紅蘿卜皮色素的提取方法及其酸堿指示劑的應(yīng)用

吳雅琴，呂琳琳，孫宇銘，劉師嘉，吳 雪，王金銘

(鞍山師范學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 鞍山 114007)

酸堿滴定法是化學(xué)分析的基本方法之一，其原理是用酸或堿標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定具有相反酸堿性的性質(zhì)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量來(lái)計(jì)算被測(cè)物質(zhì)的含量。而反應(yīng)終點(diǎn)的判定一般用酸堿指示劑顏色突變來(lái)指示，所以對(duì)酸堿指示劑的制備與變色范圍探究尤為重要。酸堿指示劑通常包括人工合成染料、自然界天然色素和納米指示劑等[1]。

蘿卜是我國(guó)最重要的菜品，為高產(chǎn)量農(nóng)作物。加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量蘿卜皮等廢棄物，隨意丟棄會(huì)造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。本文通過(guò)單因素試驗(yàn)對(duì)紅蘿卜皮色素的提取條件進(jìn)行研究[2]，并測(cè)定了在不同pH值下的顯色情況。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

材料：新鮮紅蘿卜，采購(gòu)于鞍山市鐵東區(qū)平安街惠天水果超市；試劑：乙醇、甲醇、冰醋酸、檸檬酸，以上試劑均為分析純儀器：鼓風(fēng)干燥箱、HY-5型回旋式振蕩器、THZ-92A氣浴恒溫振蕩器、80-1D電動(dòng)離心機(jī)、高速多功能粉碎機(jī)、恒溫磁力攪拌器、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、分析天平。

1.2 紅蘿卜皮色素的提取試驗(yàn)

1.2.1 材料預(yù)處理

紅蘿卜洗凈，取皮棄去果肉，將處理好的紅蘿卜皮放入50 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干，后放入高速多功能粉碎機(jī)中研磨成粉，密封干燥保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 紅蘿卜皮色素的提取

準(zhǔn)確稱取已處理好的紅蘿卜粉1.00 g于試管中，加入一定量提取劑，將試管放入THZ-92A氣浴恒溫振蕩器中在振蕩浸提一定時(shí)間，冷卻后，取上層清液備用。

1.3 指示劑的顯色反應(yīng)

準(zhǔn)確移取新制酸堿緩沖溶液5 mL于潔凈的試管中，然后逐滴滴加紅蘿卜皮指示劑，同時(shí)觀察試管中溶液顏色的變化。

1.4 pH試紙的制備及顯色情況

使用潔凈普通的白色濾紙，裁剪成長(zhǎng)為5 cm寬為2 cm的長(zhǎng)方形小紙片若干條。浸泡于紅蘿卜皮指示劑中，以直火加熱至原體積的十分之一，取出后晾干，得到粉紅色的濾紙[3]。將粉紅色濾紙浸泡于0.5 mol/L亞硫酸鈉溶液中，褪色至白色試紙后取出。

用玻璃棒蘸取新制的酸堿緩沖溶液點(diǎn)在制備好的pH試紙上，待顯色后，再與紅蘿卜指示劑的變色范圍進(jìn)行比對(duì)[4]。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 提取劑的選擇

圖1 不同提取劑的提取效果Fig.1 Extraction effect of different extractants

考察甲醇、冰醋酸、100%乙醇、80%乙醇、80%乙醇+5%檸檬酸(V(80%乙醇)∶V(5%檸檬酸)=5∶1)5種不同的提取劑的提取效果[5-6]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在這些溶劑中色素提取液呈現(xiàn)不同深淺的顏色，在酸性條件下有利于植物細(xì)胞壁的降解，有利于色素分子溶出。但過(guò)酸條件下也會(huì)對(duì)色素結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。由圖1不同提取劑的提取效果可知，在這5種不同類型的提取劑中，吸光度值最高的提取劑為80%乙醇+5%檸檬酸，故以下實(shí)驗(yàn)都采用80%乙醇+5%檸檬酸(V(80%乙醇)∶V(5%檸檬酸)=5∶1)為提取劑。

2.1.2 不同液料比的選擇

考察不同料液比的提取效果[7]。由圖 2可知，當(dāng)提取劑體積的小于10 mL時(shí)，隨著體積的增加，吸光度值逐漸增長(zhǎng)。隨后提取劑體積大于10 mL時(shí)，色素含量低，提取效果較差，吸光度值逐漸下降。其中當(dāng)提取劑體積為10 mL時(shí)吸光度值達(dá)到最大，此時(shí)表明色素提取效果最佳。

圖2 不同液料比的選擇Fig.2 Selection of different liquid-to-material ratios

2.1.3 不同提取溫度的選擇

圖3 不同提取溫度的選擇Fig.3 Selection of different extraction temperatures

考察不同溫度的提取效果。由圖 3可知，隨著溫度的不斷升高，吸光度數(shù)值呈成線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，當(dāng)溫度達(dá)到30 ℃時(shí)，吸光度值達(dá)到最高點(diǎn)。之后吸光度值會(huì)隨溫度的增加而減小，因?yàn)楦邷貢?huì)導(dǎo)致紅蘿卜皮色素結(jié)構(gòu)被破壞，從而降低色素的提取率，因此，在30 ℃下提取色素的效果最好。

2.1.4 不同提取時(shí)間的選擇

考察不同提取時(shí)間的提取效果。由圖 4可知，在30～75 min時(shí)，隨著時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，吸光度值逐漸上升，當(dāng)達(dá)到75 min時(shí)吸光度值最大，表明在該時(shí)間下色素的提取效果最佳。隨后隨著提取時(shí)間的增加，色素的結(jié)構(gòu)受到破壞，導(dǎo)致吸光度逐漸減小。

圖4 不同提取時(shí)間的選擇Fig.4 Selection of different extraction times

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最適宜的提取條件：提取劑為80%乙醇+5%檸檬酸(體積比為5∶1)，料液比為1∶10，提取溫度為30 ℃，提取時(shí)間為75 min。

2.2 pH試紙的顯色情況

配置pH值為1-14的溶液，將配置好的系列pH值溶液分別裝入貼有標(biāo)簽的30mL白色滴瓶中備用。pH系列溶液配制完成后，便可以測(cè)試指示劑的顯色情況。

表1 pH試紙的顯色情況

從表1中可以看出，在不同pH值的溶液中加入該指示劑顯現(xiàn)出不同的顏色：pH值=1～3的溶液顯橘紅色，pH值=4～6的溶液中顏色由紅色逐漸變淺，pH值=7的溶液顯粉色，pH值=8～11的溶液顯草綠色，pH值=12～14的溶液顯黃綠色。

3 結(jié)論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，紅蘿卜皮的變色明顯，隨著pH值的改變而發(fā)生鮮明的顏色變化。該指示劑在酸性條件下制成，尤其對(duì)堿性溶液效果更為顯著。性質(zhì)穩(wěn)定，可長(zhǎng)期作為指示劑保存。所以紅蘿卜皮可作為一種植物酸堿指示劑。

本實(shí)驗(yàn)利用植物色素制取酸堿指示劑，材料易得，操作簡(jiǎn)單[8]?？梢胫袑W(xué)化學(xué)第二課堂 ,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)酸堿指示劑的理解，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和動(dòng)手能力[9]?？偟膩?lái)說(shuō)，紅蘿卜皮作為酸堿指示劑有很大的發(fā)展空間，值得推廣。