两种浸提液的澄清脱色效果优化

刘安，周兴鹏，赵华

(天津科技大学 生物工程学院，天津 300457)

罗汉果，葫芦科多年生藤本植物的果实，被誉为“神仙果”[1]。罗汉果中含有大量的糖类、蛋白质、维生素和必需氨基酸等多种有益成分，是我国名贵的药食两用中药材[2]。罗汉果具有调节血糖平衡、清热止咳、润肠通便、防癌、降血脂、美容养颜、抗氧化等功效[3,4]。罗汉果中的主效成分甜苷具有甜度高、热量低的特点，在功能性食品中可以作为蔗糖的替代品，也可以添加到各种饮品中[5,6]。同时罗汉果也可以应用于医药、食品添加剂、功能食品等领域[7]。

陈皮，芸香科柑橘属植物橘及其栽培变种的干燥成熟果皮，药材分为“陈皮”和“广陈皮”[8]。陈皮味苦、辛，性温，具有理气健脾、胃止呕和燥湿化痰等功效[9,10]。研究表明，陈皮中含有黄酮、挥发油、柠檬苦素、生物碱和人体必需的微量元素等多种活性成分，以黄酮类成分含量最高，黄酮类化合物具有抑菌抗炎、抗病毒、降血脂、抗氧化、改善皮肤微循环等功效，而被广泛用作药品、化妆品、食品添加剂及营养强化剂的原料[11-13]。

本文以罗汉果和陈皮作为原料，分别采用冷凝回流和超声提取工艺进行提取制备浸提液[14,15]，选用硅藻土、明胶、壳聚糖和活性炭4种材料作为澄清脱色剂，通过单因素实验探究澄清脱色剂种类以及加入量对各浸提液澄清脱色的处理效果，最终使其浸提液品质达到稳定。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

罗汉果：市售，广西桂林罗汉果；陈皮：市售，新会陈皮；95%食用酒精：天津市宁河县酒厂。

1.1.2 试剂

硅藻土(分析纯)：天津市化学试剂三厂；明胶(分析纯)：天津市永大化学试剂开发中心；壳聚糖(生化试剂)：国药集团化学试剂有限公司；活性炭(食品级)：重庆飞洋活性炭制造有限公司。

1.1.3 主要溶剂

1%壳聚糖溶液：称取1.0 g壳聚糖溶于100 mL 1%的柠檬酸溶液中，加热煮沸至壳聚糖全部溶解，冷却后倒入100 mL容量瓶中，用蒸馏水补足至刻度，备用。

1%明胶溶液：称取1.0 g明胶浸泡于100 mL的蒸馏水中，待充分吸水后，缓慢加热溶解，冷却后补足100 mL，备用。

1.2 仪器与设备

SH2-DⅢ型循环水式真空泵 河南省予华仪器有限公司；UV-5200型紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；DH-101型电热恒温鼓风干燥箱 天津市中环实验电炉有限公司；L-550型台式离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；高速中药粉碎机 天津华鑫仪器厂。

1.3 实验方法

1.3.1 浸提液制备工艺流程

将罗汉果去壳，分离出果核，置于50 ℃干燥箱中烘干，将陈皮直接放入干燥箱中烘干，烘干后粉碎过40目筛，未粉碎的颗粒可重复此操作，直至原料全部粉碎完全为止。

取粉碎后的罗汉果按照1∶20的料液比，加入80%的食用酒精溶液，在80 ℃条件下冷凝回流提取2 h；取粉碎后的陈皮按照1∶20的料液比，加入80%的食用酒精溶液，设置超声装置功率为30 Hz提取1 h。提取结束后，将溶液分离，得到浸提原液。

在浸提原液中加入一定量的澄清脱色剂，处理一段时间后离心得到澄清透亮的浸提液。

1.3.2 浸提液澄清脱色的工艺优化要点

选择硅藻土、明胶、壳聚糖和活性炭作为澄清脱色剂，分别对两种浸提液进行澄清脱色处理。加入澄清剂后在4 ℃下静置48 h，取出后以4000 r/min离心20 min，取上清液，以蒸馏水作空白对照测其透光率和色度，透光率在波长720 nm下测定，色度值波长420 nm下的吸光度值(如果吸光度数值太大，稀释10倍再进行测定)，最终比较每种澄清脱色剂最好的澄清脱色效果，筛选出效果最好的澄清脱色剂[16,17]。

2 结果与讨论

2.1 罗汉果浸提液澄清脱色条件优化

2.1.1 硅藻土添加量对罗汉果浸提液澄清脱色效果的影响

取罗汉果浸提液，加入不同量的硅藻土，使浸提液中硅藻土浓度分别为0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0 g/L。充分搅拌，在4 ℃下静置48 h后，离心过滤，测定透光率和色度值，结果见图1。

图1 硅藻土添加量对透光率和色度的影响Fig.1 Effect of diatomite additive amount on light transparency and chrominance

由图1可知，当硅藻土添加量为3 g/L时，透光率达到最大值84.7%，色度为5.52。硅藻土添加量小于3 g/L时，随着硅藻土添加量的增加，罗汉果浸提液的透光率呈梯度上升，色度先升高后逐渐下降。硅藻土浓度大于3 g/L时，再增加硅藻土的用量，透光率基本保持不变，色度反而上升，澄清脱色效果变差。因此，综合数值考量，当硅藻土浓度为3 g/L时，澄清脱色效果最好。

2.1.2 明胶添加量对罗汉果浸提液澄清脱色效果的影响

取罗汉果浸提液，分别按照0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%、0.16%的比例向罗汉果浸提液中添加1%的明胶溶液。充分搅拌，在4 ℃下静置48 h后，离心过滤，测定透光率和色度值，结果见图2。

图2 明胶添加量对透光率和色度的影响Fig.2 Effect of gelatin additive amount on light transparency and chrominance

由图2可知，明胶溶液加入量为0.12%时，罗汉果浸提液的透光率达到最大值83.9%，色度值达最小值5.60。明胶添加量小于0.12%时，透光率逐渐降低，色度值逐渐升高，当明胶加入量大于0.12%时，透光率和色度值基本不再变化。因此，明胶添加量为0.12%时，澄清脱色效果最好。

2.1.3 壳聚糖添加量对罗汉果浸提液澄清脱色效果的影响

取罗汉果浸提液，分别按照0.03%、0.05%、0.07%、0.09%、0.11%、0.13%、0.15%、0.17%的比例向罗汉果浸提液中添加1%的壳聚糖溶液。充分搅拌，在4 ℃下静置48 h后，离心过滤，测定透光率和色度值，结果见图3。

图3 壳聚糖添加量对透光率和色度的影响Fig.3 Effect of chitosan additive amount on light transparency and chrominance

由图3可知，壳聚糖溶液加入量为0.15%时，罗汉果浸提液的透光率达到最大值87.5%，色度值达最小值5.0。壳聚糖添加量小于0.15%时，透光率逐渐降低，色度值逐渐升高，当加入量超过0.15%时，澄清脱色的效果反而随着用量的增加而有所下降。因此，壳聚糖添加量为0.15%时，澄清脱色效果最好。

2.1.4 活性炭添加量对罗汉果浸提液澄清脱色效果的影响

取罗汉果浸提液，加入不同量的活性炭，使浸提液中活性炭浓度分别为1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5 g/L。充分搅拌，在4 ℃下静置48 h后，离心过滤，测定透光率和色度值，结果见图4。

图4 活性炭添加量对透光率和色度的影响Fig.4 Effect of activated carbon additive amount on light transparency and chrominance

由图4可知，活性炭加入量为4 g/L时，透光率达到最大值93.8%，色度达最小值3.24。活性炭添加量小于4 g/L时，透光率逐渐降低，色度逐渐升高。活性炭添加量大于4 g/L时，透光率明显降低，色度基本不变。因此，活性炭添加量为4 g/L时，澄清脱色效果最好。

2.1.5 4种澄清脱色剂添加量对罗汉果浸提液脱色效果的对比

将上述4种澄清脱色剂的最佳澄清脱色效果进行比较，以透光率和色度值为综合指标，并以感官评价作辅助，选出最佳澄清脱色剂。

表1 4种澄清脱色剂的比较Table 1 Comparison of four decoloring clarificants

由表1可知，这4种澄清脱色剂对罗汉果浸提液的澄清脱色效果各有好坏，其中活性炭对浸提液的澄清脱色效果最好，其感官评价为色泽较澄清透明，口感柔和较爽口，无异味，所以选择活性炭作为罗汉果浸提液的最佳澄清脱色剂。

2.2 陈皮浸提液澄清脱色条件优化

2.2.1 硅藻土添加量对陈皮浸提液澄清脱色效果的影响

取陈皮浸提液，加入不同量的硅藻土，使各浸提液中硅藻土浓度分别为0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0 g/L。充分搅拌，在4 ℃下静置48 h后，离心过滤，测定透光率和色度值，结果见图5。

由图5可知，硅藻土加入量为1 g/L时，陈皮浸提液的透光率达到最大值98%，色度达最小值1.511。硅藻土添加量大于1 g/L时，透光率逐渐下降，色度逐渐上升，澄清脱色效果变差。因此，硅藻土添加量为1 g/L时，澄清脱色效果最好。

2.2.2 明胶添加量对陈皮浸提液澄清脱色效果的影响

取陈皮浸提液，分别按照0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%、0.24%、0.28%的比例向陈皮浸提液中添加1%的明胶溶液。充分搅拌，在4 ℃下静置48 h后，离心过滤测定透光率和色度值，结果见图6。

图6 明胶添加量对透光率和色度的影响Fig.6 Effect of gelatin additive amount on light transparency and chrominance

由图6可知，明胶溶液加入量为0.24%时，陈皮浸提液的透光率达到最大值98.3%，色度值达最小值1.375。明胶添加量小于0.24%时，透光率逐渐降低，色度值逐渐升高，当明胶加入量大于0.24%时，透光率和色度值基本不再变化。因此，明胶添加量为0.24%时，澄清脱色效果最好。

2.2.3 壳聚糖添加量对陈皮浸提液澄清脱色效果的影响

取陈皮浸提液，分别按照0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%、0.16%的比例向陈皮浸提液中添加1%的壳聚糖溶液。充分搅拌，在4 ℃下静置48 h后，离心过滤，测定透光率和色度值，结果见图7。

图7 壳聚糖添加量对透光率和色度的影响Fig.7 Effect of chitosan additive amount on light transparency and chrominance

由图7可知，壳聚糖溶液加入量为0.08%时，陈皮浸提液的透光率达到最大值98.9%，色度值达最小值1.591。壳聚糖添加量小于0.08%时，透光率逐渐降低，色度值逐渐升高，当加入量超过0.08%时，澄清脱色的效果反而随着壳聚糖用量的增加而有所下降。因此，壳聚糖添加量为0.08%时，澄清脱色效果最好。

2.2.4 活性炭添加量对陈皮浸提液澄清脱色效果的影响

取陈皮浸提液，加入不同量的活性炭，使各浸提液中活性炭浓度分别为1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5 g/L。充分搅拌，在4 ℃下静置48 h后，离心过滤，测定透光率和色度值，结果见图8。

图8 活性炭添加量对透光率和色度的影响Fig.8 Effect of activated carbon additive amount on light transparency and chrominance

由图8可知，活性炭加入量为3 g/L时，透光率达到最大值97.6%，色度达最小值0.959。活性炭添加量小于3 g/L时，透光率逐渐降低，色度逐渐升高。活性炭添加量大于3 g/L时，透光率明显降低，色度基本不变。因此，活性炭添加量为3 g/L时，澄清脱色效果最好。

2.2.5 4种澄清脱色剂添加量对陈皮浸提液脱色效果的比较

将上述4种澄清脱色剂的最佳澄清脱色效果进行比较，以透光率和色度值为综合指标，并以感官评价作辅助，选出最佳澄清脱色剂。

表2 4种澄清脱色剂的比较Table 2 Comparison of four decoloring clarificants

由表2可知，这4种澄清脱色剂对陈皮浸提液的澄清脱色效果差别不大，但是活性炭存在不容易除尽的缺点，所以综合透光率和色度两个指标，明胶对浸提液的澄清脱色效果最好，其感官评价为色泽澄清透明，有光泽，口感醇甜柔和，无异味，所以选择明胶作为陈皮浸提液的最佳澄清脱色剂。

3 结论

实验证明，采用硅藻土、明胶、壳聚糖和活性炭作为澄清脱色剂，对罗汉果和陈皮浸提液进行澄清脱色处理是可行的。以透光率和色度值为主要指标并辅助感官评价，比较后得出，罗汉果浸提液的最佳澄清脱色剂为活性炭，活性炭加入量为4 g/L，透光率达到最大值93.8%，色度达最小值3.24；陈皮浸提液的最佳澄清脱色剂为明胶，1%明胶溶液加入量为0.24%，透光率达到最大值98.3%，色度达最小值1.375。罗汉果浸提液中主要成分甜苷也被广泛用作功能性甜味剂[18]；陈皮浸提液中主要成分黄酮类物质在食品加工行业可作为天然色素使用[19]。在此最佳工艺条件下，浸提液的澄清脱色效果好，澄清效果维持时间长，操作简单，且不破坏主效成分。