CN111944328A - 一种提取姜黄色素的新工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提取姜黄色素的新工艺，具体包括以下步骤：清洗切片；烘干；粉碎过筛；保存备用；确定姜黄色素的最大吸收峰值；获取最佳加工工艺条件；工艺条件为乙醇浓度60％、料液比1:40、提取时间35min、温度65℃的状态下吸光度最高。本发明的有益效果是：通过对比分析优化得出最佳的提取工艺，为天然染色材料的提取提供技术支持。

Description

一种提取姜黄色素的新工艺
技术领域
本发明涉及姜黄色素的提取技术领域，具体是指一种提取姜黄色素的新工艺。
背景技术
广西百色属于南亚热带季风气候，气候温暖湿润，荒山土地资源众多，种植黄姜的自然条件得天独厚。姜根状茎中具有薯蓣皂苷元，可以加工提取药用原料，如皂苷和二烯。它是甾体类药物的重要原料之一，具有“药用黄金”的美誉。姜黄色素的主要成份是姜黄素、双脱甲氧基姜黄、脱甲氧基姜黄素三种成份，姜黄素其分子式为C21H2006，分子质量为368.37。姜黄色素与其他天然色素相比较存在鲜明的特点，姜黄色素的着色能力强，触碰到人体皮肤也不容易清洗干净，稳定性好，气味散发度高，经过离心分离还易于沉淀，色泽鲜明，可在食品添加作为对人体有益健康的微量元素，作为一种绿色天然安全的食品添加剂，姜黄色素已广泛用于食品上色，它们是不可缺少的食用天然色素，在医学领域姜黄素可作为激素类药物的原料药，其成分活性有多种功能，对它的研究开发不仅仅在可食用天然色素，其衍生品更是占据市场很多方方面面。因此通过实验设计出一种提取姜黄色素的方式简单、提取率较高的新工艺将会有较好的市场前景。
发明内容
以解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种提取姜黄色素的新工艺，通过对比分析优化得出最佳的提取工艺，为天然染色材料的提取提供技术支持。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种提取姜黄色素的新工艺，具体包括以下步骤：(1)清洗切片：取鲜黄姜，将鲜黄姜放入超声波清洗器内清洗干净，切成同等体积的小块置于阳光或通风处把其表面晾干；
(2)烘干：将晾干后的鲜黄姜放到电热恒温鼓风干燥箱中，把烘箱温度调节为105℃―110℃进行持续烘干12小时；
(3)粉碎过筛：等待鲜黄姜烘干后，用高速多功能粉碎机把干燥好的鲜黄姜进行粉碎成粉末，过100目筛处理；
(4)保存备用：将筛分后的黄姜粉末放置于烧杯中，做好标记用保鲜膜防潮密封放好备用；
(5)确定姜黄色素的最大吸收峰值：使用电子天平精确称取1.0g黄姜粉放到锥形瓶中，添加乙醇溶液，在200W超声波条件下提取，然后将提取液放在离心机里以3000r/min离心15min，取上清液加入蒸馏水稀释100倍定容，在200nm至800nm的范围内使用紫外可见光分光光度计扫描，确定最大吸收峰，之后在最大吸收波长处进行吸光度的测量，以便得出工艺优化最佳姜黄色素提取条件；
(6)获取最佳加工工艺条件：在提取时分别对乙醇浓度、料液比、超声时间和提取温度进行控制变量的实验分析，得出单因素实验提取率的影响，获得最佳提取条件。
进一步的，所述的鲜黄姜选用广西百色那坡县产地的鲜黄姜。
进一步的，所述的步骤(5)中姜黄色素在425nm处有最大吸收峰，在后续的吸光度测定中选择425nm进行测定。
进一步的，所述的步骤(6)中添加的乙醇浓度在55％～65％时为提取姜黄色素的最佳范围，乙醇浓度在60％时为最佳浓度。
进一步的，所述的步骤(6)中姜黄粉与乙醇溶液的料液比在1:30～1:50时为提取姜黄色素的最佳范围，料液比在1:40时为最佳料液比。
进一步的，所述的步骤(6)中超声波提取的时间在35min～45min时为提取姜黄色素的最佳范围，超声波提取的时间在35min时为提取的最佳时间。
进一步的，所述的步骤(6)中超声波提取的温度在60℃～70℃时为提取姜黄色素的最佳范围，超声波提取的温度在65℃时为提取的最佳温度。
本发明的有益效果是：本发明采用广西百色产黄姜为原材料，通过超声波辅助法将姜黄色素从黄姜中提取出来，应用单因素实验与正交实验设计，探索出一种即对姜黄色素的理化性质不造成破坏，又简便高效的提取工艺，为百色及周边地区对黄姜的开发及应用提供一定的理论依据，姜黄色素的主要成份是姜黄素，双脱甲氧基姜黄，脱甲氧基姜黄素三种成份，在酸或中性溶液中呈红色，溶于醇、碱和水，可在食品添加对人体有益健康的微量元素，作为一种绿色天然安全的食品添加剂，姜黄色素已广泛用于食品上色，它们是不可缺少的食用天然色素，本发明经优化操作简便，耗能低，得率高，是值得推广的一种提取工艺。
附图说明
图1是本发明姜黄色素提取液在200～800nm范围内扫描曲线示意图。
图2是本发明乙醇浓度对姜黄色素提取率的影响示意图。
图3是本发明料液比对姜黄色素提取率的影响示意图。
图4是本发明超声时间对姜黄色素提取率的影响示意图。
图5是本发明温度对姜黄色素提取率的影响示意图。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，并不是对本发明的限制。
一、实验准备：用无水乙醇分别配制40％、50％、60％、70％、80％等相应浓度(体积比)的乙醇溶液到容量瓶中用蒸馏水定容至刻度并做好标记备用。
将广西百色产地的鲜黄姜放入超声波清洗器内清洗干净，然后把鲜黄姜切成同等体积的小块置于阳光或通风处把其表面晾干，然后放到电热恒温鼓风干燥箱中把烘箱温度调节为105℃―110℃进行持续烘干12小时，等待鲜黄姜烘干后，用高速多功能粉碎机把干燥好的鲜黄姜进行粉碎成粉末，过100目筛处理，将鲜黄姜粉末放置于烧杯中，做好标记用保鲜膜防潮密封放好备用。
二、确定姜黄色素的最大吸收峰值：精确称取1.0g黄姜粉末放置于锥形瓶中添加一定量的乙醇溶液，进行超声波辐射浸出，并将提取物以3000r/min离心15min，取上清液进行恒定定体积稀释，并在200nm至800nm的范围内使用紫外可见光光度计扫描，确定最大吸收峰，之后在该波长处进行吸光度的测量，以便得出工艺优化最佳姜黄提取条件，由图1可知，姜黄色素在425nm处有最大吸收峰，所以在后续的吸光度测定中选择425nm进行测定。
三、探究单因素实验提取率的影响：(1)乙醇浓度对姜黄色素提取率的影响：
分别精确称取1.0g黄姜粉末放到锥形瓶中，乙醇浓度设定40％、50％、60％、70％、80％，5个不同水平，各料液比为1:30，在200W超声波条件下提取时间30分钟，提取温度为55℃，然后将提取液以3000r/min离心15min，取上清液稀释100倍用相应溶液定容，用乙醇溶液为空白样，在最大吸收波长处测定吸光度。
从图2可知，当乙醇浓度在50％～70％之间时，随乙醇浓度的增加，姜黄色素提取量也在提升，当乙醇浓度在55％时提取率呈直线上升到60％时提取率为最大，最有利于姜黄色素的提取。当乙醇浓度高于70％时，吸光度反而随浓度的增大而降低，这说明了当乙醇浓度升高超出色素提取率的最佳临界点时，析出的其他杂物质会随之增加，同时溶剂挥发也加快，反而影响了提取效果，所以提取出姜黄色素含量就减少，因此，本次实验选取乙醇浓度提取姜黄色素的范围在55％～65％，最佳临界点在60％为优。
(2)料液比对姜黄色素提取率的影响：
分别精确称取1.0g黄姜粉末放到锥形瓶中，料液比设定1:10、1:20、1:30、1:40、1:50，5个不同水平，加入乙醇浓度为60％的溶液，在200W超声波条件下各提取时间为30min，提取温度为55℃，然后将提取液以3000r/min离心15min，取上清液稀释100倍用相应溶剂定容，用乙醇溶液为空白样，在最大吸收波长处测定吸光度。
从图3可知，料液比适当增大也有利于姜黄色素的提取，在料液比为1:20时呈逐渐上升的趋势，当料液比为1:30时姜黄色素提取率也随之增多，在料液比1:40～1:50阶段时姜黄色素提取率达到最高值。表明本次实验色素溶出量在1:30～1:50的阶段为最佳范围，在1:40时达到最高值溶出色素效果最佳，如果继续增加溶剂量，反而不利于色素溶出提取，因此选择料液比为1:40。
(3)超声时间对姜黄色素提取率的影响：
分别精确称取1.0g姜黄粉放到锥形瓶中，料液比为1:30，乙醇浓度为60％溶液，在200W超声波条件下各提取时间设定15min、25min、35min、45min、55min、65min，6个不同水平，提取温度为55℃，然后将提取液以3000r/min离心15min，取上清液稀释100倍用相应溶剂定容，用乙醇溶液为空白样，在最大吸收波长处测定吸光度。
从图4可知，超声提取时间在25min时吸光度呈直线上升趋势，随超声时间的延长到35min～45min时吸光度为最高值，此时溶出的色素增多提取效果明显，在45min以后吸光度趋于平缓，说明了随提取时间的增加，姜黄色素吸光度是先增加后变稳定平缓下降，所以选择超声提取时间为35min。
(4)温度对姜黄色素提取率的影响：
分别精确称取1.0g黄姜粉放到锥形瓶中，料液比为1:30，乙醇浓度为60％溶液，在200W超声波条件下各提取时间为30min，提取温度设定35℃、45℃、55℃、65℃、75℃,5个不同水平，然后将提取液以3000r/min离心15min，取上清液稀释100倍用相应溶剂定容，用乙醇溶液为空白样，在最大吸收波长处测定吸光度。
从图5可知，随提取温度的升高，姜黄色素提取吸光度也渐渐增大，当提取温度高于70℃，吸光度变化趋于稳定，这表明提取温度的增大反而不利于色素的提取，温度过高也会破坏黄姜的分子结构，从而影响溶出色素提取率，所以选择色素提取的范围在60℃～70℃之间，当提取温度到达65℃时，吸光度值为最高，即溶出姜黄色素含量的提取率最高，此时的条件利于姜黄色素提取。
四、正交试验：在本实验中确定单因素乙醇浓度、料液比、提取时间、提取温度的最佳条件后就可进行L9(34)对号入座的正交实验，在使用正交试验分析表能够清晰表明试验条件和各指标之间的关系，试验周期缩短，试验精度得到提高而且计算分析简单。
表1-1姜黄色素提取正交实验因素
Figure BDA0002612902780000041
表1-2姜黄色素提取L9(34)正交实验结果
Figure BDA0002612902780000042
Figure BDA0002612902780000051
从上表1-2，可以知道在单因素条件为乙醇浓度60％、料液比1:40、提取时间35min、温度65℃的状态下吸光度最高，各因素影响姜黄色素的程度主次为B>C>D>A，最佳提取组合为：A2B2C2D3，又由RB>RC>RD>RA可知，在姜黄色素提取中料液比对色素提取影响最大，其次是提取时间，乙醇浓度和温度影响较小。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种提取姜黄色素的新工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)清洗切片：取鲜黄姜，将鲜黄姜放入超声波清洗器内清洗干净，切成同等体积的小块置于阳光或通风处把其表面晾干；
(2)烘干：将晾干后的鲜黄姜放到电热恒温鼓风干燥箱中，把烘箱温度调节为105℃―110℃进行持续烘干12小时；
(3)粉碎过筛：等待鲜黄姜烘干后，用高速多功能粉碎机把干燥好的鲜黄姜进行粉碎成粉末，过100目筛处理；
(4)保存备用：将筛分后的黄姜粉末放置于烧杯中，做好标记用保鲜膜防潮密封放好备用；
(5)确定姜黄色素的最大吸收峰值：使用电子天平精确称取1.0g黄姜粉放到锥形瓶中，添加乙醇溶液，在200W超声波条件下提取，然后将提取液放在离心机里以3000r/min离心15min，取上清液加入蒸馏水稀释100倍定容，在200nm至800nm的范围内使用紫外可见光分光光度计扫描，确定最大吸收峰，之后在最大吸收波长处进行吸光度的测量，以便得出工艺优化最佳姜黄色素提取条件；
(6)获取最佳加工工艺条件：在提取时分别对乙醇浓度、料液比、超声时间和提取温度进行控制变量的实验分析，得出单因素实验提取率的影响，获得最佳提取条件。
2.根据权利要求1所述的一种提取姜黄色素的新工艺，其特征在于：所述的鲜黄姜选用广西百色那坡县产地的鲜黄姜。
3.根据权利要求1所述的一种提取姜黄色素的新工艺，其特征在于：所述的步骤(5)中姜黄色素在425nm处有最大吸收峰，在后续的吸光度测定中选择425nm进行测定。
4.根据权利要求1所述的一种提取姜黄色素的新工艺，其特征在于：所述的步骤(6)中添加的乙醇浓度在55％～65％时为提取姜黄色素的最佳范围，乙醇浓度在60％时为最佳浓度。
5.根据权利要求1所述的一种提取姜黄色素的新工艺，其特征在于：所述的步骤(6)中姜黄粉与乙醇溶液的料液比在1:30～1:50时为提取姜黄色素的最佳范围，料液比在1:40时为最佳料液比。
6.根据权利要求1所述的一种提取姜黄色素的新工艺，其特征在于：所述的步骤(6)中超声波提取的时间在35min～45min时为提取姜黄色素的最佳范围，超声波提取的时间在35min时为提取的最佳时间。
7.根据权利要求1所述的一种提取姜黄色素的新工艺，其特征在于：所述的步骤(6)中超声波提取的温度在60℃～70℃时为提取姜黄色素的最佳范围，超声波提取的温度在65℃时为提取的最佳温度。
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