桔皮中黄色素提取工艺的研究

桔皮中黄色素提取工艺的研究

随着“绿色行动”的呼声越来越大，天然染料的发展也相当迅速。天然染料具有安全可靠的外观、自然的营养性和药理作用等优点，深受人们喜爱。这还促进了从橙色果皮中提取黄色素的研究。柑桔是我国一大果品资源,1995年全国柑桔产量达822万t,新鲜柑桔含果皮约0.20～0.25kg·kg-1,每年约有164～205万t的桔皮。桔皮中含有橙皮苷、柚苷、川皮苷,橙皮素、β-柠乌素,类黄酮等化合物,具有理气健脾、化痰等功效。因此,以桔皮为原料研究其黄色素的提取工艺和条件,对于开发天然黄色素,利用丰富的桔皮资源等具有重要的实际意义。目前,从桔皮中提取黄色素的方法多为浸提法。本研究在前人工作的基础上,对浸提工艺条件进行了优化。在此基础上,探讨了索氏提取法提取桔皮黄色素的适宜条件。该方法大幅度地缩短了提取时间,为将来工业化生产提供了基础数据来源。1实验部分1.1合成产物及提取桔皮(市售柑桔洗净、剥皮、切碎、烘干、混匀备用)、无水乙醇、乙酸乙酯(均为AR);蒸馏水。数显恒温水浴锅;索氏提取器及冷凝回流装置;过滤装置;减压蒸馏装置;TG328A电光分析天平;721分光光度计。1.2实验方法1.2.1采用浸泡法提取流程1.2.2索法提取工艺装置1.2.3分析检测方法对色素提取液适当稀释后,用721分光光度计测出其在不同波长下的吸光度。根据吸光度大小判断提取效果,确定最佳吸收波长,探讨工艺及条件。2结果与讨论2.1犯罪时间的确定按1.2.1所示工艺流程制得桔皮黄色素提取液,用浓度为99.7%的无水乙醇稀释后,在721分光光度计上测定其在不同波长下的吸光度(无水乙醇作参比,比色皿厚度为1cm),测定结果见表1。由表1可知,本实验中桔皮黄色素在360～470nm范围内只有一个吸收峰,最大吸收波长在370nm。因此,以370nm作为考察提取工艺及条件的最佳吸收波长,并以该波长下的吸光度大小作为评判指标,确定最佳工艺和条件。2.2提取溶剂的确定由文献知,甲苯、三氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、无水乙醇等均可作为桔皮黄色素的浸提剂。但甲苯、三氯甲烷有一定毒性且比无水乙醇价格高,石油醚价格也较高。因此,本实验中只选择价格低廉的蒸馏水、强极性的乙醇、中等极性的乙酸乙酯3种溶剂作为浸提剂。按1.2.1所示工艺流程,称取三份2.000g桔皮于具塞锥形瓶中,分别加入等体积的以上3种提取剂,在相同温度下浸渍相同时间,得到色素提取液,观察其外观;稀释相同倍数后,在同一波长下测定其吸光度,比较其大小,结果见表2。由表2可知,水作浸提溶剂,由于其极性太大,使蛋白质、糖类、多酚类等水溶性物质大量溶出,致使色素提取液混浊而不透明;乙酸乙酯相对极性较小,色素提取效果不好,提取液呈浅黄色,吸光度小;而乙醇作浸提剂,不但吸光度大,而且提取液呈黄色透明。因此,选择乙醇作为本实验的浸提剂。2.3最佳稀释的确定由于乙醇提取效果好,色素提取液若不经稀释,吸光度过大而无法准确测定。因此,对不同浓度的乙醇作浸提剂所得提取液进行不同倍数的稀释,以确定最佳稀释倍数,实验结果见表3。由表3可知,采用不同浓度乙醇作浸提剂,所得色素提取液稀释100倍、50倍时,稀释液的吸光度均小于0.350,吸光度偏低。而稀释10倍稀释液的吸光度在0.37～0.60范围,满足可见分光光度法准确测定对吸光度0.20～0.70范围内的要求。故本实验选择色素提取液稀释10倍作为考察工艺及条件的测试浓度。2.4浸渍法提取材料的正交试验影响色素提取效果的主要因素有浸提剂浓度、料液比、浸提温度、浸提时间等,按以上所确定的条件,参考文献,采用表4所示的正交试验因素水平表,做四因素四水平的正交试验,试验结果及极差分析见表5。(续表4)由表5中正交试验结果可知,最佳组合为A2B1C2D3,此时吸光度为0.950,显著高于其它条件下的吸光度。因此,浸渍法提取桔皮黄色素的最佳工艺条件是:以70%乙醇为浸渍溶剂,按每g桔皮8mL浸提剂即1∶8(g·mL-1)的料液比,在50℃下浸渍5h。由表5中极差R数据可知,桔皮黄色素提取效果的因素影响顺序为B>D>A>C,即料液比>浸提时间>乙醇浓度>浸提温度;由B因素的K4——K1数据可知,提取效果随料液比值的增大而提高,因而又做了料液比为1∶4(g·mL-1)的外延试验,结果在浸渍过程中因料液比值过大,浸渍剂用量太小,浸提剂全部被桔皮吸收而未能得到色素提取液。2.5浸渍法与索氏提取法提取效果的比较为提高桔皮黄色素的提取效果,提高提取过程中的料液比,又采用了索氏提取法提取桔皮黄色素。为与上述的浸渍法比较,在采用索氏提取法时仍延用上述确定的最佳工艺条件,即以70%乙醇为提取溶剂,按1∶8(g·mL-1)的料液比投料,在一定温度下提取。为保证乙醇在索氏提取器内不断蒸发回流,实验过程中发现,水浴温度不能低于90℃;为探讨索氏提取法的提取效果,在首次提取液回流至三口瓶内时,每隔一定时间从取样口取样分析,测定其吸光度,考察其提取效果并与常用浸渍法的多次浸提效果比较,实验结果见表6和表7。由表6可知,采用浸渍法时,随着浸提次数的增多,所得色素提取液的吸光度相应减小;到第四次时,所得色素提取液的吸光度已很小,故取前三次的合并液吸光度判断浸渍法的平均提取效果,此时在370nm波长处的吸光度为0.948,浸提3次,每次5h,共需15h。由表7可知,采用索氏提取法,浸提剂回流0.5h时,由于时间较短,未达到浸渍法的平均浸提效果,吸光度较低;回流1.0h时,提取效果明显提高,1.5h时最大波长下的吸光度为1.390,2.0h时达到1.510均超过浸渍法的平均提取效果。但2.0h后提取液在最大波长处的吸光度下降后又回升,3.5h后最大吸收波长由370nm移至380～400nm,虽仍属黄色的波长范围,但与浸渍法所得色素提取液的最大吸收波长370nm已有一定差异,所以索氏提取法提取桔皮黄色素时,回流时间不宜超过2.0h。比较表6、表7数据说明,采用索氏提取法时,回流2.0h就可达到且超过浸渍法的提取效果。3黄色素的提取(1)浸渍法提取桔皮黄色素的最佳工艺条件是:70%乙醇