樱桃红色素提取条件优化g.docx
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樱桃红色素提取条件优化g
目录
摘要Ⅰ
AbstractⅡ
前言1
1.材料与方法1
1.1材料、试剂及仪器1
1.2实验方法1
1.2.1工艺流程1
1.2.2溶剂的选择1
1.2.3检测波长的选择1
1.2.4单因素实验1
1.2.5正交实验1
2.结果与分析1
2.1单因素对樱桃红色素提取效果的影响1
2.1.1乙醇浓度对樱桃红色素提取效果的影响1
2.1.2料液比对樱桃红色素提取效果的影响1
2.1.3温度对樱桃红色素提取效果的影响1
2.1.4提取时间对樱桃红色素提取效果的影响1
2.1.5HCl浓度对樱桃红色素提取效果的影响1
2.1.6正交实验结果分析1
结论1
参考文献1
致谢1
摘要
以烟台大樱桃为原料，以HCL-乙醇作为溶剂，运用水浴回流浸提的方法提取并得到樱桃红色素溶液，并以此为基础通过提取溶剂浓度、料液比、提取温度、提取时间、HCl浓度五个因素对樱桃红色素提取效果的影响进行了单因素实验和正交实验，对该色素的各提取条件进行了优化研究，以期为开发利用樱桃红色素提供科学依据。
实验表明，樱桃红色素在酸性条件下使用乙醇溶液提取最为方便且提取率最为理想，其最佳提取条件为：
乙醇浓度为75%，提取时间为2h，HCl浓度为2%，提取温度为50℃，料液比为1:
8。
其对光、热、时间等因素比较稳定，是一种安全可靠、简单易得、使用方便的天然植物色素。
关键词：
樱桃红色素；提取；条件
Abstract
BasedonYantaibigcherryasrawmaterial,withHCL-ethanolassolventandusingthemethodwaterbathofbackflowleachingmentionextracttogetcherryredpigmentsolution,andonthisbasis,throughtheconcentrationofextractionsolvent,materialratio,thetemperatureforextraction,extractiontime,thecontentofHCLasfivefactorswiththesinglefactorexperimentandtheorthogonalexperimenttoresearchtheOptimumconditionofthecherryredpigment’scontentofextraction,soastoprovidescientificbasisforusingcherrypigment.Experimentsshowthatcherryredpigmentinacidconditionsusingethanolsolventextractionmostconvenientandextraction,thebestextractionidealconditionsis:
ethanolconcentrationof75%,extractingtimefor2h,contentof2%,HClinextractiontemperaturefor50℃,materialthanofthe1:
8.Thispigmentisstableunderlight,heatandtime,asasafeandreliable,simpleandconvenientuseiseasytothenaturalplantpigment.
Keywords:
cherryredpigment;extraction;conditions
樱桃红色素提取条件的研究
前言
食品的色泽是食品感官质量评定的一个重要指标，保持或赋予食品以良好的色泽是食品加工过程中的一个重要技术环节。
合成色素尽管具有色泽鲜艳、着色力强、稳定性好、成本低廉等优点，但由于对人体的危害，使用上已受到严格限制，而天然色素不仅使用安全、且具有一定的营养和药理作用，深受消费者的信赖和欢迎。
因此开发和利用天然食用色素以取代合成色素已成为食品工业发展的必然趋势[1-4]。
樱桃又名中国樱桃、朱樱、朱果；蔷薇科，樱桃属。
我国南北方均有栽培，其果实外观娇媚；富含多种氨基酸、维生素及铁元素，营养价值高；多汁而味甜。
樱桃果实鲜艳，含有一定的色素成分，可用于天然色素的提取。
本实验以烟台大樱桃果实为原料，系统研究草原樱桃红色素的最佳提取条件，从而为以后对樱桃的综合利用以及樱桃红色素的进一步研究提供科学依据[5]。
随着我国经济的发展，居民生活水平的提高，人们对食品的安全性的要求越来越高。
天然色素是人们通过一定的技术手段从自然界的动植物细胞组织中取得的色素，与合成色素相比，它们具有无毒、色彩自然的特点，并且大多数的天然色素还具有一定的保健、营养及药理作用。
因此，近年来广大科技工作者对天然色素的资源开发和应用进行了大量的研究[6]。
樱桃红色素作为天然色素中的一种，对其的研究和应用近几年开始被更多的人关注。
食用天然色素主要优点是：
（1）绝大多数天然色素无毒和无副作用，安全性高；
（2）很多天然色素中含有人体必需的营养物质，或其本身就是维生素或具有维生素性质的物质；（3）有的天然色素具有一定的药理功效，对疾病有预防作用；（4）天然色素的着色色调比较自然，更接近于天然物质的颜色。
诚然，食用天然色素也不是完美无缺的，与食用合成色素相比，也存在一些需要改进的缺陷：
（1）大部分天然色素对光、热、氧、金属等敏感，稳定性较差；
（2）绝大多数天然色素染着力差，染着不易均匀；（3）天然色素对pH值变化十分敏感，色调会随之发生很大变化；（4）天然色素种类繁多，性质复杂[7]。
1.樱桃红色素的特点
樱桃红色素色泽艳丽、无毒，是天然的食用色素。
该色素易溶于水、乙醇、甲醇，适宜用酸性乙醇溶液提取；对热较稳定，但不耐80℃以上的高温；受pH值影响很大，适宜在酸性条件下使用；金属离子、氧化剂和还原剂对其有一定影响。
2.樱桃红色素的应用
目前樱桃红色素主要作为食品添加剂使用，可用于果汁（味）饮料类、碳酸饮料、配制酒、糖果、糕点上彩装；染色樱桃罐头、红绿丝；超高温杀菌风味奶、冰激凌、雪糕、虾（味）片、冰棍、风味酸奶；风味型配制奶粉；糖果包衣；豆奶饮料、红肠肠衣膨化食品、果冻等。
3.樱桃红色素的应用前景
樱桃红色素苷具有的抗氧化性或其他生理功能。
经研究发现，20粒樱桃含有12-25mg的花色素苷，它们是阿司匹林抗发炎性酶效力的10倍。
樱桃花色苷也具有类似VE和Vc那样的抗氧化作用[8-9]。
Soo-Young有研究表明，樱桃花色苷及苷元能降低结肠癌的防病率[10]。
Jlil研究发现酸樱桃花色苷对大鼠的由炎症引发的疼痛行为有抑制作用[11]。
中医上樱桃入药治疗风湿腰疼等症时其中发挥较大作用的成分也是樱桃中含有的花色苷类物质。
酸樱桃果实中富含原花青素；其浓度为201.4mg/kg；其具有明显的清除自由基、抗氧化、延缓衰老及修复组织损伤的作用[12]。
4.樱桃红色素的开发中存在的问题及研究方向
与合成色素相比，樱桃红色素也存在一些需要改进的缺陷：
樱桃红色素在酸性条件下比较稳定，色泽鲜艳，在中性和碱性环境中不稳定；在酸性条件下具有一定的热稳定性，但不耐80℃以上的高温；常见金属离子对色素有一定的影响；强氧化剂、强还原剂对色素具有降解作用[13]；该色素就这一种天然色素而言，应用时专用性较强，运用范围较窄，现在大部分用于食品中的染色。
鉴于这些困难，目前樱桃红色素的研究工作主要集中在以下三个方面：
探索提取率高、操作简单、成本低及安全的提取方法，充分提取樱桃红色素；另外必须加强该色素稳定性和使用过程中色素稳定化技术的研究；还要加强对色素其他应用的研究，可从医药、化妆品等方面进行相应的研究。
5.提取方法
溶剂提取是目前最常用的天然色素的提取方法。
工艺的设计常采用错流浸提和逆流浸提，在根据浸提的指标和生产的经济效益分析，设计出最佳的浸提条件，如提取液的用量、浸提级数等[14]。
1.材料与方法
1.1材料、试剂及仪器
烟台大樱桃果实（购于聊城市金鼎超市），洗净后沥干水分，冷藏于冰箱中；95%乙醇、浓盐酸：
均为分析纯。
TU-1810紫外分光光度计（北京春桥通用仪器有限责任公司），电子天平AR1140（奥豪斯），TG-16WS台式高速离心机（长沙湘智离心机仪器有限公司），SH3-Ⅲ循环式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司），超级恒温水槽DKB-501A型（上海精宏实验设备有限公司）。
1.2实验方法
本实验以新鲜的樱桃果实为原材料，用不同的溶剂进行提取樱桃红色素，采用7200可见分光光度计在400-600nm波长下测定浸取液的吸光度，确定其最大吸收波长，并依据最大吸收波长来判断所要选择的溶剂，并在所选溶剂条件下，分别研究不同的料液比、乙醇浓度、提取时间、提取温度、HCl浓度五种条件对樱桃红色素提取效果的影响，最后通过正交试验来确定最佳的提取条件。
1.2.1工艺流程
樱桃→称取→研磨→水浴回流浸提→抽滤→标定→测定吸光光度值[15]
1.2.2溶剂的选择
研究表明，樱桃色素易溶于水、乙醇、甲醇，不溶于乙醚、乙酸乙酯等，适宜用酸性乙醇溶液提取[16]。
1.2.3检测波长的选择
樱桃红色素以矢车菊色素为主，其提取液在400-600nm波长范围内最大吸收波长分别为510nm和530nm。
综合比较，530nm条件下进行提取效果更好[16]。
1.2.4单因素实验
以HCl-乙醇为提取溶剂，分别研究不同的料液比、乙醇浓度、提取时间、提取温度、HCl浓度五种条件对樱桃红色素提取效果的影响。
称取樱桃鲜果5.0g，在研钵中充分研磨之后，用配置好的提取液将浆液转移至圆底烧瓶中，一定温度条件下水浴回流浸提，保持一定提取时间后，冷却至室温[17]，将反应物进行抽滤，收集的滤液转移至100mL容量瓶中，并使用蒸馏水进行定容，在紫外分光光度计中530nm条件下测量其吸光度值。
1.2.5正交实验
以料液比、乙醇浓度、提取时间、提取温度、HCl浓度作为五因素四水平进行L16（45）正交实验，因素水平见表1
表1正交因素水平表
水平
因素
A温度
（℃）
B物料
比
C时间
（h）
DHCl浓度（%）
E乙醇浓度（%）
1
40
1:
4
1
0
55
2
50
1:
6
1.5
1
65
3
60
1:
8
2
2
75
4
70
1:
10
2.5
3
85
2.结果与分析
2.1单因素对樱桃红色素提取效果的影响
2.1.1乙醇浓度对樱桃红色素提取效果的影响
按料液比1:
6，以不同浓度的乙醇溶液配置1%HCl-乙醇溶液，称取樱桃鲜果5.0g，在研钵中充分研磨之后，用提取液将浆液转移至圆底烧瓶中，50℃条件下水浴回流浸提，提取时间为1h，冷却至室温，将反应物进行抽滤，收集的滤液转移至100mL容量瓶中，并使用蒸馏水进行定容，在紫外分光光度计中530nm条件下测量其吸光度值。
结果见表2
表2乙醇浓度对提取效果的影响
乙醇浓度
55%
65%
75%
85%
95%
吸光度
0.256
0.307
0.295
0.209
0.274
表2显示，乙醇浓度对樱桃红色素的提取效果影响显著，乙醇浓度为65%和75%时提取效果最佳，吸光度最大，低于或高于此范围提取效果都有所降低，说明并不是溶剂的浓度越高越能提高提取效果。
95%也有较高的提取率，可能是因为乙醇浓度较高，使樱桃果实细胞脱水严重，细胞结果遭到破坏，色素大量流出细胞。
但考虑到提取效果和经济方面，95%的乙醇浓度进行提取不予采用。
2.1.2料液比对樱桃红色素提取效果的影响
分别按料液比为1:
2、1:
4、1:
6、1:
8、1:
10配置1%HCl-乙醇溶液，称取樱桃鲜果5.0g，在研钵中充分研磨，用提取液将浆液转移至圆底烧瓶中，立即在40℃水浴锅中进行水浴回流浸提，提取时间为1h。
提取结束后，冷却至室温，将反应物进行抽滤，收集的滤液转移至100mL容量瓶中，并使用蒸馏水进行定容，在紫外分光光度计中530nm下测量其吸光度值。
结果见表3
表3料液比对提取效果的影响
料液比
1:
2
1:
4
1:
6
1:
8
1:
10
吸光度
0.264
0.260
0.439
0.343
0.289
表3显示，料液比对樱桃红色素的提取有较大的影响，按1:
6的料液比进行提取时，效果最好，吸光度最大，按照1:
8、1:
10的料液比提取时，樱桃红色素的提取效果有所降低，说明并不是溶剂的用量越多越能提高提取效果，同时也说明了料液比并不能无限度地提高提取效果。
2.1.3温度对樱桃红色素提取效果的影响
按料液比1:
6配置1%HCl-乙醇溶液，称取樱桃鲜果5.0g，在研钵中充分研磨之后，用提取液将浆液转移至圆底烧瓶中，分别在不同温度条件下水浴回流浸提，提取时间为1h，冷却至室温，将反应物进行抽滤，收集的滤液转移至100mL容量瓶中，并使用蒸馏水进行定容，在紫外分光光度计中530nm下测量其吸光度值。
结果见表4
表4温度对提取效果的影响
温度（℃）
30
40
50
60
70
吸光度
0.200
0.296
0.307
0.263
0.212
表4显示，提取温度对樱桃红色素的提取效果有较大的影响，在30-50℃之间时，樱桃红色素的提取效果随温度的升高而增加，在50℃条件下进行提取时，效果最好，吸光度最大，超过50℃时提取效果会逐渐降低，因樱桃红色素在较高的温度条件下一定时间提取时会造成色素结构的破坏，从而使提取效果明显下降。
由此可见，樱桃红色素在温度为50℃是水浴加热回流提取，提取效果最好，吸光度最大。
2.1.4提取时间对樱桃红色素提取效果的影响
按料液比1:
6配置1%HCl-乙醇溶液，称取樱桃鲜果5.0g，在研钵中研磨充分之后，用提取液将浆液转移至圆底烧瓶中，温度条件为40℃，在不同的提取时间下水浴回流浸提，冷却至室温，将反应物进行抽滤，收集的滤液转移至100mL容量瓶中，并使用蒸馏水进行定容，在紫外分光光度计中530nm下测量其吸光度值。
结果见表5
表5时间对提取效果的影响
时间（h）
0.5
1
1.5
2
2.5
吸光度
0.341
0.362
0.406
0.330
0.158
表5显示，提取时间对樱桃红色素的提取效果有明显的影响，色素在0.5-1h时间范围内提取时，随着时间的增加，提取效果有所提高，但变化量不大；随着时间的继续增加，提取效果明显改变，1-1.5h时间范围内变化显著，并且1.5h时吸光度最好，此时提取效果也最好；若时间继续增加，提取效果降低，这说明长时间在较高温度下水浴加热回流提取时，色素被破坏的影响会增加，导致色素提取效果下降。
由此可见，樱桃红色素的提取效果并非随时间的增加不断提高，以1.5h左右时的提取效果最好。
2.1.5HCl浓度对樱桃红色素提取效果的影响
按料液比1:
6配置不同百分比的HCl-乙醇溶液，称取樱桃鲜果5.0g，在研钵中研磨充分之后，用提取液将浆液转移至圆底烧瓶中，温度条件为40℃下水浴回流浸提1h，冷却至室温，将反应物进行抽滤，收集的滤液转移至100mL容量瓶中，并使用蒸馏水进行定容，在紫外分光光度计中530nm下测量吸光度值。
结果见表6
表6HCl浓度对提取效果的影响
HCl（%）
0
1
2
3
4
5
吸光度
0.046
0.439
0.320
0.327
0.327
0.325
表6显示，樱桃红色素在酸性条件下和非酸性条件提取效果有明显的差别，其中酸性条件效果较好。
色素的提取效果并非随酸度的提高而不断增加，在HCl浓度为0-1%范围时，吸光度表明，HCl浓度对提取效果有促进作用；然而，随着酸度的增加，效果并非不断提高，HCl浓度2-5%范围时，提取效果变化不大，且较1%提取时，效果有所降低。
2.1.6正交实验结果分析
以料液比、乙醇浓度、提取时间、提取温度、HCl浓度作为五因素进行L16（45）正交实验，结果见表7
表7樱桃红色素提取正交实验结果
实验号
A
B
C
D
E
吸光度
1
1
1
3
2
4
0.182
2
1
2
4
1
3
0.189
3
1
3
1
4
2
0.117
4
1
4
2
3
1
0.091
5
2
1
1
1
1
0.046
6
2
2
2
2
2
0.129
7
2
3
3
3
3
0.287
8
2
4
4
4
4
0.163
9
3
1
2
4
3
0.161
10
3
2
1
3
4
0.072
11
3
3
4
2
1
0.115
12
3
4
3
1
2
0.150
13
4
1
4
3
2
0.126
14
4
2
3
4
1
0.152
15
4
3
2
1
4
0.087
16
4
4
1
2
3
0.205
K1
0.579
0.515
0.440
0.472
0.404
K2
0.625
0.542
0.468
0.631
0.522
K3
0.498
0.606
0.771
0.576
0.842
K4
0.570
0.609
0.593
0.593
0.504
R
0.127
0.094
0.331
0.159
0.438
经过正交实验分析可知，以R值来看，乙醇浓度＞时间＞HCl浓度＞温度＞
物料比；由此可知，乙醇浓度和提取时间分别为最显著和显著影响因素，可得到最佳提取工艺条件为：
乙醇浓度为75%，提取时间为2h，HCl浓度为2%，提取温度为50℃，物料比为1:
8，即A2B3C3D3E3。
在此最佳条件下，樱桃红色素提取液的吸光度为0.287。
结论
（1）樱桃红色素易溶于水、乙醇、甲醇；不溶于乙醚、乙酸乙酯、石油醚等有机溶剂；该色素宜用酸性乙醇溶液提取。
（2）通过单因素和正交实验可知，樱桃红色素提取工艺过程中五个因素的影响顺序为乙醇浓度＞时间＞HCl浓度＞温度＞料液比。
由此可知，乙醇浓度和提取时间分别为最显著和显著影响因素，可得到最佳提取工艺条件为：
乙醇浓度为75%，提取时间为2h，HCl浓度为2%，提取温度为50℃，料液比为1:
8。
（3）樱桃红色素在酸性条件下较稳定，而在中性、碱性条件下不稳定；在酸性条件下具有一定的热稳定性，但不耐60℃以上的高温。
（4）樱桃红色素颜色鲜艳，稳定性好，是一种值得开发利用的天然色素资源。
参考文献
[1]谢云昌.食用天然色素开发概况[J].四川食品科技,1997,
（2）:
7-11
[2]任玉林，李华等.天然食用色素-花色苷[J].食品科学,1995,（7）:
22-27
[3]郭清泉，陈焕钦.几种具有开发前途的功能性食用天然色素[J].广州食品工业科技,2002,
（2）:
36-38
[4]徐雅琴，于泽源，邵铁华.草莓红色素稳定性的研究[J].食品与发酵工业,2000,（4）:
13-16
[5]高海生，肖凤娟，刘秀凤.毛樱桃果实营养成分分析研究[J].食品科学.2002,（6）:
110-112
[6]杨丽华，陈晓光.天然色素的资源开发和应用研究进展[J].中国食物与营养，2010（6）：
13-16
[7]孙英丽.樱桃红色素的提取及性质研究[D].北京:
中国农业大学食品科学与营养工程学院,2005
[8]WangH,NairGM,StrasburgGM,et,al.Novelantioxidantcompoundsfromtartcherries[J].J.Nat.Prot,1999,62:
86-88
[9]Gray,JamesIan.Booren.etal.Methodandcompositionforinhibitingoxidation[J].UntiedStatesPatent,5985636,1999（12）
[10]Soo-YoungKang,NavindraPSeeram,MuraleedharanGNair,etal.TartcherryanthocyaninsinhibittumordevelopmentinApcmiceandreduceproliferationofhumancoloncells[J].Cancerletters,2003,194:
13-19
[11]JillMTall,NavindraPSeeram,ChengshuiZhao,etal.Cherryanthocyaninssuppressinflammation-inducedpainbehaviorinrat[J].BehaviouralBrainReseach,2004,153:
181-188
[12]崔新颖，李香艳，孔祥雨，等.酸樱桃果实有效成分及药理作用的研究[J].北华大学学报（自然科学版）,2007（4）:
145-149
[13]李利华.樱桃色素的稳定性研究[J].咸阳师范学院学报，2006（4）:
37-39
[14]刘钟栋.食品添加剂原理及应用技术（第二版）[M].北京：
中国轻工业出版社，2000,120
[15]严和平，张举成，徐宏刚.杨梅红色素的提取工艺研究[J].食品添加剂，2009（6）：
306-308
[16]高海燕，赵镭，胡小松，等.樱桃色素的提取及稳定性研究[J].食品与发酵工业，2003（4）：
54-56
[17]付红，于泽源，徐雅琴.樱桃红色素光和热稳定性的研究[J].食品科技,2004（5）：
40-41；49
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