超聲波輔助提取黑白色素工藝優(yōu)化

超聲波輔助提取黑白色素工藝優(yōu)化

黑莓（學(xué)名：美國）是水稻科的一種水果。黑莓中含有豐富的脂肪、蛋白質(zhì)、養(yǎng)分、鐵、鋅、鈣等養(yǎng)分，米末含有豐富的天然黑色素。已有研究表明,黑色素是人體內(nèi)重要活性物質(zhì),與人體生長發(fā)育、健康都有密切聯(lián)系。國內(nèi)研究人員對不同材質(zhì)中黑色素的提取做了大量工作,如黑米、黑芝麻及烏骨雞中的黑色素;國外研究人員在基因水平上研究了紅茶黑色素對磷脂酶的抑制作用及免疫受激活性。相比之下,人工合成黑色素不僅沒有任何營養(yǎng)價值,更由于其食用的安全性越來越受到人們的排斥。因此,黑米中黑色素是生產(chǎn)天然保健食品較為理想的色素添加劑。本實(shí)驗(yàn)以食用黑米為原料,利用超聲波技術(shù),以乙醇溶液為浸提劑,采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化黑米中黑色素的最佳提取工藝,為進(jìn)一步開發(fā)利用黑米黑色素提供一定的參考依據(jù)。1材料和方法1.1儀器和設(shè)備黑米市售;無水乙醇、鹽酸(均為分析純)。SK8200HP超聲波清洗器南京昕航科學(xué)儀器有限公司;722N可見分光光度計(jì)杭州天釗科技有限公司;FA1604N電子天平上海精密科學(xué)儀器有限公司;SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵上海金鵬分析儀器有限公司;RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上海青浦滬西儀器廠;SQ2119多功能食品加工機(jī)上海帥佳電子科技有限公司;ZK-82B型真空干燥箱型號西安唯信檢測設(shè)備有限公司。1.2方法1.2.1提取過程黑米→洗凈烘干→粉碎→加入提取劑→超聲浸泡提取→過濾黑色澄清透明液體→減壓濃縮回收提取劑→真空干燥產(chǎn)品→計(jì)算提取率1.2.2最佳工藝條件的確定研究超聲波功率、浸提劑的體積分?jǐn)?shù)、料液比(黑米:乙醇溶液,m/V)及浸提時間對黑米黑色素提取率的影響,首先做單因素試驗(yàn)考察以上條件對提取率的影響,然后采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化最佳工藝條件。用分光光度計(jì)測定吸光度,作為色素提取率的標(biāo)準(zhǔn)。1.2.2.超聲參數(shù)對激素提取率的影響準(zhǔn)確稱取2.50g粉碎的黑米,在常溫條件下,料液比1:32,超聲波功率300W,超聲波處理30min,取體積分?jǐn)?shù)分別為50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液作為浸提劑,研究其對黑色素提取率的影響,在波長543nm處測定吸光度作為提取指標(biāo)。1.2.2.超聲用量對激素提取率的影響準(zhǔn)確稱取2.50g粉碎的黑米,在常溫條件下,取70%的乙醇溶液作為浸提劑,料液比1:32,超聲浸提時間30min,研究功率分別為150、200、250、300、350W時對黑色素提取率的影響,在波長543nm處測量吸光度作為提取指標(biāo)。1.2.2.不同的料液比對激素提取率的影響準(zhǔn)確稱取2.50g粉碎的黑米,分別取20、40、60、80、100mL70%的乙醇溶液作為浸提劑,其對應(yīng)的料液比分別為1:8、1:16、1:24、1:32、1:40(g/mL),超聲波頻率300W,浸提時間30min,研究不同的料液比對黑色素提取率的影響,在波長543nm處測量吸光度作為提取指標(biāo)。1.2.2.不同超聲浸提時間對激素提取率的影響準(zhǔn)確稱取2.50g粉碎的黑米,在常溫下,取70%的乙醇溶液作為浸提劑,料液比1:32,超聲波頻率300W,浸提時間分別為10、20、30、40、50、60min,研究不同超聲浸提時間對黑色素提取率的影響,在波長543nm處測量吸光度作為提取指標(biāo)。1.2.2.最佳提取工藝的確定在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為了獲得以乙醇作為浸提劑,超聲波輔助提取黑米中黑色素的最佳工藝條件,利用正交法“均衡分散”的特點(diǎn),以乙醇體積分?jǐn)?shù)、浸提時間、料液比、超聲波功率4個因素為考察因素,以浸取樣品中的黑色素提取率為主要考察目標(biāo),采用L9(34)正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),以確定最佳提取條件,測定浸提液吸光度作為提取指標(biāo)。1.2.5.6提取率計(jì)算式中:Y為黑米黑色素的提取率/%;m為黑米中提取的黑米黑色素的粗品質(zhì)量/g;G為黑米質(zhì)量/g。2結(jié)果與分析2.1滲透條件的選擇2.1.1乙醇體積分?jǐn)?shù)對提取率的影響從圖1可知,乙醇體積分?jǐn)?shù)在60%~80%時,有較高的提取率。體積分?jǐn)?shù)達(dá)到80%以后,乙醇提取率略有降低。說明較高乙醇體積分?jǐn)?shù)有利于提高黑色素提取率,但高體積分?jǐn)?shù)乙醇使其醇溶性雜質(zhì)的溶出增多,有效成分溶出反而減少。因此選定乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、70%、80%作為正交試驗(yàn)的3個水平。2.1.2超聲功率的影響從圖2可知,超聲功率在250~350W時提取率較高。由于提取包括擴(kuò)散、滲透、溶解等過程,提取功率愈大,提取愈完全,但當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到平衡時,增大超聲功率,提取率不再增大。因此選定超聲波功率250、300、350W作為正交試驗(yàn)的3個水平。2.1.3料液比對激素提取率的影響由圖3可知,在料液比1:8~1:24內(nèi)降低料液比,黑色素提取率隨之升高,而料液比小于1:24后,黑色素提取率略有下降,因此選定料液比1:16、1:24和1:32作為正交試驗(yàn)的3個水平。2.1.4色素提取率測定由圖4可知,隨著超聲浸提時間的延長,黑色素提取率隨之升高,但時間超過30min后,變化緩慢。因此選定浸提時間30、40、50min作為正交試驗(yàn)的3個水平。2.1.5超聲條件對黑米中激素提取率的影響采用L9(34)正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(表1),以確定最佳提取條件。按表1的正交因素水平設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn),結(jié)果見表2。由表2的方差分析可知,以上4個因素對黑米中黑色素提取率的影響大小依次為C(料液比)>A(乙醇體積分?jǐn)?shù))>B(超聲功率)>D(浸提時間),料液比和乙醇體積分?jǐn)?shù)對提取率的影響較為顯著。超聲提取黑米中黑色素的最佳條件為A3B1C3D3,即乙醇體積分?jǐn)?shù)80%、超聲波作用時間50min、料液比1:32、超聲功率250W。按A3B1C3D3條件進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn),黑色素提取后吸光度達(dá)到0.659,高于表2中每一組試驗(yàn)測定結(jié)果。2.2提取工藝取3份黑米各2.50g,采用上述最佳提取條件進(jìn)行提取,得黑色素提取液,再按照1.2.1節(jié)的提取工藝流程,將黑色素溶液進(jìn)行濃縮精制,得到黑色素精制品,稱量計(jì)算得到色素平均質(zhì)量為0.1125g,提取率為4.5%。傳統(tǒng)的索式提取法以石油醚、乙醇為提取劑,在提取時間均較長的條件下,提取率僅為1.2%、1.44%。3超聲輔助提取本實(shí)驗(yàn)采用正交試驗(yàn)法優(yōu)選黑米中黑色素的最佳工藝條件,明顯提高乙醇提取黑色素的效率,在最佳工藝條件下,即乙醇體積分?jǐn)?shù)80%、超聲波浸提時間50min、料液比為1:32、超聲功率250W,測得黑色素提取率為4.5%。傳統(tǒng)的索氏提取法的提取率只達(dá)到1.2%左右,本實(shí)驗(yàn)的提取率提高了近3倍。超聲波輔助提取