【超声波醇提红蓝草紫色素工艺研究】红蓝草洗澡有什么用

　　摘要：通过单因素试验与正交试验研究了超声波醇提红蓝草紫色素的最佳提取工艺。结果表明，选择７０％乙醇作为浸提溶剂，随着超声波功率的升高，提取时间的延长，料液比的增加，红蓝草紫色素的提取量呈增加趋势，最佳提取工艺为提取溶剂７０％乙醇，功率３００Ｗ，提取温度７0 ℃，提取时间４５ｍｉｎ，料液比１∶３５（Ｗ／Ｖ，ｇ∶ｍＬ）。
　　关键词：红蓝草紫色素；超声波；醇提工艺
　　中图分类号：ＴＳ２０２．３文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）10－2101-04
　　
　　Research on Ultrasonic Ethanol Extraction Technology of Purple Pigment from Peristrophe roxburghiana
　　
　　JIANG Hong-zhi，FAN Wu-cai，ＨＵＡＮＧ Ｄｏｎｇ－ｘｕｅ，ＬＵＯ Ｚｈｏｎｇ－ｌｉ，ＹＡＮＧ Ｃｈａｎｇ－ｐｅｎｇ，ＬＩ Xiong-fei
　　（Ｇｕａｎｇｘｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｖｏｃａｔｉｏｎ－ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００７，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｐｕｒｐｌｅ ｐｉｇｍｅｎｔ ｆｒｏｍ Ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｅ ｒｏｘｂｕｒｇｈｉａｎａ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｃｈｏｏｓｉｎｇ ７０％ ｅｔｈａｎｏｌ ａｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｏｌｖｅｎｔ， ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｕｒｐｌｅ ｐｉｇｍｅｎｔ ｗｏｕｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｐｏｗｅｒ， ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｏｌｉｄ ｔｏ ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｒａｆｔ ｗａｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｏｌｖｅｎｔ， ７０％ ｅｔｈａｎｏｌ； ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ，３００ Ｗ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，７0 ℃； ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ４５ ｍｉｎ； ｓｏｌｉｄ ｔｏ ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ， １∶３５．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｕｒｐｌｅ ｐｉｇｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｅｒｉｓｔｒｏｐｈｅ ｒｏｘｂｕｒｇｈｉａｎａ； ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ； ｅｔｈａｎｏｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
　　
　　食品工业常用食用色素来着色食品，色素赋予食品诱人的色泽，给消费者带来良好的感官质量和购买欲望［１］。随着现代科技的发展，人们对食品添加剂的安全性越来越重视。由于合成色素具有毒性（包括致泻性和致癌性），使用并不安全，其种类和数量都受到了限制。而食用天然色素具有安全、色泽自然鲜艳、多数不受添加量的限制和使用范围广泛等优点而得到了迅速应用。许多天然食用色素具有营养功效和对人体的某些疾病具有预防、治疗等药理作用和保健功能［２］。因此，加快开发和利用天然色素对保障人类身体健康，提高农副产品的经济价值，促进食品工业的发展具有积极而深远的意义。
　　天然食用色素主要有红曲红、辣椒红、栀子黄、姜黄等，红、黄色素较为普遍，蓝、绿、紫色素较少，国内文献报道红色素的提取工艺较多［３－５］，而报道紫色素的提取工艺比较少［６］。所以，从红蓝草中提取天然紫色素有很好的实际意义及应用前景。
　　红蓝草紫色素是从爵床科植物山蓝的地上部分（茎、叶）中提取的紫色素，具有很高的应用价值。红蓝草食用安全，具有清肺止咳、凉血止血、散瘀止痛等药理作用。用红蓝草的地上部分煎水，取煎液煮糯米，米饭呈紫红色，有滋补功用［７］。我国红蓝草资源丰富，华南各省区都有栽培。红蓝草紫色素的提取工艺，目前国内尚未见文献报道。超声波提取天然色素可加快细胞释放色素的速度，缩短提取时间和提高色素提取率［８，９］。研究主要利用超声波辅助提取红蓝草紫色素，为开发利用红蓝草提供理论依据。
　　１材料与方法
　　１．１材料
　　红蓝草洗净晾干后放入冰箱中冷藏备用；乙醇为分析纯；ＫＱ－６００Ｗ数控超声波清洗仪、ＶＩＳ－７２２型可见光分光光度计、ＨＨ－Ｓ数显恒温水浴锅、ＲＥ５２－８６型旋转蒸发仪、台式离心机、ＣＰ１５０２电子天平、ＡＬ２０４电子天平、ＢＢ３３１－Ａ粉碎机。
　　１．２方法
　　１．２．１最大吸收波长的测定及提取溶剂的选择
　　１）水提法。准确称取３０．０ ｇ红蓝草，加入去离子水１００ ｍＬ，电炉上煮沸３０ ｍｉｎ，冷却，过滤。
　　２）醇提法。准确称取３０．０ ｇ红蓝草，加入７０％乙醇１００ ｍＬ，７０℃水浴加热３０ ｍｉｎ，冷却，过滤。量取或称取一定量的红蓝草紫色素提取液的离心分离产品或浓缩液离心分离产品稀释，测定不同波长下的吸光度，做光吸收曲线，找出最大吸收波长。
　　３）超声波提取法。准确称取５．０ ｇ红蓝草，加入７０％乙醇１００ ｍＬ，在超声波功率为360 W，５０℃下提取３０ ｍｉｎ，冷却，过滤，定容至２５０ ｍＬ。离心分离，测定不同波长下的吸光度，做光吸收曲线；取不同体积定容至２５ ｍＬ，测定不同体积分数下的吸光度，做标准曲线。
　　１．２．２超声波醇提紫色素工艺及测定方法准确称取２．００ ｇ红蓝草→超声波辅助在不同条件下提取紫色素→过滤→定容至１００ ｍＬ→稀释（分别取５ ｍＬ、１０ ｍＬ定容至２５ ｍＬ比色管）→最大波长下测定吸光度。平行提取、测定３次，取平均值作为分析结果。
　　１．２．３单因素试验
　　１）超声波功率对紫色素的提取效果的影响。称取２．００ ｇ红蓝草，固定料液比为１∶３０（Ｗ／Ｖ，ｇ∶ｍＬ，下同），乙醇体积分数为７０％，温度为５０℃，提取时间为３０ ｍｉｎ，分别在超声波功率为2４０～4８０ W条件下进行超声波辅助提取，进行吸光度的测定，测定方法同１．２．２。
　　２）乙醇体积分数对紫色素提取效果的影响。称取２．００ ｇ红蓝草，固定料液比为１∶３０，提取功率为300 W，温度为５０ ℃，提取时间为３０ ｍｉｎ，分别在乙醇体积分数为５０％～９０％条件下进行超声波辅助提取，进行吸光度的测定，测定方法同１．２．２。
　　３）温度对紫色素提取效果的影响。称取２．００ ｇ红蓝草，固定料液比为１∶３０，提取功率为300 W，乙醇体积分数为７０％，提取时间为３０ ｍｉｎ，分别在温度为３０～７８ ℃的条件下进行超声波辅助提取，进行吸光度的测定，测定方法同１．２．２。
　　４）提取时间对紫色素提取效果的影响。称取２．００ ｇ红蓝草，固定料液比为１∶３０，提取功率为300 W，乙醇体积分数为７０％，提取温度为７０ ℃，分别在时间为３０～９０ ｍｉｎ条件下进行超声波辅助提取，进行吸光度的测定，测定方法同１．２．２。
　　５）料液比对紫色素提取效果的影响。称取２．００ ｇ红蓝草，提取功率为300 W，乙醇体积分数为７０％，提取温度为７０ ℃，提取时间为４５ ｍｉｎ，分别在料液比为１∶１０～１∶６０的条件下进行超声波辅助提取，进行吸光度的测定，测定方法同１．２．２。
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　　２结果与分析
　　２．１最大吸收波长及标准曲线
　　２．１．１最大吸收波长水提、乙醇提取紫色素的最大吸收波长如图１所示。由图１可知，红蓝草水提物（煮沸）的最大吸收波长为５８０ ｎｍ。醇提物（水浴）有２～３个最大吸收峰，但在最大吸收波长为５８０ ｎｍ时干扰最小。
　　超声波醇提的红蓝草紫色素的最大吸收波长如图２所示。由图２可见，在超声波条件下用乙醇提取的红蓝草紫色素有最大吸收波峰，且最大吸收波长为５８０ ｎｍ时干扰较小。所以，选择红蓝草紫色素的最大吸收波长为５８０ ｎｍ。
　　２．１．２标准曲线红蓝草紫色素标准曲线（图３）表明其线性相关较好。
　　２．２提取溶剂的选择
　　在水浴、超声波的条件下提取，７０％乙醇提取液为紫红色（澄清），最大吸收波长为５８０ ｎｍ时干扰小。在水浴条件下水提液为紫红色（混浊），最大吸收波长为５８０ ｎｍ。经过对比得出，乙醇的浸提效果比较好，提取液的颜色具有明显的紫红色，符合提取紫色素的要求。所以本试验选择乙醇作为浸提溶剂。
　　２．３单因素试验
　　２．３．１提取功率对紫色素提取效果的影响从图４可以看出，随着提取功率的升高，色素提取量呈增加趋势，功率为300 W达到最大值，当提取功率大于300 W时，色素的提取量有所下降，原因可能是功率的过大或过小都会造成溶剂损耗及色素的结构破坏［１１］，所以提取功率以300 W左右为宜。
　　２．３．２乙醇体积分数对紫色素提取效果的影响从图５可以看出，随着乙醇体积分数的升高，色素提取量呈增加趋势，当乙醇体积分数在７０％时达到最大值，当乙醇体积分数大于７０％时，色素的提取量有所下降，所以乙醇体积分数以７０％为宜。
　　２．３．３提取温度对紫色素提取效果的影响从图６可以看出，随着提取温度的升高，色素提取量呈现增加的趋势。当提取温度高于7０℃时色素的提取量有所下降，分析其原因可能是温度过高，造成溶剂损耗及色素的结构被破坏［１１］，所以提取温度以7０℃左右为宜。
　　２．３．４提取时间对紫色素提取效果的影响从图７可以看出，随着时间的延长，色素的提取量呈增加趋势，提取时间为４５ ｍｉｎ时，色素的提取量达到最大值，４５ ｍｉｎ后提取量有所下降并趋于稳定。这可能是由于提取时间太长使色素有微弱的分解［１１］。为避免提取时间过长而导致色素破坏，故将浸提时间定为４５ ｍｉｎ左右。
　　２．３．５料液比对紫色素提取效果的影响从图８可以看出，色素的提取量在料液比为１∶３０时达到最大值。以后，色素的提取量的增加幅度较小。鉴于节约溶剂的原则，将料液比定为１∶３０左右。
　　２．４正交试验结果
　　正交试验结果见表３。从表３可以看出，影响吸光度的各因素主次顺序为：Ｂ＞Ｄ＞Ａ＞Ｃ，即提取温度＞料液比＞乙醇体积分数＞提取时间。正交试验得出的最佳工艺组合为Ａ２Ｂ２Ｃ２Ｄ３，即色素最佳提取条件为乙醇体积分数７０％，提取温度７０℃，提取时间４５ ｍｉｎ，料液比１∶３５。
　　２．５最优提取工艺条件的验证
　　准确称取２．００ ｇ红蓝草３份，依据正交试验和直观分析所得的最佳工艺条件进行色素提取，３次验证试验中所得色素提取液的平均吸光度为０．５１６，高于正交试验结果。因此，此最佳工艺条件是可行的。
　　３结论
　　超声波的空化效应加速了植物有效成分的提出，另外它的次级效应如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也应加速了有效成分的扩散释放［１０］，这些都有利于色素的提取，用乙醇作为红蓝草紫色素的浸提溶剂效果好，其最大吸收波长为５８０ ｎｍ。通过单因素试验和正交试验优化了红蓝草紫色素超声波提取的工艺条件，其最佳组合为乙醇体积分数７０％，提取温度７０℃，提取时间４５ ｍｉｎ，料液比１∶３５。超声波提取天然色素温度低，时间短，提取效率高，对色素的影响小。红蓝草天然色素使用安全，符合食品添加剂的要求，有很好的实际意义和应用前景。
　　
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