宋從從,劉艷蕊

(濰坊工程職業(yè)學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)與生物工程學(xué)院，山東 青州　262500)

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玉米皮色素提取工藝研究

宋從從,劉艷蕊

(濰坊工程職業(yè)學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)與生物工程學(xué)院，山東 青州262500)

摘要：以玉米皮為原料，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定玉米皮色素浸提工藝的最佳條件。結(jié)果表明：用95%乙醇作為提取劑，固液比為10:1，提取時(shí)間為1.5h，提取溫度為60℃的條件下，提取效果最佳。

關(guān)鍵詞：玉米皮；色素；提取工藝

隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)食品安全性的要求越來越高，開發(fā)和利用天然色素成為食品、醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。天然色素與合成色素相比，安全性高，具有一定的保健營(yíng)養(yǎng)及藥理作用。玉米黃色素是從玉米皮或從玉米淀粉生產(chǎn)中的下腳料(玉米粗蛋白)中提取的一種天然黃色素，其主要成分為玉米黃素和隱黃素，屬多烯色素即類胡蘿卜素，該色素安全、無毒且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，作為天然色素已被歐美等許多國(guó)家批準(zhǔn)為食用色素[1]。

中國(guó)是全球第二大玉米生產(chǎn)國(guó)，玉米主要被用于生產(chǎn)淀粉和飼料，玉米皮通常作為廢物被丟棄，不但浪費(fèi)了資源，而且污染了環(huán)境。玉米皮中含有豐富的玉米黃色素，玉米黃色素不僅是一種天然食品著色劑，而且是生產(chǎn)保健食品的添加劑，具有促進(jìn)人體生長(zhǎng)發(fā)育，延長(zhǎng)壽命保護(hù)視覺與上皮組織等功能，因此被廣泛應(yīng)用于人造奶油、黃油、飲料、果醬、肉蛋制品等食品中。目前，玉米黃色素的提取研究主要集中在從玉米黃漿粉中制備玉米黃色素[2-4]，而從玉米皮中提取玉米黃色素的研究較少。

目前，天然色素提取多采用有機(jī)試劑浸提的方法[5-6]，本實(shí)驗(yàn)采用浸提法對(duì)玉米皮色素提取工藝的浸提試劑、固液比、提取溫度、提取時(shí)間等影響因素進(jìn)行了研究，旨在確定玉米皮色素的最佳提取條件，為玉米皮的綜合利用提供一定的參考依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

實(shí)驗(yàn)儀器：粉碎機(jī)，烘箱，TU-1810D紫外可見分光光度計(jì)(廠家)，恒溫水浴鍋，冷凝回流裝置，減壓濃縮裝置。

實(shí)驗(yàn)材料及試劑：玉米皮，95%乙醇(分析純)，丙酮(分析純)，乙酸乙酯(分析純)，三氯甲烷(分析純)，HCl(分析純)。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1最佳提取劑及最大吸收波長(zhǎng)的確定

將玉米皮洗凈，烘干脫水，粉碎，稱取10g粉碎后的玉米皮4份，分別加入95%乙醇、丙酮、乙酸乙酯及三氯甲烷100ml(用鹽酸調(diào)pH值為3)，在相同的條件下60℃浸提2h，濾液用提取劑稀釋相同的倍數(shù)后，在400-500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)其吸光度。

1.2.2最佳固液比的確定

稱取4份10g粉碎的玉米皮用50ml、80ml、100ml和120ml的95%乙醇(用鹽酸調(diào)pH值為3)各浸提2h，提取液稀釋相同的倍數(shù)后測(cè)定吸光度，以確定玉米皮色素提取的最佳固液比。

1.2.3最佳提取時(shí)間的確定

稱取4份10g粉碎的玉米皮，分別加入95%乙醇80ml(用鹽酸調(diào)pH值為3)，在60℃下，分別浸提1h、1.5h、2h和2.5h，提取液稀釋相同的倍數(shù)后測(cè)定吸光度，以確定玉米皮色素提取的最佳時(shí)間。

1.2.4最佳提取溫度的確定

稱取4份10g粉碎的玉米皮，分別加入95%乙醇80ml(用鹽酸調(diào)pH值為3)，在40℃、50℃、60℃和70℃下，分別浸提2h，提取液稀釋相同的倍數(shù)后測(cè)定吸光度，以確定玉米皮色素提取的最佳溫度。

1.2.5正交試驗(yàn)分析

取粉碎后的玉米皮10g，以單因素試驗(yàn)所得的固液比、時(shí)間、溫度這3個(gè)因素，每個(gè)因素選擇三個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)(表1)，以進(jìn)一步確定最佳提取工藝條件。

表1　正交試驗(yàn)因素水平

2 結(jié)果與討論

2.1最佳提取劑及最大吸收波長(zhǎng)的確定

通過測(cè)定玉米皮色素在不同提取劑中的吸光度，得吸收曲線如圖1，分析可知玉米皮色素在95%乙醇中有更明顯的吸收，且在波長(zhǎng)440nm處有最大吸收峰，因此選擇95%乙醇作為浸提玉米皮色素的最佳溶劑，選定440nm作為測(cè)定吸光度的最佳波長(zhǎng)。

圖1　 玉米皮色素在不同提取劑中的吸光度

圖2 　不同固液比對(duì)提取液吸光度的影響

2.2 最佳固液比的確定

采用不同比例的提取劑進(jìn)行玉米皮色素的提取，由圖2分析可以看出在固液比1:8時(shí)提取液的吸光度最長(zhǎng)，在固液比1:10和1:12時(shí)吸光度略有下降，因此，考慮到原料的利用率，選擇1:8作為最佳料液比。

2.3最佳提取時(shí)間的確定

設(shè)置不同的時(shí)間提取玉米皮色素，試驗(yàn)結(jié)果如圖3，可以看出隨著提取時(shí)間的增加，提取液吸光度隨之增加，但浸提時(shí)間2h和2.5h的吸光度變化不大，考慮到提取時(shí)間增加相應(yīng)成本增加，因此，選擇2h為最佳提取時(shí)間。

2.4 最佳提取溫度的確定

在不同的溫度下提取玉米皮色素，測(cè)得吸收曲線如圖4，分析可知，在40℃-60℃范圍內(nèi)，隨著提取溫度的升高，提取液吸光度隨之升高，溫度升高至70℃時(shí)吸光度略有下降，因此，選擇60℃為最佳提取溫度。

2.5 提取玉米皮色素的正交試驗(yàn)

提取玉米皮色素的三因素三水平正交試驗(yàn)結(jié)果如表2，分析可知，各因素對(duì)色素提取的影響順序是提取溫度>提取時(shí)間>固液比，最佳提取條件為固液比1:10，提取溫度60℃，提取時(shí)間1.5h。

圖3　 提取時(shí)間對(duì)提取液吸光度的影響

圖4 　提取時(shí)間對(duì)提取液吸光度的影響

表2　 正交試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論與討論

提取試劑、固液比、提取溫度、提取時(shí)間是玉米皮色素浸提過程的四個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)，它們直接關(guān)系到玉米皮色素的提取質(zhì)量。在本實(shí)驗(yàn)所選擇的溶劑范圍內(nèi),玉米皮色素的最佳浸提劑為95%乙醇，乙醇價(jià)格低廉、提取率高，是理想的浸提溶劑。采用95%乙醇提取的玉米黃色素，其最大吸收波長(zhǎng)為440nm。通過單因素試驗(yàn)和三因素三水平正交試驗(yàn)結(jié)果顯示，采用浸提法提取玉米皮色素的最佳工藝條件為：95%乙醇(用鹽酸調(diào)pH值為3)為提取劑，固液比1:10，提取溫度60℃，提取時(shí)間1.5h。

本文進(jìn)行了玉米皮中黃色素的提取工藝研究，為玉米的綜合利用提供了一定的參考依據(jù)，對(duì)后續(xù)進(jìn)行的光照、金屬離子、氧化劑、還原劑和食品添加劑等因素對(duì)玉米黃色素的穩(wěn)定性影響研究提供基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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(責(zé)任編輯：劉小林)

doi：10.3969/j.issn.1009-2080.2016.03.028

收稿日期：2016-05-12

作者簡(jiǎn)介：宋從從(1986-)，女，山東萊陽(yáng)人，濰坊工程職業(yè)學(xué)院應(yīng)用化學(xué)與生物工程學(xué)院教師，碩士。

中圖分類號(hào)：TS202.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1009-2080(2016)03-0106-03