玉米皮色素提取工艺研究

2016-07-22宋从从刘艳蕊

潍坊工程职业学院学报 2016年3期

关键词：提取工艺色素

宋从从,刘艳蕊

(潍坊工程职业学院应用化学与生物工程学院，山东青州　262500)

玉米皮色素提取工艺研究

宋从从,刘艳蕊

(潍坊工程职业学院应用化学与生物工程学院，山东青州262500)

摘要：以玉米皮为原料，通过单因素试验和正交试验确定玉米皮色素浸提工艺的最佳条件。结果表明：用95%乙醇作为提取剂，固液比为10:1，提取时间为1.5h，提取温度为60℃的条件下，提取效果最佳。

关键词：玉米皮；色素；提取工艺

随着生活水平的不断提高，人们对食品安全性的要求越来越高，开发和利用天然色素成为食品、医药行业的发展趋势。天然色素与合成色素相比，安全性高，具有一定的保健营养及药理作用。玉米黄色素是从玉米皮或从玉米淀粉生产中的下脚料(玉米粗蛋白)中提取的一种天然黄色素，其主要成分为玉米黄素和隐黄素，属多烯色素即类胡萝卜素，该色素安全、无毒且营养价值很高，作为天然色素已被欧美等许多国家批准为食用色素[1]。

中国是全球第二大玉米生产国，玉米主要被用于生产淀粉和饲料，玉米皮通常作为废物被丢弃，不但浪费了资源，而且污染了环境。玉米皮中含有丰富的玉米黄色素，玉米黄色素不仅是一种天然食品着色剂，而且是生产保健食品的添加剂，具有促进人体生长发育，延长寿命保护视觉与上皮组织等功能，因此被广泛应用于人造奶油、黄油、饮料、果酱、肉蛋制品等食品中。目前，玉米黄色素的提取研究主要集中在从玉米黄浆粉中制备玉米黄色素[2-4]，而从玉米皮中提取玉米黄色素的研究较少。

目前，天然色素提取多采用有机试剂浸提的方法[5-6]，本实验采用浸提法对玉米皮色素提取工艺的浸提试剂、固液比、提取温度、提取时间等影响因素进行了研究，旨在确定玉米皮色素的最佳提取条件，为玉米皮的综合利用提供一定的参考依据。

1 实验部分

1.1仪器与试剂

实验仪器：粉碎机，烘箱，TU-1810D紫外可见分光光度计(厂家)，恒温水浴锅，冷凝回流装置，减压浓缩装置。

实验材料及试剂：玉米皮，95%乙醇(分析纯)，丙酮(分析纯)，乙酸乙酯(分析纯)，三氯甲烷(分析纯)，HCl(分析纯)。

1.2试验方法

1.2.1最佳提取剂及最大吸收波长的确定

将玉米皮洗净，烘干脱水，粉碎，称取10g粉碎后的玉米皮4份，分别加入95%乙醇、丙酮、乙酸乙酯及三氯甲烷100ml(用盐酸调pH值为3)，在相同的条件下60℃浸提2h，滤液用提取剂稀释相同的倍数后，在400-500nm波长范围内测其吸光度。

1.2.2最佳固液比的确定

称取4份10g粉碎的玉米皮用50ml、80ml、100ml和120ml的95%乙醇(用盐酸调pH值为3)各浸提2h，提取液稀释相同的倍数后测定吸光度，以确定玉米皮色素提取的最佳固液比。

1.2.3最佳提取时间的确定

称取4份10g粉碎的玉米皮，分别加入95%乙醇80ml(用盐酸调pH值为3)，在60℃下，分别浸提1h、1.5h、2h和2.5h，提取液稀释相同的倍数后测定吸光度，以确定玉米皮色素提取的最佳时间。

1.2.4最佳提取温度的确定

称取4份10g粉碎的玉米皮，分别加入95%乙醇80ml(用盐酸调pH值为3)，在40℃、50℃、60℃和70℃下，分别浸提2h，提取液稀释相同的倍数后测定吸光度，以确定玉米皮色素提取的最佳温度。

1.2.5正交试验分析

取粉碎后的玉米皮10g，以单因素试验所得的固液比、时间、温度这3个因素，每个因素选择三个水平进行正交试验(表1)，以进一步确定最佳提取工艺条件。

表1　正交试验因素水平

2 结果与讨论

2.1最佳提取剂及最大吸收波长的确定

通过测定玉米皮色素在不同提取剂中的吸光度，得吸收曲线如图1，分析可知玉米皮色素在95%乙醇中有更明显的吸收，且在波长440nm处有最大吸收峰，因此选择95%乙醇作为浸提玉米皮色素的最佳溶剂，选定440nm作为测定吸光度的最佳波长。

图1　玉米皮色素在不同提取剂中的吸光度

图2 　不同固液比对提取液吸光度的影响

2.2 最佳固液比的确定

采用不同比例的提取剂进行玉米皮色素的提取，由图2分析可以看出在固液比1:8时提取液的吸光度最长，在固液比1:10和1:12时吸光度略有下降，因此，考虑到原料的利用率，选择1:8作为最佳料液比。

2.3最佳提取时间的确定

设置不同的时间提取玉米皮色素，试验结果如图3，可以看出随着提取时间的增加，提取液吸光度随之增加，但浸提时间2h和2.5h的吸光度变化不大，考虑到提取时间增加相应成本增加，因此，选择2h为最佳提取时间。

2.4 最佳提取温度的确定

在不同的温度下提取玉米皮色素，测得吸收曲线如图4，分析可知，在40℃-60℃范围内，随着提取温度的升高，提取液吸光度随之升高，温度升高至70℃时吸光度略有下降，因此，选择60℃为最佳提取温度。

2.5 提取玉米皮色素的正交试验

提取玉米皮色素的三因素三水平正交试验结果如表2，分析可知，各因素对色素提取的影响顺序是提取温度>提取时间>固液比，最佳提取条件为固液比1:10，提取温度60℃，提取时间1.5h。

图3　提取时间对提取液吸光度的影响

图4 　提取时间对提取液吸光度的影响

表2　正交试验结果

3 结论与讨论

提取试剂、固液比、提取温度、提取时间是玉米皮色素浸提过程的四个关键工艺参数，它们直接关系到玉米皮色素的提取质量。在本实验所选择的溶剂范围内,玉米皮色素的最佳浸提剂为95%乙醇，乙醇价格低廉、提取率高，是理想的浸提溶剂。采用95%乙醇提取的玉米黄色素，其最大吸收波长为440nm。通过单因素试验和三因素三水平正交试验结果显示，采用浸提法提取玉米皮色素的最佳工艺条件为：95%乙醇(用盐酸调pH值为3)为提取剂，固液比1:10，提取温度60℃，提取时间1.5h。

本文进行了玉米皮中黄色素的提取工艺研究，为玉米的综合利用提供了一定的参考依据，对后续进行的光照、金属离子、氧化剂、还原剂和食品添加剂等因素对玉米黄色素的稳定性影响研究提供基础。

参考文献：

[1] 韩英，张守文. 玉米黄色素的开发研究进展[J].中国食品添加剂，2014，(6):142-147.

[2] 刘军海，王俊宏. 玉米黄色素提取工艺的研究进展 [J].食品研究与开发, 2013,34(11):109-111.

[3] 孙强,黄纪念,等. 玉米黄色素萃取工艺优化研究[J]. 中国食物与营养，2011,17(12):57-59.

[4] 解耸林. 玉米黄浆中玉米黄色素的提取工艺研究[J]. 提取物与应用，2011,36(5):233-236.

[5] 李文飞,冯伟,等. 橘皮色素提取工艺的研究进展[J].化工科技市场, 2010,33(6):5-7.

[6] 董丽花,朱苗苗. 柑橘皮色素的最佳提取工艺和稳定性研究[J].泰山医学院学报, 2008,29(2):124-127.

(责任编辑：刘小林)

doi：10.3969/j.issn.1009-2080.2016.03.028

收稿日期：2016-05-12

作者简介：宋从从(1986-)，女，山东莱阳人，潍坊工程职业学院应用化学与生物工程学院教师，硕士。