濃郁,所含色素為橙—黃色類胡蘿卜素,還含大量的對(duì)人體有益的芳香油、麝香酚等有機(jī)物,被視為一種重要的保健中草藥，故橘皮色素被制成保健品和食品著色劑具有重要的開發(fā)利用價(jià)值[4-5]。本文對(duì)橘子皮中天然色素的提取工藝做了初步的研究，并對(duì)黃色素穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了研究、探討。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 材料

自市場(chǎng)購(gòu)買新鮮的橘子（取自福建地區(qū)產(chǎn)的橘子皮），取其皮洗凈后晾干表面水分，置于烘箱中烘至恒重，粉碎混勻后置于干燥器中備用。

1.1.2 儀器

7201-E可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海普光儀器有限公司；HH-4數(shù)量恒溫水浴鍋：國(guó)華電器有限公司；PHS-3C型精密酸度計(jì)：上海虹益儀器儀表有限公司；JPT-2型天平：常熟市衡器廠。

1.1.3 試劑

無(wú)水乙醇、95%乙醇，乙酸乙酯，石油醚，丙酮，鹽酸,NaOH，NaHSO3，H2O2，葡萄糖，檸檬酸，蔗糖等均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 提取工藝流程

清洗→烘干→粉碎→量取→浸提→過(guò)濾

1.2.2 提取劑篩選

準(zhǔn)確稱取1g樣品于錐形瓶中，加入提取劑10.00mL，在40℃下震蕩提取4 h后，過(guò)濾，靜置，取1.00 mL上清液用相應(yīng)的提取劑稀釋，定容至50 mL，使用分光光度計(jì)測(cè)定色素溶液的吸光度并繪制曲線。使用的提取劑分別為無(wú)水乙醇，丙酮，石油醚和乙酸乙酯。

1.2.3 最佳提取條件的確定

準(zhǔn)確稱取適量樣品，對(duì)最佳提取劑分別進(jìn)行提取劑濃度，提取料液比，浸提時(shí)間，提取液pH，提取溫度等單因子試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)，以確定最佳提取條件。

1.2.4 黃色素的穩(wěn)定性研究

1.2.4.1 光照對(duì)色素穩(wěn)定性影響

準(zhǔn)確吸取按最佳工藝條件提取的色素濃縮液0.2 mL，用95%乙醇定容于50 mL容量瓶中，將色素溶液在室內(nèi)自然光、日光下放置4 h，每隔0.5 h測(cè)定其在最佳波長(zhǎng)處的吸光度，95%乙醇為參比溶液。

1.2.4.2 食品添加劑的影響

吸取0.2 mL色素濃縮溶液于50 mL容量瓶中，一式3份。分別各加入0.01 mol/L檸檬酸+0.1 mol/L葡萄糖溶液、0.01 mol/L檸檬酸+0.1 mol/L蔗糖溶液、0.01 mol/L檸檬酸溶液進(jìn)行稀釋、定容。分別測(cè)其在最佳波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，檸檬酸溶液為參比溶液。

1.2.4.3 pH的影響

吸取0.2 mL濃縮液于50 mL的容量瓶中，一式7份，用不同pH的溶液分別定容、放置10 min后，測(cè)定其在最佳波長(zhǎng)處的吸光度并觀察顏色狀態(tài)，蒸餾水為參比溶液。1.2.4.4 耐氧化性和耐還原性

取6個(gè)50 mL容量瓶分為兩組，第一組的3個(gè)瓶中分別加入10%H2O25、10、15 mL；第二組的3個(gè)瓶中分別加入分析純的NaHSO3固體0.05、0.25、0.5 g，再各加入色素母液0.2 mL后用95%乙醇定容，靜置12 h在最佳吸收波長(zhǎng)處測(cè)定溶液的吸光度，95%乙醇為參比溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳提取劑的確定

準(zhǔn)確稱取樣品1 g，分別以乙醇，乙酸乙酯，石油醚，丙酮作為提取劑，振蕩提取4 h,過(guò)濾，靜置，測(cè)定其在320 nm～420 nm處的吸光度[6]，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 橘皮黃色素在不同提取劑和不同波長(zhǎng)下的吸光度Table 1 The extract absorbance under the different agent and the different wave length

由表1可以看出，乙醇作為提取劑的色素提取液在360 nm處有最大吸光度0.871，且乙醇經(jīng)濟(jì)、安全、無(wú)毒副作用，因此本實(shí)驗(yàn)選擇乙醇作為提取劑。因此以360 nm作為考察提取工藝條件的最佳測(cè)量波長(zhǎng)。

2.2 最佳提取工藝條件的確定

2.2.1 最佳提取劑濃度

準(zhǔn)確稱取樣品1 g，加入10.00 mL不同濃度的乙醇溶液，40℃下振蕩提取4 h，過(guò)濾、靜置，取1 mL上清液，用相應(yīng)濃度的乙醇定容至50 mL，測(cè)定其在360 nm處的吸光度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同乙醇濃度與提取橘皮黃色素效果的關(guān)系Fig.1 Relation of different ethanol concentrations and absorance effects

由圖1可見(jiàn)，吸光度隨乙醇濃度增大而增加，乙醇濃度為95%時(shí)吸光度達(dá)到其峰值。因此確定乙醇濃度為95%。

2.2.2 選擇最佳料液比

改變料液比，40℃下振蕩提取4 h，過(guò)濾、靜置，取1 mL上清液，用95%乙醇定容至50 mL，測(cè)定其在360 nm處的吸光度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 不同料液比提取的色素吸收情況Fig.2 The extract absorbance of different fluid material ratios

由圖2可知，吸光度隨料液比的減少而減少，料液比在1∶10時(shí)吸光度達(dá)到最大值，料液比達(dá)到1∶10之后，吸光度開始大幅下降。所以選用1∶10為最佳提取料液比。

2.2.3 最佳提取時(shí)間的確定

選擇料液比為1∶10（g/mL），95%乙醇溶液在40℃下振蕩提取，改變提取時(shí)間，測(cè)定溶液的吸光度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可見(jiàn)，吸光度值在5 h前隨時(shí)間的增長(zhǎng)而增大，在5 h之后開始下降，此時(shí)色素可能已經(jīng)發(fā)生部分分解。所以確定5 h為最佳提取時(shí)間。

2.2.4 最佳提取溫度的確定

選擇料液比為1∶10（g/mL），95%乙醇溶液提取5 h，改變提取溫度，測(cè)定溶液的吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖3 不同提取時(shí)間的吸收情況Fig.3 The extract absorbance under the different treating times

圖4 不同提取溫度的吸收情況Fig.4 The extract absorbance of different temperatures

結(jié)果表明，吸光度在60℃之前隨著溫度的升高而增加，在60℃之后吸光度值則不同程度降低。溫度提高有利于色素的提取，可使分子的運(yùn)動(dòng)加劇，植物組織軟化，促進(jìn)膨脹，促進(jìn)葉綠素分子的擴(kuò)散,提高浸出效果。但溫度高可能使植物組織中某些不耐熱或揮發(fā)性成分分解，使產(chǎn)品中雜質(zhì)含量增多；而且溫度太高使溶劑易揮發(fā)，因此選擇60℃為最佳提取溫度。

2.2.5 最佳提取pH的確定

選擇料液比為1∶10，95%乙醇溶液提取5 h，提取溫度為60℃，測(cè)定溶液的吸光度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 不同pH提取液的吸收情況Fig.5 The extract absorbance under the different pH of the agent

由圖5可以看出，不同pH的提取劑對(duì)橘皮黃色素的提取效率影響不大，其中以pH=5時(shí)吸光度值最大，故pH=5為溶液最佳pH。

2.2.6 正交試驗(yàn)

基于上述單因子試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)L9（34）見(jiàn)表2，進(jìn)一步確定橘皮黃色素最佳提取條件。

正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，相關(guān)因素對(duì)色素提取效率的影響力大小依次為料液比＞溫度＞濃度＞提取時(shí)間，最佳條件為A2B2C3D2，即濃度95%，料液比1∶8，時(shí)間6h，溫度60℃。

表2 正交試驗(yàn)因子水平Table 2 The orthogonal experiment factors

表3 正交實(shí)驗(yàn)L9(34)結(jié)果及極差分析Table 3 The results of orthogonal experiment L9(34)and Ge analysis

2.3 黃色素的穩(wěn)定性研究

2.3.1 光照對(duì)吸光度的影響

按最佳提取條件提取色素，吸取配制的濃縮液0.2 mL于50 mL容量瓶中用95%乙醇定容，將色素溶液在室內(nèi)自然光、日光下放置4 h，每隔0.5 h測(cè)定其在最佳波長(zhǎng)處的吸光度，95%乙醇為參比溶液。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 光照時(shí)間與吸光度關(guān)系圖Fig.6 Relation of light times and the extract absorbance

由圖6顯示可知，隨光照時(shí)間延長(zhǎng)色素吸光度逐漸降低，即黃色素含量逐漸減少，剛開始時(shí)日光和室內(nèi)散漫光的色素減少速率基本持平，但1.5 h后在日光照射下的色素含量下降速率明顯大過(guò)在室內(nèi)散漫光照射下的色素含量的下降速率。日光照射4 h下降了8.9%，室內(nèi)散漫光照射4 h下降了4.4%，色素變化量大，這是由于橘皮黃色素的主要成分是四萜類類胡蘿卜素，具有不飽和共軛烯烴結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)光照射下活潑的不飽和鍵易發(fā)生加成、聚合、氧化反應(yīng)，導(dǎo)致共軛長(zhǎng)鏈變短，使色素?fù)p失[7]。說(shuō)明色素溶液長(zhǎng)期在日光照射下比在室內(nèi)散漫光照射下色素的損失大。光照對(duì)色素有所影響，日光直射損失相對(duì)室內(nèi)散漫光來(lái)說(shuō)更大。隨光照時(shí)間延長(zhǎng)色素?fù)p失速率增大，損失量增大。

2.3.2 食品添加劑的影響

食品添加劑的影響見(jiàn)圖7。

圖7 食品添加劑與吸光度關(guān)系圖Fig.7 Relation of food addiitives and the extract absorbance

通過(guò)圖7可以看出，色素溶液在加入食用糖后溶液的吸光度稍有增加，但變化率不高，加入葡萄糖時(shí)溶液吸光度增長(zhǎng)了4.8%，而加入蔗糖時(shí)溶液吸光度更是只增長(zhǎng)了3.7%。說(shuō)明食用糖類對(duì)色素穩(wěn)定性影響不大。

2.3.3 酸堿度對(duì)吸光度的影響

酸堿度對(duì)吸光度的影響見(jiàn)表4。

表4 pH與吸光度關(guān)系Table 4 Relation of pH values and the extract absorbance

由表4可知，色素溶液在酸性和弱堿條件下吸光度變化速率較慢；而當(dāng)色素處于強(qiáng)堿條件下時(shí)吸光度變化速率明顯加快。通過(guò)觀察可以看到，色素溶液在酸性和弱堿條件下溶液呈現(xiàn)黃色，而當(dāng)溶液在強(qiáng)堿條件下顏色從原來(lái)的亮黃色變?yōu)殚冱S色，說(shuō)明色素溶液在堿性強(qiáng)時(shí)，色素發(fā)生變化。在酸性和弱堿性條件下，色素為黃色，吸光度變化較小，橘皮黃色素穩(wěn)定性無(wú)顯著差異；但在強(qiáng)堿條件下色素為橘黃色，吸光度變化較大，橘皮黃色素發(fā)生變化,穩(wěn)定性差。

2.3.4 氧化劑和還原劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

氧化劑和還原劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響見(jiàn)表5。

表5 氧化劑、還原劑濃度與吸光度關(guān)系Table 5 Relation of oxidant or reductant concentrations and the extract absorbance

從表5可以看出，隨色素溶液中的H2O2濃度的增加，溶液的吸光度略有升高，但變化幅度不高，可知色素的耐氧化能力強(qiáng)；而隨著色素溶液中的NaHSO3濃度的升高，吸光度略有下降，但影響也不顯著，可知色素的耐還原能力強(qiáng)。由此可見(jiàn)，色素的耐氧化還原能力強(qiáng)。

3 結(jié)論

1）正交試驗(yàn)L9（34）結(jié)果表明，相關(guān)因素對(duì)橘皮黃色素提取效率的影響力大小依次為：料液比＞溫度＞濃度＞提取時(shí)間，最佳提取條件：乙醇濃度為95%，料液比1∶8（g/mL），提取時(shí)間6 h，提取溫度60 ℃。在酸性及弱堿性條件下，色素穩(wěn)定性較好；強(qiáng)堿條件下色素較為不穩(wěn)定，顏色加深。常用的食品添加劑、氧化劑、還原劑對(duì)色素的影響不顯著，耐氧化還原能力強(qiáng)。色素對(duì)光和熱有一定的耐受性，但在光照尤其是日光直射時(shí)，色素變化量大。

2）該工藝操作簡(jiǎn)單，天然色素作為一種可再生資源，具有較好的開發(fā)研究?jī)r(jià)值。

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