糖熏色素的純化工藝及穩(wěn)定性研究

張劍波，劉奇菡,2，劉桐彤，劉登勇,2,

（1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院, 生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧錦州 121013；2.江蘇省肉類生產(chǎn)與加工質(zhì)量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京 210095）

熏雞作為我國著名的傳統(tǒng)美食，因其獨特的風(fēng)味和色澤而廣受歡迎，在我國比較著名的有溝幫子熏雞、聊城熏雞、卓資山熏雞等[1]。傳統(tǒng)的熏雞制作往往是通過木材的不完全燃燒，將所產(chǎn)生煙氣中的風(fēng)味物質(zhì)逐漸富集進雞肉中，從而賦予熏雞獨一無二的風(fēng)味和色澤。但是熏雞在制作過程中由于木材的不完全燃燒會吸附和產(chǎn)生多種可導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的多環(huán)芳烴類和亞硝胺類化合物，其中較為常見為苯并芘[2]。同時，熏雞在后期運輸、貯藏以及銷售過程中會因光照和氧氣使得表面色澤發(fā)生變化，使得產(chǎn)品品質(zhì)下降，最終對熏雞的貨架期產(chǎn)生影響[3]。研究表明，糖熏這種新型煙熏方式與傳統(tǒng)木熏相比，不僅產(chǎn)生的多環(huán)芳烴類物質(zhì)較少，而且不產(chǎn)生苯并芘這種具有高致癌性的化合物[4]。同時，糖熏還能夠賦予熏雞獨特的風(fēng)味和色澤[5]。而目前對于糖熏熏雞的研究主要集中在熏雞的安全性[6]、熏雞工藝配方的改善[7]以及產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)[8]等，對糖熏色素研究較少，有關(guān)其純化工藝也鮮有報道。

目前，色素的純化分離技術(shù)已經(jīng)越來越豐富，國內(nèi)外常用的分離純化技術(shù)包括：大孔吸附樹脂處理[9]、薄層色譜[10]、高速逆流色譜[11]、膜過濾[12]、離子交換色譜[13]等。相比于其他分離純化方式，大孔吸附樹脂因其極性廣泛、選擇性好、機械強度高、吸附速度快、成本低廉、易于使用和再生、適合于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點近些年來被廣泛使用。目前，大孔吸附樹脂已成功應(yīng)用于植物以及微生物中多種組分的分離純化，如藍(lán)莓花色苷[14]、植物多糖[15]以及菌產(chǎn)色素[16]等。然而，對于利用大孔吸附樹脂分離純化糖熏熏雞中色素的研究還未見報道。

因此，本文選取7種不同極性和物理性能的大孔吸附樹脂對糖熏色素的純化工藝進行研究。通過對比吸附率和解吸率，篩選出最適大孔吸附樹脂，并對其吸附與解吸工藝進行優(yōu)化，最后對純化后糖熏色素的穩(wěn)定性進行分析。希望能夠通過糖熏色素的提純工藝以及穩(wěn)定性研究，為后續(xù)糖熏色素的結(jié)構(gòu)鑒定及上色機理的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮雞皮 錦州市萬達(dá)廣場萬維超市；濃鹽酸錦州古城化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉 國藥集團化學(xué)試劑有限公司；無水乙醇 天津市大茂化學(xué)試劑廠；大孔吸附樹脂（表1） 安徽三星樹脂有限公司；所有試劑 均為國產(chǎn)分析純。

Allgra 64R冷凍離心機 美國Beckman公司；UPG-753紫外-可見分光光度計 北京優(yōu)譜通用科技有限公司；FE20 pH計 瑞士Mettler Toledo公司；QSJ-A03A1型切碎機 佛山市小熊電器有限公司；PL203電子天平 上海博特勒-托利多有限公司；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；BT100數(shù)顯恒流泵 上海青浦滬西儀器廠；THZ-100B恒溫振蕩器 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；YXQT1/1型智能糖熏工藝平臺 河北曉進機械制造股份有限公司。

表1 大孔吸附樹脂的物理性能Table 1 Physical properties of macroporous resins

1.2 實驗方法

1.2.1 糖熏色素樣品的制備 參考王逍[5]的方法稍作修改：新鮮雞皮→剔除脂肪及結(jié)締組織→沸水煮制（10 min）→熏制（蔗糖/雞皮：1:4，熏制溫度330 ℃，熏制時間10 min）→絞碎→ 80%乙醇溶液提取（液料比：6:1）→10000 r/min離心過濾，取上清液（沉淀蛋白）→脫脂→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)→真空冷凍干燥→備用。

1.2.2 糖熏色素紫外光譜分析 準(zhǔn)確稱取1 mg經(jīng)真空冷凍干燥后的糖熏色素，溶于80%乙醇中，用紫外分光光度計于220～600 nm波長進行掃描，確定糖熏色素的最大吸收波長。

1.2.3 最適大孔吸附樹脂的篩選 吸附過程：準(zhǔn)確稱取經(jīng)活化處理后的7種不同型號大孔吸附樹脂（X-5，AB-8，XAD-7，DA-201，D4020，D101，NKA-9）3.0 g，加30 mL吸光度為A0的糖熏色素溶液。置于溫度設(shè)定為35 ℃、轉(zhuǎn)速設(shè)定為150 r/min的恒溫振蕩箱中避光振蕩12 h，每組做三次平行試驗。吸附完成后取上清液，測定并記錄其吸光度值A(chǔ)1，分別計算7種不同型號大孔吸附樹脂對糖熏色素的吸附率。解吸過程：稱取經(jīng)吸附達(dá)到飽和的7種不同型號大孔吸附樹脂3.0 g，加入30 mL 80%乙醇溶液。置于溫度設(shè)定為35 ℃、轉(zhuǎn)速設(shè)定為150 r/min的恒溫振蕩箱中避光振蕩12 h后，再吸取上層清液，測定并記錄其吸光度A2，每組做三次平行試驗,分別計算7種不同型號大孔吸附樹脂對糖熏色素的解吸率。

1.2.4 靜態(tài)吸附工藝優(yōu)化

1.2.4.1 糖熏色素粗體液濃度的選擇 將糖熏色素配制成濃度為30、40、50、60、70、80、90 μg/mL的水溶液，各加入XAD-7型大孔吸附樹脂10 g，置于溫度設(shè)定為35 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)定為150 r/min的恒溫振蕩箱中靜態(tài)吸附12 h，每組做三次平行試驗，根據(jù)吸附前后溶液吸光度值的變化計算吸附率。

1.2.4.2 吸附液pH的選擇 將糖熏色素配制成濃度為30 μg/mL的原溶液，利用1 moL/L的鹽酸和氫氧化鈉溶液將糖熏色素的pH調(diào)節(jié)為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0，各加入XAD-7型大孔吸附樹脂10 g，置于溫度設(shè)定為35 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)定為150 r/min的恒溫振蕩箱中靜態(tài)吸附12 h，每組做三次平行試驗，根據(jù)吸附前后溶液吸光度值的變化計算吸附率。

1.2.4.3 吸附溫度的選擇 將糖熏色素配制成濃度30 μg/mL、pH8.0的原溶液，各加入XAD-7型大孔吸附樹脂10 g，置于溫度設(shè)定為25、30、35、40、45、50 ℃ ，轉(zhuǎn)速設(shè)定為150 r/min的恒溫振蕩箱中靜態(tài)吸附12 h，每組做三次平行試驗，根據(jù)吸附前后溶液吸光度值的變化計算吸附率。

1.2.5 靜態(tài)解吸工藝優(yōu)化

1.2.5.1 乙醇濃度的選擇 將糖熏色素配制成濃度60 μg/mL、pH8.0的溶液，然后放入溫度設(shè)定為35 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)定為150 r/min的恒溫振蕩箱中靜態(tài)吸附12 h后，分別加入濃度10%、20%、30%、40%、50%、60%的pH5.0乙醇溶液，置于溫度設(shè)定為30 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)定為150 r/min的恒溫振蕩箱解吸12 h。解吸完全后過濾，取濾液并測定其吸光度，每組做三次平行試驗，根據(jù)解吸前后溶液吸光度值的變化計算解吸率。

1.2.5.2 解吸液pH的選擇 將糖熏色素配制成濃度60 μg/mL、pH 8.0的溶液，然后放入溫度設(shè)定為35 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)定為150 r/min的恒溫振蕩箱中靜態(tài)吸附12 h后，分別加入pH為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0，濃度為10%的乙醇溶液，置于溫度設(shè)定為30 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)定為150 r/min的恒溫振蕩箱解吸12 h。解吸完全后過濾，取濾液并測定其吸光度，每組做三次平行試驗，根據(jù)解吸前后溶液吸光度值的變化計算解吸率。

1.2.5.3 解吸溫度的選擇 將糖熏色素配制成濃度60 μg/mL、pH8的溶液，然后放入溫度設(shè)定為35 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)定為150 r/min的恒溫振蕩箱中靜態(tài)吸附12 h后，加入pH為5.0，濃度為10%的乙醇溶液，分別置于溫度設(shè)定為30、35、40、45、50 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)定為150 r/min的恒溫振蕩箱解吸12 h。解吸完全后過濾，取濾液并測定其吸光度，每組做三次平行試驗，根據(jù)解吸前后溶液吸光度值的變化計算解吸率。

1.2.6 動態(tài)吸附工藝優(yōu)化

1.2.6.1 徑高比的選擇 將處理活化后的XAD-7型樹脂按照1:5、1:6、1:7、1:8、1:9的徑高比進行裝柱，配制濃度為200 μg/mL，溶液pH為8糖熏色素溶液，并測定其初始吸光度。按照1.0 mL/min的流速進行上樣，每5 mL收集1管流出液，并測定其吸光度。當(dāng)流出液的吸光度為上樣液吸光度值的10%時，表明此時大孔樹脂已吸附飽和，此時流出液的體積記錄為泄漏點，吸附時間記錄為泄露時間。

1.2.6.2 上樣流速的選擇 將處理活化后的XAD-7型樹脂按照1:6的徑高比進行裝柱，配制濃度為200 μg/mL，溶液pH為8糖熏色素溶液，并測定其初始吸光度。分別按照0.5、1.0、1.5 、2.0、2.5 mL/min的流速進行上樣，每5 mL收集1管流出液，并測定其吸光度。當(dāng)流出液的吸光度為上樣液吸光度值的10%時，記錄流出液的體積（泄露點）以及泄露時間。

1.2.6.3 樣液濃度的選擇 將處理活化后的XAD-7型樹脂按照1:6的徑高比進行裝柱，配制濃度為100、200、300、400、500 μg/mL，溶液pH為8糖熏色素溶液，并測定其初始吸光度。按照2.0 mL/min的流速進行上樣，每5 mL收集1管流出液，并測定其吸光度。當(dāng)流出液的吸光度為上樣液吸光度值的10%時，記錄流出液的體積（泄漏點）以及泄露時間。

1.2.7 動態(tài)解吸條件的優(yōu)化

1.2.7.2 洗脫流速的選擇 將充分活化后的XAD-7型樹脂按照1.2.6確定的最佳動態(tài)吸附工藝吸附完成后以40%的乙醇濃度，分別按照0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL/min的流速進行動態(tài)解吸，每5 mL收集1管洗脫液，并測定其吸光度，當(dāng)吸光度值等于零時表明洗脫結(jié)束。根據(jù)洗脫過程中最大吸光度值的不同，計算不同乙醇濃度對XAD-7型樹脂動態(tài)解吸率的影響。

1.2.8 純化效率的測定 按靜態(tài)和動態(tài)最佳工藝收集糖熏色素溶液后凍干，分別配置未純化、靜態(tài)工藝純化、動態(tài)工藝純化三種糖熏色素溶液（50 μg/mL），并于280 nm下測定各組溶液的吸光度值，每組平行測的3次，純化效率的測定方法如下：

1.2.9 穩(wěn)定性研究

1.2.9.1 光照穩(wěn)定性 將經(jīng)XAD-7樹脂純化后的糖熏色素配制成50 μg/mL的溶液，并測定其初始吸光度（A3），然后將配制完成后的溶液分成兩組，分別在避光、室內(nèi)自然光的條件下放置，分別于1、4、8、12、24 h和2、3、4、5、6 d后測定溶液的吸光度值（A4），每組平行測定3次，降解率的計算公式如下：

1.2.9.2 熱穩(wěn)定性 將經(jīng)XAD-7樹脂純化后的糖熏色素配制成50 μg/mL的溶液，并測定其初始吸光度，然后分別將色素溶液在4、20、30、40、50、60、70、80、90、100 ℃的條件下放置120 min后測定溶液的吸光度值，每組平行測定3次，降解率的計算公式同1.2.9.1。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，Origin 9.0繪制圖形。

2 結(jié)果與分析

2.1 最大吸收波長的確定

由圖1可知，糖熏色素溶液在220～600 nm的波長范圍掃描時，于280 nm處有一個十分明顯的吸收峰。因此對于后續(xù)糖熏色素的純化工藝以及穩(wěn)定性研究，可以把此波長作為測定時的特征波長。與此同時，糖熏色素的最大吸收峰與焦糖類色素的吸收峰完全一致，均在280 nm處有最大吸收峰，這說明糖熏色素可能為焦糖類色素[17-18]。目前焦糖類色素主要可以分為以下四類：普通焦糖（I）；亞硫酸鹽焦糖（II）；氨法焦糖（III）；亞硫酸銨法焦糖（IV）。糖熏色素的最大吸收波長只有280 nm，因此可以推測糖熏色素中主要成分為普通焦糖（I），即I類焦糖色素，研究表明I類焦糖色素是一種安全無毒的食用色素，基本不含4-甲基咪唑等高致癌性物質(zhì)[19-20]。因此糖熏色素具有較高的安全性。

摳像是后期剪輯中常用的一種技術(shù)手法，目前使用最為廣泛就是色度鍵摳像，它是一種基于RGB模式的摳像技術(shù)，可以利用畫面的色度差異，將素材中一種顏色或顏色范圍去掉。實際操作時應(yīng)該注意，前景物體中不能包含所采用的背景顏色[4]。

圖1 糖熏色素的紫外-可見光譜圖Fig.1 UV-visible spectra of the sugar-smoking pigment

2.2 最佳大孔吸附樹脂的篩選

不同型號的大孔吸附樹脂的孔徑、極性和比表面積都各不相同（），所以對色素溶液的吸附和解吸能力也不同。從表2中可以看出，7種不同的大孔吸附樹脂對糖熏色素溶液都具有不同程度的吸附純化效果，但相比與其他6種樹脂，XAD-7型樹脂對糖熏色素展現(xiàn)出了最佳的吸附與解吸性能。這可能是因為XAD-7型樹脂相比于其他6種樹脂，具有更高的極性、表面積以及較小的粒徑范圍。大孔吸附樹脂本身的極性與被吸附的色素分子的極性相近或比表面積較大時會產(chǎn)生較好的吸附效果[21]。因此選擇XAD-7型大孔吸附樹脂為純化糖熏色素的最佳樹脂。

2.3 靜態(tài)吸附工藝研究

2.3.1 糖熏色素粗提液濃度的影響 從圖2中可知，隨著糖熏色素粗提液濃度的增加，XAD-7型大孔吸附樹脂對糖熏色素的吸附能力顯著增加（P＜0.05）。當(dāng)糖熏色素濃度為60 μg/mL時，XAD-7型樹脂吸附率達(dá)到最大值80.32%±0.03%，隨后吸附率顯著下降（P＜0.05）。這可能是由于當(dāng)糖熏色素溶液濃度較低時，溶液中的糖熏色素分子能夠與大孔吸附樹脂充分接觸，使分子能夠快速擴散至樹脂內(nèi)部而被吸附。而當(dāng)溶液濃度過大時，分子之間的競爭效應(yīng)產(chǎn)生一定的排斥力，使得色素不能與樹脂充分結(jié)合，進而導(dǎo)致吸附率降低[22]。故在進行糖熏色素靜態(tài)吸附時，優(yōu)選糖熏色素粗提液濃度為60 μg/mL。

2.3.2 糖熏色素粗提液pH的影響 XAD-7型大孔吸附樹脂是含有聚烷酯的強酸性樹脂，一般在所有pH范圍內(nèi)均能起交換作用[23]。由圖3可以看出，當(dāng)糖熏色素粗提液pH從5.0上升到8.0時，XAD-7型樹脂對糖熏色素的吸附率顯著增加（P＜0.05），在pH為8.0時其吸附率達(dá)到最大值65.29%±0.09%，而當(dāng)樣液pH從8.0增加到10.0時，XAD-7型樹脂的吸附率逐步下降。原因可能是因為在強堿性環(huán)境下，XAD-7型樹脂對糖熏色素的吸附親和力降低，進而吸附量降低，且過堿性的溶液會減少XAD-7樹脂的使用壽命[24-25]。故在進行糖熏色素靜態(tài)吸附時，優(yōu)選糖熏色素粗提液濃度的pH為8.0。

2.3.3 吸附溫度的影響 從圖4中可以看出，隨著吸附溫度的升高，XAD-7型樹脂對糖熏色素的吸附率顯著上升（P＜0.05），當(dāng)吸附溫度為35 ℃時其吸附率達(dá)到最大值67.11%±0.14%。溫度在35～45 ℃范圍內(nèi)，吸附率隨溫度的升高而顯著降低（P＜0.05）。這可能是因為由于溫度逐漸升高，加劇了分子間自由運動，吸附自由能的絕對值減小，從而使得XAD-7型樹脂與糖熏色素分子之間的吸附力減弱，整個體系的混亂度增加，進而使得吸附率顯著降低[26]。因此選擇35 ℃為糖熏色素的最佳靜態(tài)吸附溫度。

表2 不同類型大孔樹脂吸附與解吸性能比較Table 2 Comparison of adsorption and desorption capacity between different macroporous resins

圖2 樣液濃度對XAD-7型大孔樹脂靜態(tài)吸附效果的影響Fig.2 Effect of sample concentration on the static adsorption capacity of XAD-7 resin

圖3 樣液pH對XAD-7型大孔樹脂靜態(tài)吸附效果的影響Fig.3 Effect of pH on the static adsorption capacity of XAD-7 resin

圖4 溫度對XAD-7型大孔樹脂靜態(tài)吸附效果的影響Fig.4 Effect of temperature on the static adsorption capacity of XAD-7 resin

2.4 靜態(tài)解吸工藝研究

2.4.1 乙醇濃度的影響 由圖5可知，隨乙醇溶液濃度的增加，糖熏色素在乙醇溶液中的解吸率逐漸提高，當(dāng)乙醇溶液濃度大于40%時，解吸效果并沒有發(fā)生顯著性的改變（P＞0.05）。這可能是由于隨著乙醇溶液濃度的增加，大孔樹脂與糖熏色素分子之間的相互作用力大于乙醇溶液與糖熏色素分子之間的相互作用力，使得糖熏色素不能夠從樹脂中脫離到乙醇溶液中[27]。因此從溶液效率方面考慮，優(yōu)選濃度為40%的乙醇溶液作為糖熏色素的解吸液。

圖5 乙醇濃度對XAD-7型大孔樹脂靜態(tài)解吸效果的影響Fig.5 Effect of ethanol concentration on the static desorption capacity of XAD-7 resin

2.4.2 解吸液pH的影響 由圖6可知，隨著解吸液pH的增加，XAD-7型樹脂的解吸率逐漸增加，當(dāng)pH為10.0時，其解吸率達(dá)到最大值85.82%±0.22%。隨著pH的繼續(xù)增大，其解吸率顯著降低（P＜0.05）。原因可能是糖熏色素在堿性條件下溶解度降低而易被洗脫有關(guān)，而當(dāng)堿性過強時，可能影響了糖熏色素分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致解吸率降低[28]。因此選擇解吸液的pH為10.0。

圖6 解吸液pH對XAD-7型樹脂靜態(tài)解吸效果的影響Fig.6 Effect of pH value on the static desorption capacity of XAD-7 resin

2.4.3 解吸溫度的影響 由圖7可知，隨著解吸溫度的升高，XAD-7型樹脂對糖熏色素的解吸率顯著上升（P＜0.05），當(dāng)解吸溫度達(dá)到40 ℃時，其解吸率達(dá)到最高值87.82%±0.12%。當(dāng)溫度繼續(xù)上升時，其解吸率顯著下降（P＜0.05）。因此選擇溫度為40 ℃為最佳靜態(tài)解吸溫度。

2.5 動態(tài)吸附工藝研究

圖7 溫度對XAD-7型大孔樹脂靜態(tài)解吸效果的影響Fig.7 Effect of temperature on the static desorption capacity of XAD-7 resin

2.5.1 徑高比的影響 由表3可知，不同的徑高比對糖熏色素的動態(tài)吸附效果各不相同，相比于其它4種徑高比，當(dāng)徑高比為1:6時，泄漏點出現(xiàn)最早，且泄露時間最短。吸附樹脂裝入玻璃柱中的高度和柱子的直徑對吸附速度會產(chǎn)生影響，在一定范圍內(nèi)，裝入柱子的吸附樹脂的高度越低，吸附速度越快，單柱的吸附量降低。而玻璃柱的粗細(xì)對大孔吸附樹脂的分離效果有所影響，如若柱子過細(xì)，在進行洗脫色素時，大孔吸附樹脂容易出現(xiàn)結(jié)塊的現(xiàn)象，玻璃柱的壁上會有較多氣泡產(chǎn)生，使得流速漸漸降至零[29]。從實際生產(chǎn)效率考慮，優(yōu)選柱徑高比1:6。

表3 徑高比對XAD-7型大孔樹脂動態(tài)吸附效果的影響Table 3 Effect of different ratio of column diameter on dynamic adsorption of XAD-7 resin

2.5.2 上樣流速的影響 由表4可看出，在流速為2.5 mL/min時，泄漏點出現(xiàn)過早，糖熏色素分子還未完全擴散進入XAD-7型大孔樹脂內(nèi)就被水流沖出，導(dǎo)致吸附效果差。而流速0.5、1.0、1.5 mL/min時，雖然泄露時間足夠長，利于大孔樹脂的吸附作用，但是耗時過長。其主要原因可能是由于糖熏色素分子在大孔樹脂內(nèi)部的擴散作用會隨著流速的變化而發(fā)生變化。上樣流速過快，色帶容易拖長，在單位體積內(nèi)的洗脫效果降低，乙醇溶液用量增加，導(dǎo)致成本增加；若上樣時的流速過慢，則洗脫時間過長，從而使得生產(chǎn)效率變低，所以要選擇適當(dāng)?shù)南疵撍俣萚30]。因此根據(jù)實際生產(chǎn)需要，選擇2.0 mL/min的流速。

2.5.3 上樣濃度的影響 從表5可以看出，隨著上樣濃度的增加，XAD-7型大孔樹脂在吸附作用下泄漏點出現(xiàn)的時間越早。若上樣濃度過大，樹脂會在短時間達(dá)到吸附飽和，導(dǎo)致較早出現(xiàn)泄漏點。但上樣濃度過小時，又會導(dǎo)致吸附時間過長，并且色素吸附能力差，對色素吸附的量少，效率低下[31]。綜合考慮，選擇濃度400 μg/mL為最優(yōu)上樣濃度。

表4 上樣流速對XAD-7型大孔樹脂動態(tài)吸附效果的影響Table 4 Effect of flow rate on dynamic adsorption of XAD-7 resin

表5 上樣濃度對XAD-7型大孔樹脂動態(tài)吸附效果的影響Table 5 Effect of sample concentration on dynamic adsorption of XAD-7 resin

2.6 動態(tài)解吸工藝研究

2.6.1 乙醇濃度的影響 由圖8可知，乙醇濃度對XAD-7型樹脂的動態(tài)解吸率隨乙醇濃度的增大而逐漸增加，40%的乙醇濃度時其動態(tài)解吸率達(dá)到最大值93.02%±1.06%。當(dāng)乙醇濃度增加到50%時，其解吸效率并未顯著上升（P＞0.05）。綜合生產(chǎn)效率與解吸率來看，選擇40%乙醇為XAD-7型樹脂動態(tài)解吸液。

圖8 乙醇濃度對XAD-7型大孔樹脂動態(tài)解吸效果的影響Fig.8 Effect of ethanol concentration on the dynamic desorption capacity of XAD-7 resin

2.6.2 洗脫流速的影響 由圖9可知，隨著洗脫流速的增大，XAD-型大孔樹脂的動態(tài)解吸率逐漸上升，當(dāng)洗脫流速為1.5 mL/min時，其解吸率達(dá)到最高值93.75%±0.6%。隨著洗脫流速的繼續(xù)增加，其動態(tài)解吸率顯著下降（P＜0.05），其主要原因可能是因為當(dāng)洗脫流速較快時，洗脫液來不及與大孔樹脂充分接觸，使得糖熏色素不能被完全洗脫，最終使得動態(tài)解吸率下降[32]。因此，綜合考慮，選擇1.5 mL/min的流速為最佳洗脫流速。

2.7 純化效果評價

圖9 洗脫流速對XAD-7型大孔樹脂動態(tài)解吸效果的影響Fig.9 Effect of flow rate on the dynamic desorption capacity of XAD-7 resin

由圖10（a）可知，在相同的質(zhì)量濃度下，與未純化的糖熏色素溶液相比，經(jīng)靜態(tài)以及動態(tài)工藝純化后糖熏色素溶液的吸光度值均顯著上升（P＜0.05），分別提高45.13%和36.55%。同時，由圖10（b）可知，經(jīng)兩種工藝純化后，糖熏色素溶液的色澤以及澄清度發(fā)生明顯改變，純化后的溶液澄清透明且呈現(xiàn)亮黃色。上述結(jié)果表明，兩種純化工藝對糖熏色素均勻較好的純化效果。

圖10 不同工藝純化效果對比Fig.10 Comparison of purification effects of different processes

2.8 穩(wěn)定性研究

2.8.1 光照穩(wěn)定性 由圖11可知，隨著貯藏時間的延長，糖熏色素在自然光下的降解率顯著增加（P＜0.05），第6 d時其降解率達(dá)到75.34%±0.43%，說明該色素對自然光的耐受性不強。而在避光保存的條件下，糖熏色素降解率顯著降低（P＜0.05），第6 d時其降解率為52.12%±0.04%。說明光照可能會對糖熏色素的結(jié)構(gòu)造成一定程度的破壞而使得其色價降低。因此，糖熏色素應(yīng)盡量避光保存。

圖11 光照對糖熏色素穩(wěn)定性的影響Fig.11 Effect of light on the stability of sugar-smoking pigment

2.8.2 熱穩(wěn)定性 由圖12可知，隨著溫度的升高，糖熏色素的降解率緩慢增加，溫度上升到50 ℃時，其降解率發(fā)生顯著改變（P＜0.05）。當(dāng)處理溫度達(dá)到100 ℃時,其降解率為6.04%±0.75%，此時的糖熏色素基本保持穩(wěn)定。因此，高溫環(huán)境并不易使糖熏色素的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，說明糖熏色素具有較高的熱穩(wěn)定性。

圖12 溫度對糖熏色素穩(wěn)定性的影響Fig.12 Effect of temperature on the stability of sugar-smoking pigment

3 結(jié)論

XAD-7型大孔吸附樹脂在所選擇的7種不同類型的樹脂中綜合效果最好,其對糖熏色素的吸附率和解吸率分別為62.33%和91.97%。利用XAD-7型樹脂對糖熏色素進行純化研究，得到最佳純化工藝為：粗提液濃度60 μg/mL，吸附液pH8.0，吸附溫度35 ℃，解吸液40%乙醇，解吸液pH10.0，解吸溫度40℃為最佳靜態(tài)純化工藝；徑高比1:6，上樣流速2.0 mL/min，上樣濃度400 μg/mL；洗脫液40%乙醇，洗脫流速1.5 mL/min為最佳動態(tài)純化工藝。經(jīng)純化后的糖熏色素固體呈棕褐色，溶液澄清且呈現(xiàn)亮黃色，對光照敏感但具有較強的熱穩(wěn)定性。初步推測糖熏色素中主要成分為普通焦糖色素（I），即I類焦糖色素，是一種安全無毒的可食用色素。此研究可為后續(xù)糖熏色素具體結(jié)構(gòu)鑒定及上色機理的探究提供理論依據(jù)。