紫甘藍(lán)色素提取工藝研究

范業(yè)剛，曹利慧

（衡水學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河北衡水053000）

紫甘藍(lán)作為常見(jiàn)的蔬菜，含有多種維生素和營(yíng)養(yǎng)成分，其中的紫甘藍(lán)色素由多種花色苷組成，顏色的變化受pH 值的影響較大，還含有黃酮和單寧等對(duì)身體有價(jià)值的成分[1]。紫甘藍(lán)色素中的花色苷具有抗突變、防治心腦血管疾病、保護(hù)肝臟、克制腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生等多種生理功能[2]，紫甘藍(lán)色素還具有抗氧化、淡化色斑等功能[3]。在食品色素應(yīng)用上，紫甘藍(lán)色素具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和抑菌性[4]以及色調(diào)柔和、著色力強(qiáng)和安全性高等特點(diǎn)，還具有清除自由基、抑制脂肪過(guò)氧化、抑菌和抗腫瘤等多種生理功能，是一種具有較好開(kāi)發(fā)與應(yīng)用潛力的天然色素[5-6]，廣泛應(yīng)用于食品添加劑、染色劑、酸堿指示劑、抗氧化劑的制備。因此，選擇優(yōu)良的提取方式，深入研究影響紫甘藍(lán)色素提取率的因素具有深遠(yuǎn)的意義。本文對(duì)紫甘藍(lán)色素的浸提因素進(jìn)行探索，可為藥物研究和色素開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

新鮮紫甘藍(lán)，購(gòu)自衡水市信譽(yù)樓超市；鹽酸、乙醇、氫氧化鈉，均為分析純；722 型可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海儀電分析儀器有限公司；FA2004B 電子天平，上海衡平儀器儀表廠；FW100 高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司；80-2 型高速離心機(jī)，金壇市國(guó)旺實(shí)驗(yàn)儀器廠；PH-3C 精密pH 計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；BL6-180A超聲波清洗機(jī)，上海碧浪儀器有限公司。

1.2 樣品預(yù)處理

將紫甘藍(lán)洗凈后切碎，置于干燥的研磨機(jī)中，研磨4 min后，儲(chǔ)存于密封容器中，待用。

1.3 實(shí)驗(yàn)條件的選擇

1.3.1浸提液的選擇

用分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)量4 份3.000 0 g 磨碎的紫甘藍(lán)樣品于四個(gè)潔凈的燒杯中，依次加入0.3 mol/L 稀鹽酸溶液、去離子水、25%的乙醇溶液、0.3 mol/L的氫氧化鈉溶液，在室溫下浸提1 h，觀察樣品色澤。對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：0.3 mol/L 稀鹽酸溶液中色素色澤良好，提取效率高；去離子水中色素色澤一般，紫甘藍(lán)色素在去離子水中溶解度偏低；25%的乙醇溶液中色素溶解度差，色素破壞；0.3 mol/L 的氫氧化鈉溶液中色素破壞嚴(yán)重，紫甘藍(lán)被腐蝕。

由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，用0.3 mol/L 稀鹽酸溶液和去離子水作為浸提液時(shí)色澤良好，紫甘藍(lán)色素相對(duì)穩(wěn)定，故用稀鹽酸或去離子水作為浸提液。

1.3.2 最大吸收波長(zhǎng)的確定

以0.3 mol/L 稀鹽酸為浸提液時(shí)，在波長(zhǎng)520 nm 得到吸光度值最大，為0.211；去離子水為浸提液時(shí)，在波長(zhǎng)550 nm 得到最大吸光度，為0.117。所以采用稀鹽酸為浸提液，在520 nm處提取。

2 結(jié)果與討論

2.1 鹽酸濃度對(duì)紫甘藍(lán)提取效果的影響

用分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)取4 份5.000 0 g 打碎的紫甘藍(lán)樣品于4個(gè)250 mL燒杯中，設(shè)置超聲波功率為70 W，采用浸提時(shí)間 8 min，料液比為 1∶20(g∶mL)，浸提溫度為40℃，鹽酸濃度分別為0.2 mol/L 、0.3 mol/L、0.4 mol/L、0.5 mol/L、0.7 mol/L 時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組進(jìn)行 3 次平行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1。

圖1 鹽酸濃度對(duì)紫甘藍(lán)提取效果的影響

由圖1 可知，鹽酸濃度對(duì)紫甘藍(lán)提取效果的影響隨著鹽酸濃度升高，呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)。當(dāng)稀鹽酸濃度較低時(shí)，紫甘藍(lán)色素的提取效果較低，隨著浸提濃度的升高，紫甘藍(lán)色素的提取效果逐漸升高，當(dāng)達(dá)到0.3 mol/L 時(shí)，提取效果最高，之后隨著濃度的升高，紫甘藍(lán)色素的提取效果反而有所下降。鹽酸濃度過(guò)低，紫甘藍(lán)色素不能完全被提取出來(lái)，濃度過(guò)高，有可能使提取出來(lái)的紫甘藍(lán)色素被破壞。故最佳的紫甘藍(lán)色素提取濃度為0.3 mol/L。

2.2 浸提溫度對(duì)紫甘藍(lán)色素提取效果的影響

用分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)取4 份5.000 0 g 打碎的紫甘藍(lán)樣品于4個(gè)250 mL燒杯中，設(shè)置超聲波功率為70 W，采用浸提時(shí)間 8 min，料液比為 1∶15(g∶mL)，鹽酸濃度為0.3 mol/L，浸提溫度為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。

由圖2可知，隨著浸提溫度的提高，紫甘藍(lán)色素的提取效果出現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。在浸提溫度為40℃時(shí)，紫甘藍(lán)色素的提取效果最高，在40℃之前隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，紫甘藍(lán)色素的提取效果逐漸升高；但是40℃之后，紫甘藍(lán)色素的提取效果有所降低。所以，從紫甘藍(lán)中提取紫甘藍(lán)色素時(shí)浸提溫度應(yīng)該有個(gè)限度，溫度太低，紫甘藍(lán)色素提取效果不好；溫度過(guò)高，提取出來(lái)的紫甘藍(lán)色素空間結(jié)構(gòu)被氧化而破壞。所以，從紫甘藍(lán)中提取紫甘藍(lán)色素的最佳浸提溫度為40℃。

圖2 浸提溫度對(duì)紫甘藍(lán)色素提取效果的影響

2.3 料液比對(duì)紫甘藍(lán)色素提取效果的影響

用分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)取4 份5.000 0 g 打碎的紫甘藍(lán)樣品于4個(gè)250 mL燒杯中，設(shè)置超聲波功率為70 W，采用浸提時(shí)間10 min，鹽酸濃度為0.3 mol/L，浸提溫度為40℃，料液比(g∶mL)為1∶5，1∶10，1∶15，1∶20，1∶25時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。由圖3可知，隨著料液比的改變，紫甘藍(lán)色素的提取效果也隨之發(fā)生改變。當(dāng)料液比為1∶10（g∶mL）時(shí)，紫甘藍(lán)色素的提取效果最好。

圖3 料液比對(duì)紫甘藍(lán)色素提取效果的影響

2.4 浸提時(shí)間對(duì)紫甘藍(lán)色素提取效果的影響

用分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)取4 份5.000 0 g 打碎的紫甘藍(lán)樣品于4個(gè)250 mL燒杯中，設(shè)置超聲波功率為70 W，采用鹽酸濃度為0.3 mol/L，浸提溫度為40℃，料液比(g∶mL)為 1∶10，浸提時(shí)間 4 min、6 min、8 min、10 min、12 min時(shí)，每組進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4。

圖4 浸提時(shí)間對(duì)紫甘藍(lán)色素提取效果的影響

由圖4 可知，隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng)，紫甘藍(lán)色素的提取效果出現(xiàn)先增后減趨勢(shì)。在浸提時(shí)間為8 min 時(shí)，紫甘藍(lán)色素的提取效果最高。在8 min 之前隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，紫甘藍(lán)色素的提取效果逐漸升高；8 min 之后，紫甘藍(lán)色素的提取效果有所下降。浸提時(shí)間太短，紫甘藍(lán)色素提取效果不好，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)提取出來(lái)的紫甘藍(lán)色素空間結(jié)構(gòu)被氧化而破壞。所以，從紫甘藍(lán)中提取紫甘藍(lán)色素的最佳浸提時(shí)間為8 min。

3 結(jié)束語(yǔ)

超聲波輔助提取紫甘藍(lán)色素與傳統(tǒng)水浴浸提法相比，能大大縮短浸提時(shí)間，提高提取效果，有效避免紫甘藍(lán)色素空間結(jié)構(gòu)被破壞以及色素提取后來(lái)不及保存被氧化的弊端。本文探究出在超聲波輔助提取儀功率為70 W 時(shí)，最佳的提取方案為：鹽酸濃度為0.3 mol/L，浸提溫度為40℃，料液比為1∶10（g∶mL），浸提時(shí)間為8 min。本研究為開(kāi)發(fā)紫甘藍(lán)，合理利用資源，提高經(jīng)濟(jì)效益提供了思路，為紫甘藍(lán)色素提取找到了更高效的方法。