超声协助水提花生壳黄色素的研究

2013-09-05田锐孙雪华马红燕杨华

食品研究与开发 2013年2期

田锐，孙雪华，马红燕，杨华

（延安大学化学与化工学院，陕西延安 716000）

作为农业大国，我国各种农产品产量巨大，花生年总产量达1 450万t以上[1]，除少部分作为造纸或生产化工产品的原料外，花生壳大部分被当作燃料或弃于农田，造成浪费。对花生壳综合利用，可提高花生的经济效益，不少科研工作者对此进行了广泛的研究[2－4]。由于合成色素对人体的存在安全性问题，被许可使用的种类越来越少，天然色素具有无毒、稳定性好、色调自然、颜色逼真等优点，因此天然色素开发、研究和应用意义重大[5]。花生壳中含有丰富的黄酮类黄色素，对花生壳中黄色素的提取及性质，已有人做过研究[6－7]。本文对花生壳黄色素的超声协助提取工艺及花生壳黄色素的稳定性进行了详细的研究，旨在为花生壳黄色素的进一步开发利用提供参考。

1 材料与仪器

1.1 材料

花生壳：延安市郊当年产生花生，将花生壳洗净，晾干，置烘箱中45℃～55℃度烘干，然后用粉碎机打碎过40目筛，置于干燥器中备用。

1.2 仪器

KQ5200DA型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；UV755B紫外可见分光光度计、PHS－3C型酸度计：上海精密科学仪器有限公司；SHB－III循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司；电热恒温水浴槽：北京化玻联医疗器械有限公司；SF－200型粉碎机：丹东市制药有限公司；ZSO9001型电子天平：北京赛多利斯仪器有限公司；DH－64型电热恒温干燥箱：上海医疗器械七厂。

2 方法

2.1 提取溶剂的选择

由文献[2]可知花生壳黄色素溶于多种溶剂，不同溶剂提取所得色素组成有所差异，考虑试验成本及试剂洁净，选择纯水做提取剂进行提取。

2.2 超声波提取的试验设计

以料液比、提取时间、提取频率、提取次数为影响提取效果的主要因素，以提取液的吸光度为衡量提取效果的评价指标，进行正交试验，正交因素水平表见表1。

表1 正交因素水平Table 1 Orthogonal test factor table

3 结果与讨论

3.1 最大吸收波长的测定

准确称取0.5 g花生壳粉末，加10 mL蒸馏水于100 kHz超声频率下提取20 min，抽滤，用1 cm比色皿，以蒸馏水做参比，于紫外分光光度计上在200 nm～600 nm波长范围扫描吸收谱，发现其在260 nm附近有最大吸收。再于240 nm～280 nm范围内测其吸光度并绘制最大吸收光谱图，结果如图1所示。

图1 花生壳黄色素的吸收光谱图Fig.1 Absorption spectra of peanut pigment

由图1可知，确定最大吸收波长为260 nm。

3.2 超声波协助水提黄色素的最佳条件的确定

按表1的正交因素水平作3水平正交试验L9（34），试验结果见表2。

表2 正交试验结果Table 2 Test results of orthogonal analysis

续表2 正交试验结果Continue table 2 Test results of orthogonal analysis

由正交试验结果可知，在提取花生壳色素的各个影响因素中，影响程度大小依次为：A＞C＞D＞B，即料液比的影响最大，超声时间的影响最小。根据正交试验结果确定实验，最佳工艺参数组合为：料液比1∶20（g/mL），提取时间30 min，提取频率100 kHz，提取次数为3次。

3.3 超声波协助水提黄色素稳定性的研究

3.3.1 光照对黄色素稳定性的影响

取色素溶液5份各10 mL，分别曝光 0、0.5、1、2、3、4 h 后测定其吸光度值分别为 0.381、0.385、0.380、0.384、0.382和0.379，表明该色素对光照稳定。

3.3.2 温度对黄色素稳定性的影响

取色素溶液5份各10 mL，分别置于水浴中在40、60、80、100℃下加热30 min（其中一份为室温20℃冷却后测定其吸光度），实验结果见表3。

表3 温度对色素稳定性的影响Table 3 Effects of different temperature of light on stability of the pigment

结果表明，60℃以下该色素稳定，80℃以上吸光度明显增加，且色素颜色也发生变化可能是色素结构发生了变化，作为食品添加剂使用时应避免高温加热操作。

3.3.3 pH对黄色素稳定性的影响

取色素溶液14份，用0.1 mol/L NaOH、0.1 mol/L HCl将pH分别调节为1～14，摇匀放置30 min后测其吸光度，pH1～6时吸光度基本无变化，pH大于7时吸光度略有增大溶液颜色变深，说明该色素适用酸度范围宽，可在各种酸度条件下使用。

3.3.4 氧化剂和还原剂对黄色素稳定性的影响

取色素溶液10份，分别加入0.1%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%的 H2O21 mL 和 0.1、0.5、1.0、2.0、3.0 mol/L的Na2SO31 mL，摇匀放置1 h后测其吸光度，结果如表4所示。说明该色素有一定的抗氧化还原能力，且耐还原性比耐氧化性好。

表4 H2O2和Na2SO3对色素稳定性的影响Table 4 Effects of H2O2和Na2SO3of light on stability of the pigment

3.3.5 常见食品添加剂对黄色素稳定性的影响

取5.0 mL色素溶液9份，0号为对照组，1、2号分别加人 0.01、0.03 mol/L的VC溶液1 mL，3、4号分别加入0.01、0.1 mol/L的苯甲酸钠溶液1 mL，5、6号分别加入 0.01、0.1 mol/L 的蔗糖溶液 1 mL，7、8 号分别加入0.01、0.1mol/L的NaCl溶液1mL，摇匀放置1 h后测其吸光度，结果见表5。