橘皮中黃色素提取工藝研究進(jìn)展

李 靚，朱涵彬，李長(zhǎng)濱，潘春梅，岳曉禹，王夢(mèng)蝶，鄧真真

（河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州450046）

0 引言

中國(guó)是柑橘的重要發(fā)源地之一，資源十分豐富，品種優(yōu)良且種類繁多[1]，作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，其世界年產(chǎn)量居水果首位。雖然柑橘的種植歷史悠久，但其大多數(shù)作為鮮果食用，極少數(shù)用于加工，其果皮有效利用低，造成資源浪費(fèi)[2]。橘皮中含有豐富的橘皮素、纖維素、黃酮類、糖類果膠及天然色素等生物活性成分，具有降低血壓、防止氧化、抑菌、幫助消化等作用。橘子皮還可以作為底物用來(lái)生產(chǎn)生物酶達(dá)到延長(zhǎng)食物保鮮壽命的目的，也可以制成重金屬離子吸附劑來(lái)處理廢水，還可利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)果醋、乳酸飲料、高蛋白飼料等。因此，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥[3]、生物[4]等行業(yè)。若將這些生物活性成分加以利用，不僅解決資源浪費(fèi)、環(huán)保等問(wèn)題，還會(huì)提高經(jīng)濟(jì)效益，因此研究橘皮中黃色素的提取有重大意義。從當(dāng)前我國(guó)橘皮黃色素提取技術(shù)的現(xiàn)狀，概述不同的提取方法對(duì)黃色素提取率的影響，為橘皮的深度開發(fā)和黃色素的研究方向提供理論依據(jù)。

1 橘皮中黃色素

人工合成的色素，雖色澤鮮艷、性質(zhì)穩(wěn)定，但因含有偶氮化合物，有致癌作用，對(duì)人體健康產(chǎn)生極大的危害。天然色素色澤自然、安全性高、易被人體吸收、具有相當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)和醫(yī)療保健作用等優(yōu)點(diǎn)，已被世界許多國(guó)家使用[5]。橘皮黃色素是從柑橘果實(shí)中提取的一類安全性高、著色力強(qiáng)的天然色素，有非常高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功效，大范圍地應(yīng)用于食品行業(yè)和飲料行業(yè)。類胡蘿卜素是一種天然色素，具有抗衰老、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。而柑橘果皮是類胡蘿卜素積累的主要部位，通常果皮比果肉類胡蘿卜素含量高2.5～15倍，因此應(yīng)加大對(duì)橘皮中黃色素的提取，實(shí)現(xiàn)柑橘皮的綜合利用。

2 橘皮中黃色素的提取工藝

當(dāng)今科技創(chuàng)新的不斷發(fā)展，較之傳統(tǒng)的提取技術(shù)具有提取過(guò)程更便捷、提取率更高的特點(diǎn)。例如，應(yīng)用超臨界流體萃取法、超濾法、微波輔助萃取法、超聲波輔助提取法、吸附樹脂法、生物酶法等各種現(xiàn)代技術(shù)手段。將橘皮中黃色素提取常用的研究方法超聲波輔助提取法[6-7]、有機(jī)溶劑浸提法[8-10]、高壓提取法、索氏提取法、微波輔助萃取法[11]、超臨界流體萃取法[12-13]及其他方法等[14]作一綜述，便于后來(lái)研究者參考。

2.1 超聲波輔助提取法

謝桐等人[15]采用超聲輔助提取工藝研究對(duì)橘皮中黃色素的提取及優(yōu)化，選取4個(gè)因素料液比、乙醇的濃度、超聲提取時(shí)間、超聲提取溫度研究對(duì)吸光值的影響。再采用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法探討各因素在提取過(guò)程中對(duì)黃色素取得率的影響。結(jié)果表明，最佳提取工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，料液比1∶5，超聲時(shí)間45 min，超聲溫度70℃，最佳吸光度為0.773。

汪琢[16]通過(guò)超聲波提取法提取橘皮中的黃色素，探討黃色素提取過(guò)程中的影響因素，并通過(guò)單因素試驗(yàn)及正交法試驗(yàn)做分析研究。從而確定最佳提取工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，超聲時(shí)間45 min，料液比1∶10。

徐媛媛等人[17]采用超聲波乙醇提取橘皮黃色素的工藝，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法探討提取最佳條件，得出以下結(jié)論：乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%，料液比為1∶10，提取溫度為80℃，提取時(shí)間為30 min，超聲功率為200 W，黃色素的提取率最佳。

黃梅桂等人[18]以橘皮為試驗(yàn)材料，超聲波輔助法探索黃色素提取條件。選取因素料液比（A）、乙醇體積分?jǐn)?shù)（B）、超聲浸提溫度（C）、超聲浸提時(shí)間（D）4個(gè)單因素探究其對(duì)黃色素提取的影響，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法得出最佳提取條件。結(jié)果表明，當(dāng)超聲浸提溫度60℃，超聲浸提時(shí)間60 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)為95%，料液比為20∶1時(shí)橘皮中黃色素的提取率最佳。

2.2 有機(jī)溶劑浸提法

許朋等人[19]采用乙醇浸提獲得色素粗品，石油醚萃取純化得脂溶性橘皮色素作為研究。以橘皮為原料，選取料液比（A），乙醇體積分?jǐn)?shù)（B），浸提溫度（C），浸提時(shí)間（D）4個(gè)單因素對(duì)黃色素提取的影響，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法研究提取的最佳條件。結(jié)果表明，最佳條件為料液比1∶10，浸提時(shí)間24 h，浸提溫度50℃，乙醇體積分?jǐn)?shù)85%。

高文等人[20]采用以橘皮為試材，探索提取橘皮黃色素的最佳工藝條件。選取提取劑體積分?jǐn)?shù)、料液比、提取時(shí)間和提取溫度4個(gè)因素對(duì)黃色素提取的影響，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法研究提取的最佳條件。結(jié)果表明，當(dāng)所選用的提取劑乙醇體積分?jǐn)?shù)80%，提取溫度70℃，提取時(shí)間90 min，料液比1∶14。影響因素的主次順序?yàn)樘崛w積分?jǐn)?shù)>提取溫度>提取時(shí)間>料液比。

趙金和等人[21]以橘皮為原料，以乙醇作為提取劑提取橘皮黃色素，用可見紫外分光光度法測(cè)定色素的最大吸收波長(zhǎng)。結(jié)果表明，最佳提取工藝為以體積分?jǐn)?shù)99.7%的無(wú)水乙醇為浸提劑，料液比1∶8（g∶mL），溫度65℃，浸提時(shí)間5 h，pH值5.0。

2.3 高壓提取法

龐允等人[22]采用高壓法探討提取橘皮中黃色素。選擇影響黃色素提取率（%）的4個(gè)試驗(yàn)因素：乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、提取時(shí)間和提取溫度，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法確定得出最佳提取工藝條件。結(jié)果表明，乙醇體積分?jǐn)?shù)為5%，料液比為1∶10（g∶mL），提取時(shí)間40 min，提取溫度100℃。此時(shí)，橘皮中黃色素的提取率可以達(dá)到最大值為21.76%。

韋漢昌等人[23]采用高壓脈沖電場(chǎng)(PEF)輔助乙醇對(duì)梔子黃色素工藝的提取條件進(jìn)行了深入的探討。選取脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度、脈沖頻率、脈沖時(shí)間、溫度及溶提時(shí)間3個(gè)因素對(duì)黃色素提取得影響，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法研究提取的最佳條件。結(jié)果表明，脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度25 kV/cm，脈沖頻率6 Hz，脈沖時(shí)間4 s，提取溫度40℃，提取時(shí)間15 min。在此條件下，梔子黃色素取得率達(dá)到90.4%。

2.4 索氏提取法

汪清美等人[24]采用浸漬法、索氏提取法分別對(duì)橘皮中黃色素的提取進(jìn)行對(duì)照探索。通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法對(duì)研究提取的最佳條件。研究結(jié)論為95%乙醇為提取劑，50℃下浸漬3次，每次5 h，共需15 h；同等條件下，采用索氏提取法提取，在95℃水浴溫度下，僅需回流2 h，索氏提取法效果更佳。

傅春燕等人[25]采用以龍牙百合鱗莖（Lilium brownii var.viridulum）為研究對(duì)象，索氏提取法對(duì)其總黃酮的提取進(jìn)行了研究。方法優(yōu)化提取方法，在單因素試驗(yàn)的水平上，選取乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、提取時(shí)間3個(gè)因素對(duì)總黃酮提取率的影響，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法對(duì)研究3個(gè)因素提取的最佳條件。結(jié)果表明，當(dāng)提取時(shí)間90 min，料液比20∶100（g∶mL），乙醇體積分?jǐn)?shù)75%時(shí)，龍牙百合總黃酮取得率為3.815%±0.350%。

2.5 微波輔助萃取法

鄧濤[26]采用超聲波輔助法、微波輔助法及超臨界CO2萃取法對(duì)別對(duì)柑橘皮黃色素提取工藝進(jìn)行研究。選取單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法優(yōu)化法對(duì)提取各個(gè)因素的工藝參數(shù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，采用響應(yīng)面法優(yōu)化柑橘皮色素微波輔助提取工藝，得到最佳工藝條件為料液比1∶9（g∶mL），微波功率240 W，提取時(shí)間6 min，此條件下柑橘皮色素提取效果最好，測(cè)得柑橘皮色素的吸光度為0.765，其效果較好。

湯秀華等人[27]以玉米為原料，采用微波輔助萃取技術(shù)提取玉米中黃色素進(jìn)行研究。選取改變?nèi)軇?、玉米目?shù)、微波提取得溫度，微波提取時(shí)間共4個(gè)影響因素。采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法提取各個(gè)因素的工藝參數(shù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，95%乙醇為溶劑，料液比為10∶1，原料目數(shù)80目，浸提溫度70℃，提取時(shí)間11 min。在此條件下，提取液的吸光度可達(dá)0.658。影響因素的主次順序?yàn)闇囟?時(shí)間>目數(shù)。

2.6 其他

吳菲菲等人[28]研究以檸檬酸鈉為助劑，雪峰蜜橘為主要原料建立并優(yōu)化微切變-助劑互作技術(shù)提取橘皮中黃色素的工藝條件。選取檸檬酸鈉助劑量、提取劑乙醇的體積分?jǐn)?shù)、提取時(shí)間和提取溫度4個(gè)影響因素，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法研究提取的最佳條件。當(dāng)助劑添加量4%（m∶m），乙醇體積分?jǐn)?shù)85%（V∶V），提取時(shí)間2.5 h，提取溫度99℃，測(cè)得吸光度為0.545，而對(duì)照粗粉組吸光度為0.482。以檸檬酸鈉為助劑的微切變-助劑互作技術(shù)更省時(shí)、更方便、更有效。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著人們追求天然健康的理念加強(qiáng)，具有極大毒害作用的化學(xué)合成色素遭到了人們的棄用，而天然色素則被更多人推崇，作為橘皮中天然色素，黃色素也越來(lái)越得到了重視，其在食品工業(yè)、化工生產(chǎn)工藝、醫(yī)療的藥用價(jià)值越來(lái)越受到人們的關(guān)注。加強(qiáng)色素的提取開發(fā)利用研究已刻不容緩，隨著技術(shù)的進(jìn)步、研究的深入，更能推動(dòng)橘皮黃色素提取領(lǐng)域更好的發(fā)展，開發(fā)出以高效率、零污染、節(jié)約能源為目標(biāo)的橘皮黃色素提取工藝，是未來(lái)橘皮黃色素提取工藝發(fā)展的一個(gè)重要方向。結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行不斷的探索，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，橘皮的功能性研究將成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。