CN107955393A - 一种青刺果色素的提取工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种青刺果色素的提取工艺，属于天然色素提取技术领域。本发明通过对青刺果色素进行初步定性确定最佳提取溶剂和最大吸收波长，在单因素实验的基础上，采用二次通用旋转组合设计对青刺果色素提取工艺进行了优化，以及对青刺果色素体外抗氧化活性进行研究；研究得到的青刺果色素提取的最佳工艺：浸提溶液为1％盐酸/乙醇(V盐酸：V乙醇＝1.86：98.14)，浸提时间为30min，浸提温度为80℃，液料比为25：1；通过对青刺果的体外抗氧化活性的测定，确定其具有较高的抗氧化活性，为青刺果的开发利用提供新思路。
Description
技术领域
本发明涉及天然色素提取技术领域，具体的涉及一种青刺果色素的提取工艺。
背景技术
青刺果(Prinsepia utilis Royle)，中文学名总花扁核木，属蔷薇科、李亚科扁核木属植物，别名青刺尖、打油果，长于云贵川地，是一种具有药食兼用的经济植物，现仍处于野生状态。在云南其广泛分布于丽江、迪庆、怒江、保山、大理、楚雄、昆明、昭通、玉溪、红河、曲靖等地州市。研究显示，青刺果的果仁能调节血脂、胆固醇，对肝炎、胃炎、高血压和心脏病等都有较好的疗效，同时青刺果油还广泛用作高级食用油、护肤、美容、保健等方面。
食用天然色素的安全性很高，主要是从动、植物组织中提取的，具有重要的生理功能，在防癌、降血压、降血脂等方面有重要作用，因此天然色素逐渐受到越来越多食品生产企业和消费者的喜爱，并成为色素生产企业研究开发的重点。将天然色素的着色功能与保健功能相结合，将成为食用色素新的发展趋势。天然色素原料大多是植物，应用提取、分离、浓缩等一系列技术而获得的多功能天然提取物，色调较为自然是作为食品添加剂的一种重要组成部分，对食品的色、香、味有很大的影响。天然食用色素的应用使一些食品的营养更加丰富，具有一定的保健功能。通过调查发现，由于天然色素安全性高，色泽柔和，并且有一定的生理活性，在欧美的一些发达国家天然色素在食品中使用比例已达85％，并有完全取代合成色素的趋势。
目前对青刺果的研究主要集中在引种栽培[赵励，董丽萍，王越等.大理州野生青刺果生物学特性观察及引种栽培技术试验研究[J].大理科技，2002(2)：71-72.]、食用油开发利用[朱正良，樊建，赵天瑞等.青刺果提取液的抑菌对比研究[J].云南师范大学学报，2002，22(6):49-54；朱正良，樊建，张急芬，等.青刺果乙醇提取物对桃子的保鲜效果[J].西南农业大学学报，2002，24(5):442-444；端木凡林，王红梅，常炊平等.天然青刺果油的低温萃取及其营养价值[J].西部粮油科技，2001，26(6):30-31.]、果仁提取液的抑菌效力[端木凡林，阴景喜，闫开明等.天然青刺果油低温萃取及其保健功能[J].粮油与油脂，2001(6):32-33.]及对果蔬的保鲜效果、医疗保健作用、果仁及叶微量元素成分分析[杨丽华，陈晓光；天然色素的资源开发和应用研究进展，中国食物与营养.2010(06).]等方面，而对青刺果色素及体外抗氧化的研究未见报道。由于青刺果色素提取及抗氧化目前未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种青刺果色素的提取工艺，通过对青刺果进行初步定性确定最佳提取溶剂和最大吸收波长，在单因素实验的基础上，采用二次通用旋转组合设计对青刺果色素提取工艺进行了优化，以及对青刺果色素体外抗氧化能力进行研究，为青刺果开发提供新思路。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种青刺果色素的提取工艺，包括以下步骤：
1)青刺果原料的预处理；
2)色素的初步定性确定最佳浸提溶剂和最大吸收波长；
3)单因素实验确定提取次数、提取时间、提取温度和液料比对色素提取率的影响；
4)二次通用旋转试验设计；
青刺果提取最佳工艺参数为：浸提溶液为1％盐酸/乙醇(V盐酸：V乙醇＝1.86：98.14)，浸提时间为30min，浸提温度为60℃，液料比为25：1。
优选的，所述步骤4)是在单因素实验的基础上，利用DPS数据处理软件，进行三因素五水平二次通用旋转试验设计，确定青刺果色素的最佳提取工艺。
本发明还提出一种由上述工艺提取的青刺果色素的体外抗氧化活性的测定，包括以下步骤：1)色素溶液的制备；2)DPPH自由基清除能力测定；3)铁离子还原/抗氧化能力测定(FRAP)；4)总抗氧化能力测定(TEAC)；5)还原能力测定；6)过氧化氢(H2O2)清除活性测定。
本发明的有益效果为：本发明通过对青刺果色素进行初步定性确定最佳提取溶剂和最大吸收波长，在单因素实验的基础上，采用二次通用旋转组合设计对青刺果色素提取工艺进行了优化，以及对青刺果色素体外抗氧化活性进行研究；青刺果的最佳提取溶剂为1％盐酸/乙醇(V盐酸：V乙醇＝1.86：98.14)，在535nm处有最大吸收波长并且有较好的抗氧化活性；通过分析得出最佳提取工艺为提取温度80℃，提取时间30min，液料比25：1。为青刺果的色素的开发利用提供科学依据，同时为青刺果深加工提供新思路，促进云贵川，西藏仅有的的青刺果产业的发展。
附图说明
图1为本发明实施例所述青刺果色素浸提液的吸收光谱；
图2为本发明实施例所述提取次数对色素提取率的影响曲线图；
图3为本发明实施例所述提取时间对色素提取率的影响曲线图；
图4为本发明实施例所述提取温度对色素提取率的影响曲线图；
图5为本发明实施例所述液料比对色素提取率的影响曲线图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种青刺果色素的提取工艺，包括以下步骤：
1、青刺果原料的预处理
新鲜青刺果采自云南省楚雄市禄丰县；将青刺果清洗沥干，去核，放置研钵中研磨成糊状后放入烧杯备用。
2、色素的初步定性确定最佳浸提溶剂和最大吸收波长
准确称取9份1g样品，置于三角瓶中，设置9组，分别加入10mL配好的1％盐酸/甲醇(V盐酸：V甲醇＝1.87：98.13)、1％盐酸/乙醇(V盐酸：V乙醇＝1.86：98.14)、1％盐酸水溶液(V盐酸：V水＝3：97)、60％甲醇水溶液(V甲醇：V水＝60：40)、甲醇、乙醇、丙酮、石油醚、蒸馏水，静置相同时间，过滤3次至容量瓶内，定容至50mL，在200nm～1000nm范围，测定其最大吸收波长。
通过9种不同溶剂对青刺果中的色素进行提取，并在200nm-1000nm范围内进行全波长扫描，在最大吸收波长测定其吸光度，发现在各种溶剂中，由于其它四条无明显峰所以就选择这五种得到了它们最大吸收峰波长的图并且1％盐酸/甲醇吸光度较大，提取效果较好，但是对比乙醇甲醇毒性大因此选用1％盐酸/乙醇作为最佳提取溶剂。
由图1可看出，该色素在200—800nm范围内有三个可见光分别为535nm、420nm、663nm，处均有明显吸收峰。根据文献所知，在此选择535nm作为试验的检验波长。
3、单因素实验确定提取次数、提取时间、提取温度和液料比对色素提取率的影响
3.1提取次数对色素提取率的影响
准确称取1g样品，以1％盐酸/乙醇作为提取溶剂，料液比为1：10(g:mL)，提取时间为20min，在室温下分别提取1次、2次、3次、4次，定容至50mL，在最大吸收波长测定吸光度，将实验结果绘制成曲线图；
由图2可知提取次数对青刺果色素的影响较为显著，但是随着提取次数的增加，提取溶剂用量也增加，色素的稳定性反而降低。提取2次后吸光度缓慢降低，提取率也降低，所以从提取及回收成本考虑，选择提取次数为2次为最佳。
3.2提取时间对色素提取率的影响
准确称取1g样品，以1％盐酸/乙醇作为提取溶剂，料液比为1：10(g:mL)，在室温下分别提取10min、20min、30min、40min、50min，提取相同次数，定容于50mL容量瓶中，在最大吸收波长测定吸光度，将实验结果绘制成曲线图；
由图2可知，提取时间越长，青刺果色素波长的吸光度越大，提取率越高，在30min达到最高，然后呈下降趋势，可能是提取时间过长，色素在光、氧气存在的条件下不稳定所致。所以选择提取时间为30min。
3.3提取温度对色素提取率的影响
准确称取1g样品，以1％盐酸/乙醇作为提取溶剂，料液比为1：10(g:mL)，分别在不同温度下进行提取，提取相同时间和相同次数，定容至50mL容量瓶中，在最大吸收波长测定吸光度，将实验结果绘制成曲线图；
由图4可知，随着提取温度升高，青刺果色素溶液的吸光度逐渐上升，色素的提取率也在增加，在提取温度为60℃时吸光度达到最高，然后随提取温度的继续升高，吸光度呈降低趋势，色素的提取率也降低，可能是该色素在高温条件下不稳定，导致色素分解，从而降低提取率，所以取60℃作为提取最佳温度。
3.4液料比对色素提取率的影响
准确称取1g样品，置于三角瓶中，以1％盐酸/乙醇作为提取溶剂，分别加入不同体积的提取溶剂，在常温下提取30min，定容至50ml，在最大吸收波长测定测定吸光度，将实验结果绘制成曲线图；
如图5可知，随着液比的升高，色素溶液的吸光度呈增加趋势，说明色素的提取率呈上升趋势，但从料液比1：25(g：mL)以后溶液的吸光度增加不太明显。从减少提取色素的溶剂用量和浓缩色素耗能方面考虑，选择1：25(g：mL)的料液比比较理想。
4、二次通用旋转试验设计
在单因素实验的基础上，利用DPS数据处理软件，进行三因素五水平二次通用旋转试验设计，确定青刺果色素的最佳提取工艺。
表1为因素水平表
4.1数学模型的建立与检验
二次通用旋转试验方案及试验结果见表2。利用DPS软件对试验结果进行分析，得到二次回归模型为：Y＝0.91758+0.30430X1-0.00753X2-0.05100X3+0.03519X12-0.03347X22-0.05686X32+0.06600X1X2+0.00560X1X3+0.03110X2X3.
表2二次通用旋转试验方案及试验结果
根据试验结果进行方差分析，结果见表3。
表3回归方程方差分析表
由表3可知，回归模型达到显著水平(p<0.05)，说明该方差与实际情况拟合良好，能够反映色素提取的效果与时间温度液料比的关系。
4.2数学模型的应用分析
主因子效应分析
从所建立的回归方程的偏回归系数绝对值的大小可判明因子的重要程度，系数的正负表示因子效应作用的方向[10]。所以各因素在试验取值内对色素提取率作用大小依次为为X1(提取温度)，X3(液料比)，X2(提取时间)。
4.3数学模型寻优
变量转换直接寻优
根据已建立的数学模型，在-1.682≤Xi≤1.682(i＝1，2，3)范围内，每个因素取5个水平(±1.682，±1，0)，对53＝125个方案进行统计寻优，在试验范围内可得吸光度的最高值为1.54，此时各因素取值为：X1＝1，X2＝0，X3＝0，对应着提取温度为80℃，液料比为25：1，提取时间为30min。
频率分析及统计寻优
各变量取值的频率分布见表4。
表4优化提取方案中Xi取值频率分布表
由表4可以看出，在95％的置信区间内的优化方案为：提取温度为73.4～81℃，提取时间为27.2～32.8min，液料比为23.6～26.4。为了贴近实际的工业化生产，可将优化方案定为：提取温度为80℃，提取时间为30min，液料比为25：1。
一种青刺果色素的提取工艺，包括以下步骤：1)青刺果原料的预处理；2)色素的初步定性确定最佳浸提溶剂和最大吸收波长；3)单因素实验确定提取次数、提取时间、提取温度和液料比对色素提取率的影响；4)二次通用旋转试验设计；
青刺果提取最佳工艺参数为：浸提溶液为1％盐酸/乙醇(V盐酸：V乙醇＝1.86：98.14)，浸提时间为30min，浸提温度为80℃，液料比为25：1。
实施例2
由实施例1所述工艺提取的青刺果色素的体外抗氧化活性的测定，包括以下步骤：
1、色素溶液的制备
根据最优提取条件，称取1g青刺果进行色素提取，后定容至50mL容量瓶备用。
2、DPPH自由基清除能力测定
吸取0.5mL色素溶液与2mLLDPPH甲醇溶液，涡旋振摇后，混合物室温下暗处放置10min，然后在517nm比色测定，根据所得标准曲线计算DPPH自由基的清除能力。利用阿魏酸绘制标准曲线，标准方程为y＝0.9406x+28.698(R2＝0.969)
自由基清除能力(％)＝[(A0-A1)/A0]×100
A0为对照吸光度，
A1为样品的吸光度。
自由基清除能力表示为每g青刺果中提取的色素含有相当于阿魏酸的μg数。
结果：所得到的结果为青刺果色素DPPH自由基清除能力为81.87％，每g样品中提取的色素DPPH自由基清除率相当于阿魏酸的量为859257.28μg。
3、铁离子还原/抗氧化能力测定(FRAP)
FRAP溶液的制备：10mL乙酸溶液、1mL六水三氯化铁和1mL三吡啶基三嗪充分混匀(V:V:V＝10:1:1)，混匀制备FRAP溶液。
准确吸取100μL色素溶液加入3mLFRAP溶液充分混合，混匀后于37℃下放置，4min后在593nm测定吸光度。用移液管分别移取1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0mL的FeSO4标准储备液于10mL比色管中，分别用甲醇定容至刻度线，0℃～4℃下避光储存备用；吸取100μl工作液进行测定绘制标准曲线。标准方程为y＝6.24x+0.0005(R2＝0.9984)
自由基清除能力(％)＝[(A0-A1)/A0]×100
A0为对照吸光度，
A1为样品的吸光度。
自由基清除能力表示为每g青刺果中色素铁离子还原/抗氧化能力含有相当于Fe2+当量。
结果：所得到的结果为在青刺果色素中，每g样品中提取的色素铁离子还原能力相当于FeSO4的量为1608.53mmol。
4、总抗氧化能力测定(TEAC)
ABTS·+工作液配制：将ABTS+与过硫酸钾两种溶液等体积混合，得到ABTS·+工作液。
准确吸取50μl色素溶液加入3.8ml稀释后的ABTS·+工作液，于室温放置6min后在734nm测定吸光度，分别吸取Trolox(416μg/mL)270、540、810、1080、1350、1620μL于试管中，加入甲醇定容至3mL，取100μL进行测定吸光度，绘制标准曲线标准方程为y＝0.0538x-0.0335(R2＝0.9997)
自由基清除能力(％)＝[(A0-A1)/A0]×100
A0为对照吸光度，
A1为样品的吸光度。
TEAC值表达为每g青刺果中抗氧化能力相当于trolox相当量(TE)。
结果：所得到的结果为青刺果色素总抗氧化性自由基清除率为30.61％，每g样品中提取的色素自由基清除能力相当于Trolox的量为845477.72μg。
5、还原能力测定
在离心管中，取1ml色素溶液加入2.5ml磷酸盐2.5ml和铁氰化钾溶液混合，于50℃下保温20min，加入2.5mL 10％TCA溶液，于4000g离心10min；取上清转移到离心管中，加入离子水和FeCl3溶液，于700nm读吸光度，根据标准曲线计算还原能力。称取50mg抗坏血酸，用蒸馏水溶解定容至25mL，分别吸取1mL、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL于10mL容量瓶中，加水定容至10mL，吸取1mL于离心管中，于700nm读吸光度，绘制标准曲线[19]。标准方程为y＝0.0455x+0.115(R2＝0.9916)
自由基清除能力(％)＝[(A0-A1)/A0]×100
A0为对照吸光度，
A1为样品的吸光度
标准曲线利用抗坏血酸制作，上升的吸光度表示升高的还原力。每g样品的还原能力表示为相当于抗坏血酸的毫摩尔数。
结果：所得到的结果为在青刺果色素中，每g样品中提取的色素还原能力相当于抗坏血酸的量为207.21μg。
6、过氧化氢(H2O2)清除活性测定
取色素溶液0.6mL，加入0.9mL H2O2，然后加入1.5mL磷酸钠缓冲溶液(pH 7.4)，30℃暗处反应40min，于230nm测定吸光度；用移液管分别移取1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0mL的阿魏酸标准储备液(500μg/mL)于10mL容量瓶中，分别用甲醇定容至刻度线，吸取阿魏酸工作液0.6mL按过氧化氢清除能力测定，绘制标准曲线。
自由基清除能力(％)＝[(A0-A1)/A0]×100
A0为对照吸光度，
A1为样品的吸光度。
结果：所得到的结果为青刺果色素总抗氧化性自由基清除率为98.09％，每g样品中提取的色素自由基清除能力相当于阿魏酸的量为1165533.36μg。
青刺果的最佳提取溶剂为1％盐酸/乙醇，在535nm处有最大吸收波长并且有较好的抗氧化活性。
本发明通过对青刺果色素进行初步定性确定最佳提取溶剂和最大吸收波长，在单因素实验的基础上，采用二次通用旋转组合设计对青刺果色素提取工艺进行了优化，以及对青刺果色素体外抗氧化活性进行研究；青刺果的最佳提取溶剂为1％盐酸/乙醇(V盐酸:V乙醇＝1.86:98.14)，在535nm处有最大吸收波长并且有较好的抗氧化活性；通过分析得出最佳提取工艺为提取温度80℃，提取时间30min，液料比25:1。为青刺果的色素的开发利用提供科学依据，同时为青刺果深加工提供新思路，促进云贵川，西藏仅有的的青刺果产业的发展。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。
Claims (4)
1.一种青刺果色素的提取工艺，其特征在于：
包括以下步骤：
1)青刺果原料的预处理；
2)色素的初步定性确定最佳浸提溶剂和最大吸收波长；
3)单因素实验确定提取次数、提取时间、提取温度和液料比对色素提取率的影响；
4)二次通用旋转试验设计；
青刺果提取最佳工艺参数为：浸提溶液为1％盐酸/乙醇(V盐酸：V乙醇＝1.86：98.14)，浸提时间为30min，浸提温度为80℃，液料比为25：1。
2.如权利要求1所述的一种青刺果色素的提取工艺，其特征在于：所述步骤4)是在单因素实验的基础上，利用DPS数据处理软件，进行三因素五水平二次通用旋转试验设计，确定青刺果色素的最佳提取工艺。
3.如权利要求1所述的一种青刺果色素的提取工艺，其特征在于：所提取的青刺果色素的体外抗氧化活性的测定，包括以下步骤：1)色素溶液的制备；2)DPPH自由基清除能力测定；3)铁离子还原/抗氧化能力测定(FRAP)；4)总抗氧化能力测定(TEAC)；5)还原能力测定；6)过氧化氢(H2O2)清除活性测定。
4.一种果蔬保鲜剂，其特征在于：包含权利要求1所述青刺果色素的提取工艺提取的青刺果色素。
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| CN115429830A (zh) * | 2022-10-25 | 2022-12-06 | 昆明理工大学 | 一种扁核木种壳提取物作为酪氨酸酶天然激活剂的用途 |
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| CN104523479A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-04-22 | 俞文洁 | 青刺尖提取物在美白用品中的应用及美白用品 |
| CN107308226A (zh) * | 2016-04-27 | 2017-11-03 | 伽蓝（集团）股份有限公司 | 一种青刺果提取物及其制备方法和应用 |
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