低桔霉素高色價(jià)紅曲色素的提取研究

臧 晉，趙 蓉，李 杰，孟大印

(南陽理工學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，河南南陽473000)

低桔霉素高色價(jià)紅曲色素的提取研究

臧 晉，趙 蓉，李 杰，孟大印

(南陽理工學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，河南南陽473000)

以紅曲米為原料采用兩步提取法提取紅曲色素，第一步提取去除桔霉素，第二步提取紅曲色素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，第一步提取的最佳條件為提取溶劑乙酸乙酯、提取溶劑pH 2.5、提取溫度50℃、提取時(shí)間60min、料液比1∶15(g∶mL)、提取次數(shù)3次。第二步提取的最佳條件為乙醇濃度85%、提取溫度60℃、提取時(shí)間50min、料液比1∶20(g∶mL)、提取次數(shù)2次。采用上述最佳條件兩步提取可得到低桔霉素高色價(jià)的紅曲色素產(chǎn)品，紅曲色素得率8.31%、色價(jià)18625U/kg、桔霉素含量1.37mg/kg，桔霉素含量低于紅曲色素中桔霉素最低限量指標(biāo)。

紅曲色素，桔霉素，提取條件

紅曲米 市售;桔霉素標(biāo)準(zhǔn)品 Sigma公司;乙腈、甲醇 色譜純;乙酸乙酯、甲苯、氯仿、乙醇、磷酸、甲酸 分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

HP1100高效液相色譜儀、HPLC熒光檢測(cè)器惠普公司;FW－100高速萬能粉碎機(jī) 北京中興偉業(yè)儀器有限公司;BS110S電子天平 北京賽多利斯天平有限公司;RE－52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器有限公司;721可見分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程 紅曲米→粉碎→溶劑提取桔霉素→過濾→濾餅→乙醇提取色素→提取液→濃縮→干燥。

操作要點(diǎn):紅曲米經(jīng)干燥粉碎，準(zhǔn)確稱取紅曲米粉10g，按實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的條件進(jìn)行回流提取，經(jīng)過濾得濾液和濾餅，測(cè)定濾液中桔霉素的提取量后經(jīng)真空濃縮回收溶劑。濾餅經(jīng)真空干燥后用乙醇溶液提取紅曲色素，按實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的條件進(jìn)行回流提取，經(jīng)過濾得濾液和濾餅，測(cè)定濾液中紅曲色素的色價(jià)，濾液經(jīng)真空濃縮、真空干燥得到紅曲色素，測(cè)定所得紅曲色素的色價(jià)和桔霉素殘留量。

1.2.2 測(cè)定方法 桔霉素測(cè)定:采用 HPLC法［3］。HPLC儀為HP1100;色譜柱:Eclipse XDB Reversedphase C18，5μm，250mm×4.6mm;檢測(cè)器:熒光檢測(cè)器:(Ex331，Em500);流動(dòng)相為乙腈和水(用磷酸調(diào)pH2.5):35∶65(v∶v);流速:1mL/min。桔霉素出峰時(shí)間:約18min。

紅曲產(chǎn)品色價(jià)測(cè)定:采用國家標(biāo)準(zhǔn)(GB4926－85)［4］測(cè)定。色價(jià)計(jì)算公式:色價(jià)(CV)=OD505×稀釋倍數(shù)(U/kg，或U/mL)。

1.2.3 桔霉素提取實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)一個(gè)4因素3水平的正交實(shí)驗(yàn)，根據(jù)前期單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，確定各因素的水平?？疾烊軇┓N類、提取溫度、提取時(shí)間、料液比對(duì)桔霉素提取效果的影響，正交實(shí)驗(yàn)因素水平表見表1。

采用正交實(shí)驗(yàn)所確定的提取條件，進(jìn)一步考察提取溶劑、pH和提取次數(shù)對(duì)桔霉素提取效果的影響。

表1 桔霉素提取正交實(shí)驗(yàn)的因素及水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test on citrinin extraction

1.2.4 紅曲色素提取實(shí)驗(yàn)［5］紅曲米粉經(jīng)溶劑浸提除去桔霉素，經(jīng)過濾所得濾餅，用乙醇溶液提取紅曲色素。設(shè)計(jì)一個(gè)4因素3水平的正交實(shí)驗(yàn)，根據(jù)前期單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，確定各因素的水平。考察提取溫度、提取時(shí)間、乙醇濃度、料液比對(duì)紅曲色素提取效果的影響，正交實(shí)驗(yàn)因素水平表見表2。

采用正交實(shí)驗(yàn)所確定的提取條件，進(jìn)一步考察提取次數(shù)對(duì)紅曲色素提取效果的影響。

對(duì)紅曲色素提取液經(jīng)真空濃縮、真空干燥得到紅曲色素，測(cè)定所得紅曲色素的色價(jià)和桔霉素殘留量。

表2 紅曲色素提取正交實(shí)驗(yàn)的因素及水平Table 2 Factors and levels of orthogonal test on monascus color extraction

2 結(jié)果與討論

2.1 桔霉素提取實(shí)驗(yàn)

2.1.1 正交實(shí)驗(yàn) 根據(jù)表1所設(shè)計(jì)的正交實(shí)驗(yàn)因素水平，選用L9(34)正交表安排實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表3。

由表3正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及極差R可以看出，影響桔霉素提取的各因素影響的主次順序?yàn)?A＞C＞D＞B，即在各影響因素中，溶劑種類和提取時(shí)間對(duì)桔霉素提取量的影響較大。

通過比較正交實(shí)驗(yàn)的各組數(shù)值的分析，可以得出:最佳提取條件組合為A1B2C2D2，即桔霉素在乙酸乙酯為溶劑、提取溫度50℃、提取時(shí)間60min、料液比1∶15(g∶mL)時(shí)，提取的效果最好。

表3 桔霉素提取正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of orthogonal test on citrinin extraction

2.1.2 pH對(duì)桔霉素提取的影響 采用正交實(shí)驗(yàn)所確定的提取條件，用甲酸調(diào)溶劑的pH，考察提取溶劑pH對(duì)桔霉素提取效果的影響，結(jié)果見圖1。

由圖1可以看出，提取溶劑pH為2.5時(shí)，桔霉素的提取量最高。因此，提取溶劑最佳pH應(yīng)采用2.5。

圖1 pH對(duì)桔霉素提取的影響Fig.1 Effect of pH on citrinin extraction

2.1.3 提取次數(shù)對(duì)桔霉素提取的影響 采用正交實(shí)驗(yàn)所確定的提取條件，提取溶劑pH采用2.5，考察提取次數(shù)對(duì)桔霉素提取效果的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2可以看出，提取次數(shù)為3時(shí)，可以達(dá)到桔霉素的最高提取量，再增加提取次數(shù)桔霉素的提取量增加很小。因此，最佳提取次數(shù)應(yīng)采用3次。

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出桔霉素的最佳提取條件為:提取溶劑乙酸乙酯，提取溶劑pH2.5、提取溫度50℃、提取時(shí)間60min、料液比1∶15(g∶mL)、提取次數(shù)3次。

2.2 紅曲色素提取實(shí)驗(yàn)

2.2.1 正交實(shí)驗(yàn) 紅曲米粉經(jīng)浸提除去桔霉素，經(jīng)過濾所得濾餅經(jīng)真空干燥后用于提取紅曲色素。根據(jù)表2所設(shè)計(jì)的正交實(shí)驗(yàn)因素水平，選用L9(34)正交表安排實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4。

圖2 提取次數(shù)對(duì)桔霉素提取的影響Fig.2 Effect of extraction frequency on citrinin extraction

表4 紅曲色素提取正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of orthogonal test on monascus color extraction

由表4正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其極差R可以看出，影響紅曲色素提取的各因素影響的主次順序?yàn)?C＞A＞B＞D，即在各影響因素中，乙醇濃度和提取溫度對(duì)提取率的影響較大。

通過比較正交實(shí)驗(yàn)的各組數(shù)值，可以得出:最佳提取條件組合為A3B2C1D2，即乙醇濃度為85%、提取溫度60℃、提取時(shí)間50min、料液比1∶20(g∶mL)。采用正交實(shí)驗(yàn)所確定的最佳提取條件組合A3B2C1D2進(jìn)行了紅曲色素提取的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，經(jīng)測(cè)定提取液色價(jià)為77.3(U/mL)，高于正交實(shí)驗(yàn)表4中九組實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，可以證明正交實(shí)驗(yàn)所得出的最佳提取條件組合A3B2C1D2是可靠的。

2.2.2 提取次數(shù)對(duì)紅曲色素提取的影響 采用正交實(shí)驗(yàn)所確定的最佳提取條件，考察提取次數(shù)對(duì)紅曲色素提取效果的影響，測(cè)定提取液的色價(jià)，結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出，提取次數(shù)為2時(shí)，可以達(dá)到紅曲色素的最高提取量，再增加提取次數(shù)，紅曲色素的提取量增加很小。因此，最佳提取次數(shù)應(yīng)采用2次。

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出紅曲色素的最佳提取條件為:乙醇濃度為85%、提取溫度60℃、提取時(shí)間50min、料液比1∶20(g∶mL)、提取次數(shù)2次。

圖3 提取次數(shù)對(duì)紅曲色素提取的影響Fig.3 Effect of extraction frequency on monascus color extraction

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取紅曲米100g，按上述實(shí)驗(yàn)所確定的最佳提取條件進(jìn)行兩步提取。第一步提取后經(jīng)過濾得濾液和濾餅，濾液經(jīng)測(cè)定桔霉素含量后真空濃縮回收溶劑，濾餅經(jīng)真空干燥后用于第二步提取紅曲色素。第二步提取后經(jīng)過濾得濾液和濾餅，濾餅棄去，濾液經(jīng)真空濃縮后真空干燥得紅曲色素8.31g。經(jīng)測(cè)定原料紅曲米的桔霉素含量為48.72mg/kg、色價(jià)為2382U/kg，所得紅曲色素的桔霉素含量為1.37mg/kg、色價(jià)為18625U/kg。結(jié)果表明，采用以上實(shí)驗(yàn)所確定的最佳條件兩步法提取紅曲色素，可顯著降低色素中桔霉素含量、提高色素色價(jià)，其中桔霉素含量低于紅曲色素中桔霉素最低限量指標(biāo)2.0mg/kg。

3 結(jié)論

以紅曲米為原料采用兩步提取法提取紅曲色素，第一步提取去除桔霉素的最佳條件為提取溶劑乙酸乙酯，提取溶劑pH2.5、提取溫度50℃、提取時(shí)間60min、料液比1∶15(g∶mL)、提取次數(shù)3次。第二步提取紅曲色素的最佳條件為乙醇濃度為85%、提取溫度60℃、提取時(shí)間50min、料液比1∶20(g∶mL)、提取次數(shù)2次。采用上述最佳條件兩步提取可得到低桔霉素高色價(jià)的紅曲色素產(chǎn)品，紅曲色素得率8.31%、色價(jià)18625U/kg、桔霉素含量1.37mg/kg，桔霉素含量低于紅曲色素中桔霉素最低限量指標(biāo)。

［1］許贛榮，李風(fēng)琴，陳蘊(yùn)，等.紅曲霉桔霉素的檢測(cè)方法及紅曲霉產(chǎn)桔霉素的判別方法［J］.微生物學(xué)通報(bào)，2004，31(3): 16－20.

［2］陳蘊(yùn)，許贛榮，虞慧玲.紅曲桔霉素高效液相色譜測(cè)定條件的優(yōu)化［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2004，30(1):118－123.

［3］中國國家質(zhì)量監(jiān)督局.GB4926－85中華人民共和國紅曲米國家標(biāo)準(zhǔn)［S］.1985.

［4］謝林明，勵(lì)建榮.紅曲色素的提取及其穩(wěn)定性研究［J］.食品工業(yè)科技，2004，25(3):118－121.

［5］石鶴，陳丹丹，胡雄.紅曲色素的提取研究［J］.湖北師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，24(4):69－72.

Study on extraction condition of monascus color with low citrinin and high color value

ZANG Jin，ZHAO Rong，LI Jie，MENG Da－yin (College of Biology and Chemistry Engineering，Nanyang Institute of Technology，Nanyang 473000，China)

Tow step methods were used to extract monascus color from red Koji rice，the first step extraction was used to remove citrinin，the second step was used to extract monascus color.The results of experiments were obtained as follows:The optimal conditions of the first step extraction were:acetic ether as extracting solvent，pH 2.5，50℃ extracting temperature，60min extracting time，1∶15 the ratio of solid material to solvent，3 extracting frequencies.The optimal conditions of the second step extraction were:85%ethanol concentration as extracting solvent，60℃ extracting temperature，50min extracting time，1∶20 the ratio of solid material to solvent，2 extracting frequencies.Under above conditions，the monascus color with low citrinin and high color value could be obtained. The

rate of monascus color was 8.31%，with 18625U/kg color value and 1.37mg/kg citrinin content.

monascus color;citrinin;extracting conditions

TS201.2

B

1002－0306(2012)10－0284－03

紅曲色素是紅曲霉菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物，紅曲色素色澤鮮艷、穩(wěn)定性好、著色力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于食品著色或釀酒，特別是歐美許多國家每年大量進(jìn)口我國的紅曲色素用于肉制品著色劑。但是近年來，研究證實(shí)紅曲霉會(huì)產(chǎn)生對(duì)腎臟有毒害作用的真菌毒素桔霉素(Citrinin)［1］，使得紅曲產(chǎn)品的食用安全性受到挑戰(zhàn)，這極大限制了紅曲色素的廣泛應(yīng)用和出口［2］。因此，開發(fā)生產(chǎn)無桔霉素或低桔霉素含量的紅曲產(chǎn)品，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本研究以紅曲霉固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)品紅曲米為原料，根據(jù)桔霉素與紅曲色素理化性質(zhì)的差異，先用有機(jī)溶劑浸提除去桔霉素，再用乙醇溶液提取紅曲色素，采用正交實(shí)驗(yàn)分別對(duì)兩步提取條件進(jìn)行了優(yōu)化，顯著降低了桔霉素含量，獲得了低桔霉素高色價(jià)紅曲色素產(chǎn)品，為開發(fā)生產(chǎn)食用安全的紅曲色素提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

2011－09－05

臧晉(1964－)，男，碩士，教授，主要從事食品生物技術(shù)研究。

南陽理工學(xué)院2010院級(jí)科研基金項(xiàng)目(2010NY015)。