仙草色素的提取研究

—＝＝＝６４　２ｏｏ７．ＶｏＬ２８．Ｎｏ．１１　晶　舄　科学研究　仙草色素的提取研究　曹崇江，刘晓庚，王项俊　（南京财经大学应用化学系，江苏南京２１０００３）　摘要：采用常用的正交试验法　。　（４　）】和单因素试验法相结合的方法优选了提取仙草色素的方法，并对该提取工　艺的条件进行了初步探索。试验结果表明，各因素对仙草色素提取效果的影响程度依次为：浸提酸度＞原料粒度＞浸　提温度＞浸提剂；最佳提取工艺条件是：浸提酸度ｐＨ＝１４，原料粒度为４０目，浸提温度为室温（２５　ｏＣ），浸提剂为水，浸　提时间为９０ｍｉｎ；此时色素的提取率可达１２．４４％。另外，微波或超声波对仙草色素的提取有明显促进作用。　关键词：仙草；色素；正交试验法；微波、超声波提取　ｌ’ＨＥ　ＥＸ　ｌｌＨＡＣＴＩＯＮ　ＯＦ　ＴＨＥ　ＰＩＧＭＥＮＴ　ｆ’Ｒ０Ｍ朋　ＤＭ（　Ｅ，ｖ　Ｓ　ＢＥＮＴＨ　ＣＡＯ　Ｃｈｏｎｇ－ｊｉａｎｇ，ＬＩＵ　Ｘｉａｏ－ｇｅｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｘｉａｎｇ－ｊｕｎ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＦｉｎａｎｃｅ＆Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００３，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　Ｍｅｓｏｎａ　Ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ　Ｂｅｎｔｈ　ｐｉｇｍｅｎｔ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｗａｓ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｂｙ　ｓｉｎｇｌｅ－ｆａｃｔｏｒ　ａｎｄ　ｏｒ－　ｔｈｏｇｏｎａｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｌ１６（４５）．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ　ｏｒｄｅｒ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｘ—　ｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｐＨ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ＞ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ＞ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｓｏｌｖｅｎｔ．　Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｗａｓ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ，ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　４０　ｍｅｓｈｅｓ，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　２５℃，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　９０　ｍｉｎ　ａｎｄ　ｐＨ　１４．Ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｙｉｅｌｄ　ｗａｓ　１２．４４％　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ｏｒ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｗａｖｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　ｐｉｇｍｅｎｔ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｅｘ－　ｐｅｒｉｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｍｅｓｏｎａ　Ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ　Ｂｅｎｔｈ；ｐｉｇｍｅｎｔ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｔｅｓｔ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅ，ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　仙１草（Ｍｅｓｏｎａ　Ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ　Ｂｅｎｔｈ），又叫仙人草或凉　际市场，其出口量近年来都在以年１５％以上的速度递　粉草，是唇形科一年生草本植物Ｉ１ｌ，是我国的一种民间　增［３１。因此，积极开发仙草色素提取及其制品的研究对　草药，在福建、广东、云南、江西等南方地区的资源十分　促进仙草这一特种经济作物的产业化发展是十分必　丰富。它除了具有治疗中暑、感冒、高血压、糖尿病等药　要的，对提高山区经济效益，建设和谐社会也有着积　用功能外，还可以与淀粉等一起制成风味独特的“仙草　极意义。　冻”、“凉粉”等我国南方、台湾及东南亚国家人们喜爱　的消渴防暑降温之美味佳品陶。据调查，我国仙草及仙　１材料　草制品主要出口到新加坡、马来西亚、越南、日本及我　１．１原料与试剂　国台湾等地，也在开拓欧盟、非洲等国家及美国等国　干仙草（全草）：购自江西省吉水县，当年产，无病　作者简介：曹崇江（１９７７一），男（汉），讲师，博士，从事应用化学教学与　害，经除杂、清洗、晾干、切段、粉碎和过筛后备用。　研究。　无水乙醇、９５％丙酮等所用试剂均为分析纯。分析　◆｛◆ｉｉｉ◆ｉ◆｛●　●　１●｛◆●，ｌｌ◆　－●◆　◆¨●◆　●◆●　●，Ｊ　ｌ［４】沈小婉．色谱法在食品分析中的应用［Ｍｌ北京：北京大学出版　［６】ＬＩＨｅｓｈｅｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｈｏｎｇｆｅｉ，ＳＵＮ　Ｙｕｘｉ．Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃ—　社，１９９２：１３４　ｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｍｕｌｂｅｒｒｙ　Ｐｉｇｍｅｎｔ［Ｊ】．ＣＡＮＹＥ　ＫＥＸＵＥ，　［５】朱蓓薇，金英实，张或．提高越桔天然色素稳定性方法的研究［Ｊ】．　２００５，３１（２）：１７５—１８１　食品科学，２００３，２４（５）：８１—８４　收稿日期２００７—０６—０６　维普资讯 http://www.cqvip.com 科学研究　震盛研究与并发　２００７．ＶｏＬ２８．Ｎｏ．１　１　测定用水为去离子水，提取试验用水为蒸馏水。　１．２仪器　ＫＱ　２２００ＤＢ型数控超声波清洗器：昆山市超声仪　器有限公司；ＮＮ一￥５５３ＮＦ变频微波炉：上海松下微波　炉有限公司；粉碎机：温苓市大海药材器械厂；电光分　析天平：上海天平仪器厂；７２１分光光度计：上海精密　科学仪器有限公司；ＨＨ一４数显恒温水浴锅：国华电器　有限公司；旋转蒸发器、ＲＥ５２ＣＳ／恒温水浴锅Ｂ一２２０：上　海亚荣生化仪器厂；ＺＤ一２型调速多用振荡器：金坛节　能分析仪器厂；ＳＨＢ一１Ｖ循环水式多用真空泵：郑州科　工贸有限公司；ｐＨＳ一３Ｃ酸度计：上海精密科学仪器有　限公司。　２方法　２．１色素吸收特性的确定　对不同条件下制备的仙草色素溶液在分光光度计　上进行波长扫描，发现波长在３６０　ｎｍ～４４０　ｎｍ区域出　现较强的吸收峰，因此，采用　一４２０　ｎｍ下测定的吸光　度作为标准测定色素含量。　２．２色素含量的测定　按文献［４］的方法进行修正，分别称取０．１００　ｇ自制　精制的仙草色素为标准品，以不同浸提剂和酸度调节　剂配制成ｐＨ　１、７、１０、１４的色素溶液１００．０　ｍＬ，用分光　光度法在　～４２０　ｎｍ下，用与标准溶液相同酸度的不　同浸提剂液为参比液，用１　ｃｍ比色皿中测定其吸光度　（Ａ），利用回归分析法得到在不同酸度下色素含量与　吸光度的关系如下。　ｐＨ＝ｌ时：色素含量（ｇｅＬ）＝０．１２９Ａ一０．０１６４　ｐＨ＝７时：色素含量（ｇｅＬ）＝０．０４２　６Ａ＋０．００１　８　ｐＨ＝１０时：色素含量（ｇｅＬ）＝０．０６３Ａ一０．００９　１　ｐＨ＝１４时：色素含量（ｇｅＬ）＝０．０１５Ａ＋０．０１２　８　２．３提取方案设计　通过考察原料粒度、浸提酸度、浸提温度、浸提剂　种类等几个因素对色素的影响来寻找出最适宜的提取　方法和提取条件。为此将上述４个影响因子，选定在４　个不同水平进行Ｌ　（４　）正交试验，从而优选出最佳提　表１正交试验设计表　Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｔｅｓｔ　６５＝　取方法和条件，其正交试验设计如表１所示。　２．４提取试验的操作方法　称取１．００　ｇ制备好的仙草粉于２５０　ｍＬ碘量瓶中，　加入预先配置好的浸提剂５０．０　ｍＥ（浸提３次，前２次　各加入２０　ｍＬ，第３次加入１０　ｍＥ）。于电热恒温水浴锅　上恒温一定时间，取出后用钳砂芯漏斗抽滤，滤液合　并后，摇匀，测定所得色素液体积（　，Ｌ），准确吸取　５．００　ｍＬ色素液，于５０　ｍＬ容量瓶中用浸提剂和酸度调　节剂固定ｐＨ并定容，然后在分光光度计的　一４２０　ｎｍ　波长下，以相同ｐＨ的不同浸提剂液为参比液，用１　ｃｍ　比色皿中测定其吸光度（Ａ），将吸光度代人２．２中相　应的色素含量算式求得色素含量后，按下式计算色素　产率。　产率（％）＝（色素含量￣Ｖ／１．００）￣１００　３结果及讨论　３．１原料粒度对色素产率的影响（见图１）　我们采用正交试验分析法，对提取的结果进行分　析，其详细结果见表２所示。同时在正交试验的优选试　验条件下，分别对粒度、酸度、温度等条件进行单因素　试验分析。　表２正交试验结果　Ｔａｂｌｅ　２　Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｔｅｓｔ　序号Ａ原料粒度，目Ｂ浸提酸度　ｃ浸提温度，℃Ｄ浸提剂　Ｙ产率肠　Ｎｏ．Ｐａｒｔｉｄｅ　ｓｉｚｅ／ｍｅｓｈ　ｐＨ￣ｅｘｔｒａｅｔｉｎｇ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＹｉｔｄ／％　－　ｅｘｔｒａｅｔｉｎｇ／￣　ｓｏｌｖｅｎｔ　维普资讯 http://www.cqvip.com ２ｏｏ７．Ｉ／ＯＬ２８．Ｎｏ．１　１　食品研究与拜发　一蜊）Ｄ褂　惴　０Ｈ＿霉　矗Ｈ＿　科学研究　，＞　一趔邑斟　懈　．　．　【　５　０　５　Ｏ　５　Ｏ　５　Ｄ　∞　０　∞　如　加　ｍ　０　吝　Ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ／ｍｅｓｈ　原料粒度，目　浸提温度／￣Ｃ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／￣Ｃ　图１原料粒度对产率的影响　Ｆｉｇ．１　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｒａｔｉｏ　图３浸提温度对色素产率的影响　Ｆｉｇ．３　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｒａｔｉｏ　从表２和图１可以看出，样品粒度小于４Ｏ目时随　原料粒径的增大，色素的产率增加；当样品的目数大于　化。说明仙草色素提取对温度不敏感，且最佳浸提温度　是在室温（２５℃）。　３．４浸提剂对色素的影响（见图４）　４Ｏ目后，色素的产率减少。在操作中当粒度低于４Ｏ目　时，易形成胶糊状，使过滤变得相当困难。所以原料以　４Ｏ目的浸提效果较好。其原因可能是粉碎粒度过细可　能使色素易被粉碎吸附而变得不易提取，同时还会产　生一些有碍色素浸提的成分出来，从而影响色素的提　取率，其实际原因有待进一步探讨。从表２统计分析　看，粒径对产率有较大的影响，且比较显著。　３．２浸提酸度对色素产率的影响（见图２）　∞　０　蛊　矗　）Ｄ斟　懈　宵　加　ｍ　Ｏ　１０％乙醇２０％乙醇１５％内酮　水　不同的浸提剂　图４浸提剂种类对色素产率的影响　Ｆｉｇ．４　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ａｇｅｎ￣ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｒａｔｉｏ　由表２和图４可见，浸提剂对色素产率的影响是：　随乙醇浓度的增大，色素产率略有下降；同浓度下丙酮　的浸提效果比乙醇的好，且是被考察的４种浸提剂中　最好的，但丙酮溶液存在残留、环境不安全和成本较高　等问题；而廉价的水也有良好的浸提效果。因此，从综　图２浸提酸度对色素产率的影响　Ｆｉｇ．２　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆｐＨ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｒａｔｉｏ　合效益来看，以水作浸提剂最为适宜。　３．５正交试验最佳条件的验证　３．５．１理论最佳产率的计算　从表２和图２可见，浸提酸度对色素的产率影响　很大。浸提溶液的酸度（ｐＨ）与色素产率的关系是随着　浸提溶液酸度的增加，色素的产率一直变大；当酸度　ｐＨ超过ｌ４．５—１５．０时，色素的产率几乎不再有明显的　计算公式：Ｙ优＝５．７７＋２．２＋３．０２＋０．９７２　５＋０．５７＝１２．５３　５．７７是正交试验的试验指标平均值；２．２＝ｋ　一Ｒ　为　因素Ａ的最佳试验指标减去极值；以此类推，数值　增加了。所以浸提酸度以控制在ｐＨ值１３～１５为宜。由　于仙草色素主要成分为花青素，属类黄酮物质的一种，　３．０２、０．９７２　５，０．５７用同样的方法计算。　３．５．２最佳条件的验证　为证实正交试验在最佳条件的提取效果，进行了　在正交试验确定的最佳条件下（Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ３）提取试验，　结果表明３次提取的色素平均产率为１２．４４％，与通过　本身有一定酸性，易与碱水相溶。因此仙草色素在强碱　条件下容易溶解，而在酸性或中性条件下的浸提效果　不如碱性条件下明显。　３．３浸提温度对色素产率的影响（见图３）　由表２和图３可见，浸提温度对色素产率的影响　不是很明显。随着温度的升高，色素产率的总趋势呈下　统计分析计算的理论最佳产率１２．５３％十分吻合。另　外，用水代替１５％丙酮的最适宜条件下的试验结果也　十分令人满意，色素产率达到１２．１３％，比统计分析计　算的理论产率（１２．１０％）还稍高些。　降态势，当温度从５０℃　９６℃时，色素产率只有微小变　维普资讯 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科学研究　霞品研究与并发　２００７．Ｖｏ１．２８．Ｎｏ．１１　６７：＝＝　０【１　警　目　嗣　醇法提取大豆浓缩蛋白凝胶性能的优化　黄晓杰’，郭雪松’，王烁　，张春红　一　（１．辽宁医学院食品科学与工程学院，辽宁锦州１２１００１；２．沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳１１０１６１）　摘要：采用乙醇浸出工艺生产醇法大豆浓缩蛋白，研究乙醇浓度、浸出温度、浸出时间、固液比等因素对蛋白质凝胶　性的影响。通过正交试验，选择最佳提取工艺条件为：乙醇浓度印％、固液比１：６、浸提温度４０℃、浸提时间７０　ａｒｉｎ。在　此条件下。蛋白质含量为６５．２３％、凝胶性为３　９８７ｅｐ。　关键词：浓缩蛋白；醇法提取；凝胶性　Ｏ　ｎＭＩＺＥ　ＯＦ　ＰＲＥＰＡＲＡＴ【ＯＮ　ＯＦ　ＳＯＹＢＥＡＮ　ＰＲＯＴＥＩＮ　ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＥ　ＢＹ　ＡＬＣＯＨＯＬ　ＨＵＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｊｉｅ　，ＧＵＯ　Ｘｕｅ－ｓｏｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｓｈｕｏ２，ＺＨＡＮＧ　Ｃｈｕｎ—ｈｏｎｇｚ，　基金项目：辽宁省科技厅科技攻关课题（２０ｏ４２Ｏ５０ｏ１）　作者简介：黄晓杰（１９８１一），女（汉），助教，硕士研究生。研究方向：植物蛋白。　通讯作者　●　●｜ｌ●¨　●　●－１１，４￣－　◆Ｉ¨●一¨¨●，　ｔ，４￣，－，１１，Ｉｐ，¨¨◆…●｝…●，ｌｌｌ￣，４Ｄ，－ｉｌｆＩ，－Ｏ．ｑｌ，ｌＩｐ，￣ｌｌＩ，ｐ，　３．６其它因素对仙草色素提取的影响　的最大值，但浸提时间仅是常规方法的３．３％～５．５％，　３．６．１浸提时间对仙草色素提取的影响　极大地缩短了提取周期。　在最佳提取条件下，考察了不同浸提时间对仙草　４结论　色素产率的影响，试验结果见图５。　仙草色素是纯天然色素，按照食品添加剂的安全　使用原则，它在食品上可用作咖啡色、酱色和褐色色素　使用１７］。通过试验证实用仙草提取色素是完全可行，当　摹　浸提酸度ｐＨ＝１４，原料粒度为４０目，浸提温度为室温　垫　（２５℃），浸提剂为水，浸提时间为９０　ｍｉｎ时，色素的提　取率可达１２．４４％。此外，微波或超声波对色素提取有　明显强化作用；但提取色素后的仙草残渣的利用、仙草　色素的组成成分、抗氧化性能和毒性等都有待进一步　浸提时间／ｒａｉｎ　Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｔｉｍｅ／ａｒｉｎ　研究，也将在后续报告中报道。　图５浸提时间对色素产率的影响　Ｆｉｇ．５　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｌｉｍｅ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｒａｔｉｏ　参考文献：　从图５可知浸提时间以９０　ｍｉｎ为宜。　【１】《全国中草药汇编》编写组．全国中草药汇编：下册［Ｍ】．北京：人民　３．６．２微波、超声波强化对仙草色素提取的影响　卫生出版社，１９８６：４７４－４７５　由于微波、超声波等物理场对许多生物活性物质　【２】林少琴，杨良鹏．仙草的开发利用叨．食品科学，１９９１，１２（１２）：３４－３５　【３】谌国莲，孙远明，黄晓钰．中国凉粉草资源的研究与利用叨．农牧　的提取都有强化作用［５－６］，为进一步缩短浸提时间提高　产品开发。２０００（５）：６—８　提取效率，因此对微波和超声波两种常用物理强化提　［４］刘晓庚，丁悦琴，陈梅梅．南酸枣果皮色素的提取研究叨．江西农　取进行了考察。试验结果表明，在上述最适宜条件下，　业学报，１９９４，６（２）：８７—９２　微波以低强度（功率３００　Ｗ，频率２４５０　ＭＨｚ）、常压间　【５】Ｈｅｎｄｒｙ　Ｇ　Ａ　Ｆ．Ｎａｔｕｒａｌ　Ｐｉｇｍｅｎｔｓ　ｉｎ　Ｂｉｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｆ００ｄ　Ｃｏｌｏｒａｎｔｓ　歇式提取、温度８５℃左右、微波浸提时间３　ｍｉｎ，即是　【Ｍ］．２ｎｄ　ｅｄ，１９９６：１－３９　最佳条件，此时色素产率可达１　１．８９％。而超声波的最　【６】刘晓庚，徐明生，鞠兴荣、高新技术在粮油食品中的应用叨．食品　佳条件是功率４５０　Ｗ、低频、常压间歇式提取、温度约　科学，２００２，２３（８）：３３５—３４２　【７】【美］Ｏｗｅｎ　Ｒ　Ｆｅｎｎｅｍａ．食品化学：中译本【Ｍ】王璋，许时婴，江波，等　８０℃、超声浸提时间５　ｍｉｎ，色素产率可达１１．６２％。从　译　．北京：中国轻工业出版社，２００３：２７９　试验结果看，两种强化方法没有使产率达到常规操作　收稿日期：２００７—０５—２２