紫甘薯红色素提取、纯化实验设计报告.docx

食品与生物工程学院食品科学研究训练报告题目：紫甘薯红色素的制备指导教师 孙晓侠 班 级 13级食品工程本3班 姓 名 夏 小 伟 学 号 51306023026 紫甘薯红色素的提取、纯化研究一.课题的目的及意义食用色素不仅影响食品的品质，而且与人类的营养和健康密切相关。食用色素按来源分为天然和合成色素大类。随着现代科学的发展，人们发现合成色素对人体有不同程度的毒性甚至致癌性，因此各国对允许使用的合成色素的种类及用量要求越来越严格。与合成色素相比，天然食用色素不仅种类繁多，色泽自然，而且安全可靠，无毒副作用，许多品种还具有药理功能。因此，从天然产物中提取和分离各种食用天然色素替代人工合成色素已成为食品科学领域研究的热点之一。我国是世界上最大的甘薯生产国，紫甘薯品质独特，抗病、抗旱涝性强，产量高，易贮存，价格低廉。最主要的是其含有丰富的天然色素，紫甘薯色素具有抗氧化、抗突变、预防心脑血管疾病、保护肝脏、抑制肿瘤细胞发生等多种生理功能。而且，紫甘薯色素属于对光、热都比较稳定的水溶性色素，对金属离子的耐受性明显强于其他天然色素，同时还具有较强的抗还原性，在食品中较稳定，可以广泛用作食品着色剂，在加工和贮藏过程中有很大的优势。二.实验方法紫甘薯红色素的提取：称取适量的紫甘薯加入提取剂（盐酸）取上清液吸附、洗脱色素粗提液旋转蒸发浓缩冷冻干燥色素粗提物。选取提取液浓度，提取时间，提取温度，料液比进行单因素及正交实验。三.实验材料紫甘薯、盐酸、X-5大孔树脂、S-8大孔树脂、95%的乙醇、旋转蒸发器、分光光度计四.实施方案和技术路线1.最大吸收波长的确定根据检索资料知最大吸收波长为528nm。（李新华, 林琳, 鄂巍. 紫甘薯红色素提取技术的研究J. 沈阳农业大学学报, 2007, 38(4):556-559.）2.最佳提取盐酸浓度的确定称取2.0g紫甘薯，分成五组，分别在0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的盐酸浓度下浸提1h，在波长528nm下测吸光值，得到最佳盐酸溶液浓度。2.最佳提取温度的确定称取2.0g紫甘薯，分成五组，在最佳提取盐酸浓度下，分别在30、40、50、60、70的浸提温度下浸提1h，在波长528nm下测吸光值，得到最佳提取温度。3.最佳料液比的确定称取2.0g紫甘薯，分成五组，在最佳提取盐酸浓度下，最佳提取温度的条件下，分别在1:10、1:20、1:30、1:40、1:50的料液比下浸提1h，在波长528nm下测吸光值，得到最佳料液比。4.最佳提取时间的确定称取2.0g紫甘薯，分成五组，在最佳提取盐酸浓度下，最佳提取温度，最佳料液比的条件下，分别浸提0.5、1、1.5、2、2.5h，在波长528nm下测吸光值，得到最佳提取时间。五.结果分析1.最佳提取盐酸浓度的确定结果分析组名12345盐酸浓度（%）0.10.20.30.40.5吸光值（A）0.3740.4280.5820.5840.589分析数据可知，当盐酸浓度为0.3%时提取的效果已经达到了不错的效果，再增加盐酸浓度效果不显著，所以确定最佳的提取盐酸浓度为0.3%。2. 最佳提取温度的确定的结果分析组名12345温度()3040506070吸光度（A）0.4230.4870.5780.5830.592分析数据可知，当提取温度达到50时，提取已经达到了不错的效果，再增加温度效果不显著，所以确定最佳的提取温度为50。3. 最佳料液比的确定的结果分析组名12345料液比1:101:201:301:401:50吸光值（A）0.5430.5860.6560.6630.672分析数据可知，当料液比为1:30时，提取已经达到了不错的效果，再增加料液比效果不显著，所以确定最佳料液比为1:30。4. 最佳提取时间的确定的结果分析组名12345时间（h）0.511.522.5吸光值（A）0.4320.4870.5650.5730.582分析数据可知，当提取时间为1.5h时，提取已经达到了不错的效果，再增加时间效果不显著，所以确定最佳提取时间为1.5h。通过以上各单因素的实验测定，发现各因素对紫甘薯红色素的提取都有一定的影响，且影响程度不同，其中料液比的影响最为显著。再用正交助手对以上数据进行处理，得以下正交实验水平表正交实验因素水平表水平因素A温度/B时间/hC料液比D盐酸浓度/%14011:200.22501.51:300.336021:400.4紫甘薯色素提取L9(33)正交试验方案及结果试验号A温度/B时间/hC料液比D盐酸浓度/%吸光值/A14011：200.20.6392401.51：300.30.50934021：400.40.44345011：300.40.6195501.51：400.20.45265021：200.31.08276011：400.30.5218601.51：200.41.31696021：300.20.734K10.5300.5931.0120.608K20.7180.7590.6210.704K30.8570.7530.4720.793R0.3270.1660.5400.185效应曲线图从图中可以看到最佳提取温度为60，最佳提取时间为1.5h，最佳料液比是1:20，最佳提取盐酸浓度为0.4%。通过正交实验得最佳实验条件为A3B2C1D3。在此条件下，称取300g紫薯加入0.4%盐酸6000ml在60提取温度下提取1.5h取上清液用AB-8的大孔树脂吸附洗脱色素粗提液旋转蒸发器冷冻干燥423mg色素粗体物5.紫甘薯红色素的纯化采用AB-8大孔树脂对色素粗提液进行纯化。采用1cm10cm的吸附柱，树脂填充量为8ml，流速为1ml/min，吸附饱和后，用70%乙醇水溶液以1ml/min的流速对色素进行解吸，解吸液经旋转蒸发浓缩后，冷冻干燥得色素纯品。结论本研究采用盐酸为提取剂，通过单因素和正交实验，确定了紫甘薯中花青素提取的最佳工艺：料液比1:20，提取时间1.5h,提取剂浓度为0.4%，提取温度为60;并采用了AB-8大孔树脂对300g紫薯的色素粗提液进行了纯化得到了423mg色素纯品。六.存在的问题与讨论及建议1.在紫甘薯红色素提取实验中，发现在提取后直接去测定吸光值过大，怎样解决？在测定吸光值之前先将测定溶液稀释，让吸光值控制在0.2-1之间最为准确。2.在测量吸光值的时候，有的单因素测量值会出现偏差，为什么会出现这样的情况？出现这种情况的原因有很多种，跟原材料的大小和处理时的各项指标都有直接的联系，另一方面由于学校机器老化原因，测量存在一定的误差，解决这种问题最好的方法是做几组平行实验，取其平均值。3.在最后旋转蒸发纯化时非常缓慢，而且提取率不高，有什么方法解决吗？提取率跟很多因素有关，我们商量的结果是延长提取时间和升高提取温度，因为我们使用的是水浴加热，在加热时热量损失较快，没有很好的达到我们理想的提取温度。旋转蒸发缓慢的原因有两个，一是由于蒸发的温度不够，二是有可能旋转蒸发器不够密封，漏气，导致蒸发速度缓慢。我们可以通过提高蒸发时的温度和检查装备的密封性来提高蒸发速度。参考文献1 李新华, 林琳, 鄂巍. 紫甘薯红色素提取技术的研究J. 沈阳农业大学学报, 2007, 38(4):556-559.2王智勇. 紫甘薯色素提取纯化工艺及性质研究D. 西南大学, 2008.3陈杰, 李进伟, 张连富. 紫甘薯色素的提取及稳定性研究J. 食品科学, 2011(18):154-158.4杨朝霞. 紫甘薯花色苷色素提取纯化工艺研究及组分分析D. 青岛大学, 2004.5王玲, 邓敏姬