夏小偉-紫甘薯紅色素提取、純化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、食品與生物工程學(xué)院食品科學(xué)研究訓(xùn)練報(bào)告題目：紫甘薯紅色素的制備指導(dǎo)教師 孫曉俠 班 級 13級食品工程本3班 姓 名 夏 小 偉 學(xué) 號 51306023026 紫甘薯紅色素的提取、純化研究一.課題的目的及意義食用色素不僅影響食品的品質(zhì)，而且與人類的營養(yǎng)和健康密切相關(guān)。食用色素按來源分為天然和合成色素大類。隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)合成色素對人體有不同程度的毒性甚至致癌性，因此各國對允許使用的合成色素的種類及用量要求越來越嚴(yán)格。與合成色素相比，天然食用色素不僅種類繁多，色澤自然，而且安全可靠，無毒副作用，許多品種還具有藥理功能。因此，從天然產(chǎn)物中提取和分離各種食用天然色素替代人工合成色素已成

2、為食品科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。我國是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國，紫甘薯品質(zhì)獨(dú)特，抗病、抗旱澇性強(qiáng)，產(chǎn)量高，易貯存，價(jià)格低廉。最主要的是其含有豐富的天然色素，紫甘薯色素具有抗氧化、抗突變、預(yù)防心腦血管疾病、保護(hù)肝臟、抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)生等多種生理功能。而且，紫甘薯色素屬于對光、熱都比較穩(wěn)定的水溶性色素，對金屬離子的耐受性明顯強(qiáng)于其他天然色素，同時(shí)還具有較強(qiáng)的抗還原性，在食品中較穩(wěn)定，可以廣泛用作食品著色劑，在加工和貯藏過程中有很大的優(yōu)勢。二.實(shí)驗(yàn)方法紫甘薯紅色素的提取：稱取適量的紫甘薯加入提取劑（鹽酸）取上清液吸附、洗脫色素粗提液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮冷凍干燥色素粗提物。選取提取液濃度，提取時(shí)間，提取溫度，料液比

3、進(jìn)行單因素及正交實(shí)驗(yàn)。三.實(shí)驗(yàn)材料紫甘薯、鹽酸、X-5大孔樹脂、S-8大孔樹脂、95%的乙醇、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、分光光度計(jì)四.實(shí)施方案和技術(shù)路線1.最大吸收波長的確定根據(jù)檢索資料知最大吸收波長為528nm。（李新華, 林琳, 鄂巍. 紫甘薯紅色素提取技術(shù)的研究J. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 38(4):556-559.）2.最佳提取鹽酸濃度的確定稱取2.0g紫甘薯，分成五組，分別在0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的鹽酸濃度下浸提1h，在波長528nm下測吸光值，得到最佳鹽酸溶液濃度。2.最佳提取溫度的確定稱取2.0g紫甘薯，分成五組，在最佳提取鹽酸濃度下，分別在30、40、50

4、、60、70的浸提溫度下浸提1h，在波長528nm下測吸光值，得到最佳提取溫度。3.最佳料液比的確定稱取2.0g紫甘薯，分成五組，在最佳提取鹽酸濃度下，最佳提取溫度的條件下，分別在1:10、1:20、1:30、1:40、1:50的料液比下浸提1h，在波長528nm下測吸光值，得到最佳料液比。4.最佳提取時(shí)間的確定稱取2.0g紫甘薯，分成五組，在最佳提取鹽酸濃度下，最佳提取溫度，最佳料液比的條件下，分別浸提0.5、1、1.5、2、2.5h，在波長528nm下測吸光值，得到最佳提取時(shí)間。五.結(jié)果分析1.最佳提取鹽酸濃度的確定結(jié)果分析組名12345鹽酸濃度（%）0.10.20.30.40.5吸光值（

5、A）0.3740.4280.5820.5840.589分析數(shù)據(jù)可知，當(dāng)鹽酸濃度為0.3%時(shí)提取的效果已經(jīng)達(dá)到了不錯(cuò)的效果，再增加鹽酸濃度效果不顯著，所以確定最佳的提取鹽酸濃度為0.3%。2. 最佳提取溫度的確定的結(jié)果分析組名12345溫度()3040506070吸光度（A）0.4230.4870.5780.5830.592分析數(shù)據(jù)可知，當(dāng)提取溫度達(dá)到50時(shí)，提取已經(jīng)達(dá)到了不錯(cuò)的效果，再增加溫度效果不顯著，所以確定最佳的提取溫度為50。3. 最佳料液比的確定的結(jié)果分析組名12345料液比1:101:201:301:401:50吸光值（A）0.5430.5860.6560.6630.672分析數(shù)據(jù)

6、可知，當(dāng)料液比為1:30時(shí)，提取已經(jīng)達(dá)到了不錯(cuò)的效果，再增加料液比效果不顯著，所以確定最佳料液比為1:30。4. 最佳提取時(shí)間的確定的結(jié)果分析組名12345時(shí)間（h）0.511.522.5吸光值（A）0.4320.4870.5650.5730.582分析數(shù)據(jù)可知，當(dāng)提取時(shí)間為1.5h時(shí)，提取已經(jīng)達(dá)到了不錯(cuò)的效果，再增加時(shí)間效果不顯著，所以確定最佳提取時(shí)間為1.5h。通過以上各單因素的實(shí)驗(yàn)測定，發(fā)現(xiàn)各因素對紫甘薯紅色素的提取都有一定的影響，且影響程度不同，其中料液比的影響最為顯著。再用正交助手對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得以下正交實(shí)驗(yàn)水平表正交實(shí)驗(yàn)因素水平表水平因素A溫度/B時(shí)間/hC料液比D鹽酸濃度/

7、%14011:200.22501.51:300.336021:400.4紫甘薯色素提取L9(33)正交試驗(yàn)方案及結(jié)果試驗(yàn)號A溫度/B時(shí)間/hC料液比D鹽酸濃度/%吸光值/A14011：200.20.6392401.51：300.30.50934021：400.40.44345011：300.40.6195501.51：400.20.45265021：200.31.08276011：400.30.5218601.51：200.41.31696021：300.20.734K10.5300.5931.0120.608K20.7180.7590.6210.704K30.8570.7530.4720.7

8、93R0.3270.1660.5400.185效應(yīng)曲線圖從圖中可以看到最佳提取溫度為60，最佳提取時(shí)間為1.5h，最佳料液比是1:20，最佳提取鹽酸濃度為0.4%。通過正交實(shí)驗(yàn)得最佳實(shí)驗(yàn)條件為A3B2C1D3。在此條件下，稱取300g紫薯加入0.4%鹽酸6000ml在60提取溫度下提取1.5h取上清液用AB-8的大孔樹脂吸附洗脫色素粗提液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器冷凍干燥423mg色素粗體物5.紫甘薯紅色素的純化采用AB-8大孔樹脂對色素粗提液進(jìn)行純化。采用1cm×10cm的吸附柱，樹脂填充量為8ml，流速為1ml/min，吸附飽和后，用70%乙醇水溶液以1ml/min的流速對色素進(jìn)行解吸，解吸液經(jīng)

9、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后，冷凍干燥得色素純品。結(jié)論本研究采用鹽酸為提取劑，通過單因素和正交實(shí)驗(yàn)，確定了紫甘薯中花青素提取的最佳工藝：料液比1:20，提取時(shí)間1.5h,提取劑濃度為0.4%，提取溫度為60;并采用了AB-8大孔樹脂對300g紫薯的色素粗提液進(jìn)行了純化得到了423mg色素純品。六.存在的問題與討論及建議1.在紫甘薯紅色素提取實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在提取后直接去測定吸光值過大，怎樣解決？在測定吸光值之前先將測定溶液稀釋，讓吸光值控制在0.2-1之間最為準(zhǔn)確。2.在測量吸光值的時(shí)候，有的單因素測量值會(huì)出現(xiàn)偏差，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況？出現(xiàn)這種情況的原因有很多種，跟原材料的大小和處理時(shí)的各項(xiàng)指標(biāo)都有直接的聯(lián)

10、系，另一方面由于學(xué)校機(jī)器老化原因，測量存在一定的誤差，解決這種問題最好的方法是做幾組平行實(shí)驗(yàn)，取其平均值。3.在最后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)純化時(shí)非常緩慢，而且提取率不高，有什么方法解決嗎？提取率跟很多因素有關(guān)，我們商量的結(jié)果是延長提取時(shí)間和升高提取溫度，因?yàn)槲覀兪褂玫氖撬〖訜幔诩訜釙r(shí)熱量損失較快，沒有很好的達(dá)到我們理想的提取溫度。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)緩慢的原因有兩個(gè)，一是由于蒸發(fā)的溫度不夠，二是有可能旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器不夠密封，漏氣，導(dǎo)致蒸發(fā)速度緩慢。我們可以通過提高蒸發(fā)時(shí)的溫度和檢查裝備的密封性來提高蒸發(fā)速度。參考文獻(xiàn)1 李新華, 林琳, 鄂巍. 紫甘薯紅色素提取技術(shù)的研究J. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 38(4):556-559.2王智勇. 紫甘薯色素提取純化工藝及性質(zhì)研究D. 西南大學(xué), 2008.3陳杰, 李進(jìn)偉, 張連富. 紫甘薯色素的提取及穩(wěn)定性研究J. 食品科學(xué), 2011(18):154-158.4楊朝霞. 紫甘薯花色苷色素提取純化工藝研究及組分分析D. 青島大學(xué), 2004.5王玲, 鄧敏姬