橘皮黄色素的提取及稳定性

陈玉，郑水养，陈进发

（福建师范大学福清分校 生物与化学工程系，福建 福清 350300）

食用色素通常分为两类:天然色素和合成色素[1]。合成色素由于具有着色力强，色泽鲜艳，稳定性好，无臭无味，品质均一，易于溶解和拼色以及成本低廉等优点，曾得到广泛应用。但随着毒理学和分析技术的不断发展以及人类对自身健康的重视，合成色素对人体健康的危害愈来愈引起人们的注意，而天然色素不但使用安全可靠，而且具有相当的营养和医疗保健作用[2-3]。

橘皮是芸香科柑桔属植物桔的果皮,皮色由红到黄深浅不一,内面为白色,油性大,香气浓郁,所含色素为橙—黄色类胡萝卜素,还含大量的对人体有益的芳香油、麝香酚等有机物,被视为一种重要的保健中草药，故橘皮色素被制成保健品和食品着色剂具有重要的开发利用价值[4-5]。本文对橘子皮中天然色素的提取工艺做了初步的研究，并对黄色素稳定性的影响进行了研究、探讨。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

1.1.1 材料

自市场购买新鲜的橘子（取自福建地区产的橘子皮），取其皮洗净后晾干表面水分，置于烘箱中烘至恒重，粉碎混匀后置于干燥器中备用。

1.1.2 仪器

7201-E可见分光光度计：上海普光仪器有限公司；HH-4数量恒温水浴锅：国华电器有限公司；PHS-3C型精密酸度计：上海虹益仪器仪表有限公司；JPT-2型天平：常熟市衡器厂。

1.1.3 试剂

无水乙醇、95%乙醇，乙酸乙酯，石油醚，丙酮，盐酸,NaOH，NaHSO3，H2O2，葡萄糖，柠檬酸，蔗糖等均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 提取工艺流程

清洗→烘干→粉碎→量取→浸提→过滤

1.2.2 提取剂筛选

准确称取1g样品于锥形瓶中，加入提取剂10.00mL，在40℃下震荡提取4 h后，过滤，静置，取1.00 mL上清液用相应的提取剂稀释，定容至50 mL，使用分光光度计测定色素溶液的吸光度并绘制曲线。使用的提取剂分别为无水乙醇，丙酮，石油醚和乙酸乙酯。

1.2.3 最佳提取条件的确定

准确称取适量样品，对最佳提取剂分别进行提取剂浓度，提取料液比，浸提时间，提取液pH，提取温度等单因子试验，在此基础上进行正交试验，以确定最佳提取条件。

1.2.4 黄色素的稳定性研究

1.2.4.1 光照对色素稳定性影响

准确吸取按最佳工艺条件提取的色素浓缩液0.2 mL，用95%乙醇定容于50 mL容量瓶中，将色素溶液在室内自然光、日光下放置4 h，每隔0.5 h测定其在最佳波长处的吸光度，95%乙醇为参比溶液。

1.2.4.2 食品添加剂的影响

吸取0.2 mL色素浓缩溶液于50 mL容量瓶中，一式3份。分别各加入0.01 mol/L柠檬酸+0.1 mol/L葡萄糖溶液、0.01 mol/L柠檬酸+0.1 mol/L蔗糖溶液、0.01 mol/L柠檬酸溶液进行稀释、定容。分别测其在最佳波长处测定吸光度，柠檬酸溶液为参比溶液。

1.2.4.3 pH的影响

吸取0.2 mL浓缩液于50 mL的容量瓶中，一式7份，用不同pH的溶液分别定容、放置10 min后，测定其在最佳波长处的吸光度并观察颜色状态，蒸馏水为参比溶液。1.2.4.4 耐氧化性和耐还原性

取6个50 mL容量瓶分为两组，第一组的3个瓶中分别加入10%H2O25、10、15 mL；第二组的3个瓶中分别加入分析纯的NaHSO3固体0.05、0.25、0.5 g，再各加入色素母液0.2 mL后用95%乙醇定容，静置12 h在最佳吸收波长处测定溶液的吸光度，95%乙醇为参比溶液。

2 结果与讨论

2.1 最佳提取剂的确定

准确称取样品1 g，分别以乙醇，乙酸乙酯，石油醚，丙酮作为提取剂，振荡提取4 h,过滤，静置，测定其在320 nm～420 nm处的吸光度[6]，测定结果见表1。

表1 橘皮黄色素在不同提取剂和不同波长下的吸光度Table 1 The extract absorbance under the different agent and the different wave length

由表1可以看出，乙醇作为提取剂的色素提取液在360 nm处有最大吸光度0.871，且乙醇经济、安全、无毒副作用，因此本实验选择乙醇作为提取剂。因此以360 nm作为考察提取工艺条件的最佳测量波长。

2.2 最佳提取工艺条件的确定

2.2.1 最佳提取剂浓度

准确称取样品1 g，加入10.00 mL不同浓度的乙醇溶液，40℃下振荡提取4 h，过滤、静置，取1 mL上清液，用相应浓度的乙醇定容至50 mL，测定其在360 nm处的吸光度，试验结果见图1。

图1 不同乙醇浓度与提取橘皮黄色素效果的关系Fig.1 Relation of different ethanol concentrations and absorance effects

由图1可见，吸光度随乙醇浓度增大而增加，乙醇浓度为95%时吸光度达到其峰值。因此确定乙醇浓度为95%。

2.2.2 选择最佳料液比

改变料液比，40℃下振荡提取4 h，过滤、静置，取1 mL上清液，用95%乙醇定容至50 mL，测定其在360 nm处的吸光度，试验结果见图2。

图2 不同料液比提取的色素吸收情况Fig.2 The extract absorbance of different fluid material ratios

由图2可知，吸光度随料液比的减少而减少，料液比在1∶10时吸光度达到最大值，料液比达到1∶10之后，吸光度开始大幅下降。所以选用1∶10为最佳提取料液比。

2.2.3 最佳提取时间的确定

选择料液比为1∶10（g/mL），95%乙醇溶液在40℃下振荡提取，改变提取时间，测定溶液的吸光度，试验结果见图3。

由图3可见，吸光度值在5 h前随时间的增长而增大，在5 h之后开始下降，此时色素可能已经发生部分分解。所以确定5 h为最佳提取时间。

2.2.4 最佳提取温度的确定

选择料液比为1∶10（g/mL），95%乙醇溶液提取5 h，改变提取温度，测定溶液的吸光度，实验结果见图4。

图3 不同提取时间的吸收情况Fig.3 The extract absorbance under the different treating times

图4 不同提取温度的吸收情况Fig.4 The extract absorbance of different temperatures

结果表明，吸光度在60℃之前随着温度的升高而增加，在60℃之后吸光度值则不同程度降低。温度提高有利于色素的提取，可使分子的运动加剧，植物组织软化，促进膨胀，促进叶绿素分子的扩散,提高浸出效果。但温度高可能使植物组织中某些不耐热或挥发性成分分解，使产品中杂质含量增多；而且温度太高使溶剂易挥发，因此选择60℃为最佳提取温度。

2.2.5 最佳提取pH的确定

选择料液比为1∶10，95%乙醇溶液提取5 h，提取温度为60℃，测定溶液的吸光度，实验结果见图5。

图5 不同pH提取液的吸收情况Fig.5 The extract absorbance under the different pH of the agent

由图5可以看出，不同pH的提取剂对橘皮黄色素的提取效率影响不大，其中以pH=5时吸光度值最大，故pH=5为溶液最佳pH。

2.2.6 正交试验

基于上述单因子试验结果，设计正交试验L9（34）见表2，进一步确定橘皮黄色素最佳提取条件。

正交试验结果见表3。

由表3可知，相关因素对色素提取效率的影响力大小依次为料液比＞温度＞浓度＞提取时间，最佳条件为A2B2C3D2，即浓度95%，料液比1∶8，时间6h，温度60℃。

表2 正交试验因子水平Table 2 The orthogonal experiment factors

表3 正交实验L9(34)结果及极差分析Table 3 The results of orthogonal experiment L9(34)and Ge analysis

2.3 黄色素的稳定性研究

2.3.1 光照对吸光度的影响

按最佳提取条件提取色素，吸取配制的浓缩液0.2 mL于50 mL容量瓶中用95%乙醇定容，将色素溶液在室内自然光、日光下放置4 h，每隔0.5 h测定其在最佳波长处的吸光度，95%乙醇为参比溶液。实验结果见图6。

图6 光照时间与吸光度关系图Fig.6 Relation of light times and the extract absorbance

由图6显示可知，随光照时间延长色素吸光度逐渐降低，即黄色素含量逐渐减少，刚开始时日光和室内散漫光的色素减少速率基本持平，但1.5 h后在日光照射下的色素含量下降速率明显大过在室内散漫光照射下的色素含量的下降速率。日光照射4 h下降了8.9%，室内散漫光照射4 h下降了4.4%，色素变化量大，这是由于橘皮黄色素的主要成分是四萜类类胡萝卜素，具有不饱和共轭烯烃结构，在强光照射下活泼的不饱和键易发生加成、聚合、氧化反应，导致共轭长链变短，使色素损失[7]。说明色素溶液长期在日光照射下比在室内散漫光照射下色素的损失大。光照对色素有所影响，日光直射损失相对室内散漫光来说更大。随光照时间延长色素损失速率增大，损失量增大。

2.3.2 食品添加剂的影响

食品添加剂的影响见图7。

图7 食品添加剂与吸光度关系图Fig.7 Relation of food addiitives and the extract absorbance

通过图7可以看出，色素溶液在加入食用糖后溶液的吸光度稍有增加，但变化率不高，加入葡萄糖时溶液吸光度增长了4.8%，而加入蔗糖时溶液吸光度更是只增长了3.7%。说明食用糖类对色素稳定性影响不大。

2.3.3 酸碱度对吸光度的影响

酸碱度对吸光度的影响见表4。

表4 pH与吸光度关系Table 4 Relation of pH values and the extract absorbance

由表4可知，色素溶液在酸性和弱碱条件下吸光度变化速率较慢；而当色素处于强碱条件下时吸光度变化速率明显加快。通过观察可以看到，色素溶液在酸性和弱碱条件下溶液呈现黄色，而当溶液在强碱条件下颜色从原来的亮黄色变为橘黄色，说明色素溶液在碱性强时，色素发生变化。在酸性和弱碱性条件下，色素为黄色，吸光度变化较小，橘皮黄色素稳定性无显著差异；但在强碱条件下色素为橘黄色，吸光度变化较大，橘皮黄色素发生变化,稳定性差。

2.3.4 氧化剂和还原剂对色素稳定性的影响

氧化剂和还原剂对色素稳定性的影响见表5。

表5 氧化剂、还原剂浓度与吸光度关系Table 5 Relation of oxidant or reductant concentrations and the extract absorbance

从表5可以看出，随色素溶液中的H2O2浓度的增加，溶液的吸光度略有升高，但变化幅度不高，可知色素的耐氧化能力强；而随着色素溶液中的NaHSO3浓度的升高，吸光度略有下降，但影响也不显著，可知色素的耐还原能力强。由此可见，色素的耐氧化还原能力强。

3 结论

1）正交试验L9（34）结果表明，相关因素对橘皮黄色素提取效率的影响力大小依次为：料液比＞温度＞浓度＞提取时间，最佳提取条件：乙醇浓度为95%，料液比1∶8（g/mL），提取时间6 h，提取温度60 ℃。在酸性及弱碱性条件下，色素稳定性较好；强碱条件下色素较为不稳定，颜色加深。常用的食品添加剂、氧化剂、还原剂对色素的影响不显著，耐氧化还原能力强。色素对光和热有一定的耐受性，但在光照尤其是日光直射时，色素变化量大。

2）该工艺操作简单，天然色素作为一种可再生资源，具有较好的开发研究价值。

[1]周家华.食品添加剂[M].北京:北京化学工业出版社，2001：146-147

[2]周立国.食用天然色素及应用[M].济南:山东科学技术出版社，1993：152-156

[3]古绍彬，吴影，郑太吉.橘皮黄色素的制备及其性质的研究[J].农产品加工，2007，10(10)：10

[4]袁月莲,王艳丽,史美丽，等.橘皮水溶性黄色素的提取及性能研究[J].广州食品工业科技，2004,20(1):57-58

[5]孟宪昌,王孟歌,康永胜，等.桔皮黄色素的提取及其性能研究[J].化学世界，2001,42(3):138-141

[6]陶宗娅，段晓琼，杜潇，等.橘皮黄色素的提取及性质研究[J].四川师范大学学报:自然科学版，2005，11(28):727-732

[7]李文絮,李增新.桔皮黄色素的提取和稳定性研究[J].青岛大学师范学院学报.1998,15(2):40-42