微波法輔助提取臍橙皮色素工藝優化

張熊祿，謝生輝，賴俊杰

(贛南師范學院 江西省有機藥物化學重點實驗室，江西 贛州 341000)

微波法輔助提取臍橙皮色素工藝優化

張熊祿，謝生輝，賴俊杰

(贛南師范學院 江西省有機藥物化學重點實驗室，江西 贛州 341000)

通過單因素及正交試驗，研究微波輔助法提取臍橙皮色素的優化條件，結果表明：微波法輔助提取的最佳條件為提取劑為水、液固比80:1(mL/g)、功率260W、提取時間150s。所得工藝參數準確，可應用于臍橙皮色素提取生產。

微波；臍橙皮色素；提取

隨著科學技術的發展和人類對自身健康的重視，天然色素完全取代人工合成色素是大勢所趨，因為天然色素使用安全無毒，穩定性能良好、色調自然、顏色逼真且具有相當的營養和醫療保健作用[1-5]。臍橙為中國第一大水果資源，如能從臍橙果皮中經濟有效地提取天然色素，其工業價值將非常可觀。

從天然植物中提取其有效成分的傳統方法有溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法及升華法等。針對天然植物有效成分傳統提取技術能耗與物耗大、雜質多、效率低的狀況，近年來一些新型分離技術[6-9]已開始引入藥用植物有效成分提取的過程中。許多研究結果表明，與傳統技術相比，這些新技術的引入具有產率高、純度高、速度快、物耗能耗少等特點[10]。本研究采用微波處理從贛南臍橙皮中提取天然色素，并用正交試驗優化其最佳提取工藝條件，期望為贛南臍橙的綜合開發利用提供相應的依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

臍橙產于贛南。

無水乙醇、丙酮、石油醚(均為分析純) 天津市科密歐化學試劑有限公司。

7200型可見分光光度計 上海第三儀器分析廠；WP650D型微波爐 三樂電氣公司。

1.2 方法

鮮臍橙洗凈后用小刀削下外果皮，再用手剝下中果皮，分別晾干。將晾干的中果皮切成碎塊(1 m m× 1mm)，備用。

稱取0.5g切碎的臍橙皮，置于100mL圓底燒瓶中，加入40mL溶劑，在不同的條件下微波處理，過濾，收集提取液，測其吸光度。綜合考慮，試驗以溶液吸光度為指標，選擇對提取率影響較大的幾種因素：溶劑種類、提取時間、微波功率、液固比，分別做單因素試驗和正交試驗。

1.3 臍橙皮紅色素最大吸收波長的確定

參照文獻[6]方法在330～380nm波長范圍內測定臍橙皮紅色素的吸光度，結果見圖1。臍橙皮紅色素的最大吸收波長為335nm。本實驗均以此為標準吸光度來確定臍橙皮色素的提取率。

圖1 臍橙皮色素的光譜特征Fig.1 Spectral characteristics of pigment from navel orange skin

2 結果與分析

2.1 微波時間對色素提取率的影響

圖2 微波時間對臍橙皮色素提取率的影響Fig.2 Effect of extraction time on extraction rate of pigment from navel orange skin

固定微波功率260W，以水作為提取劑，考察微波處理時間在60～240s[11]范圍內對臍橙皮色素提取率的影響，結果見圖2。紅色素的提取率隨時間的增加而增大，但當超過120s時，又有下降的趨勢，原因是由于臍橙皮色素在長期高溫條件下不穩定，因此適宜的微波時間為120s左右。

2.2 微波功率對色素提取率的影響

圖3 微波功率對提取率的影響Fig.3 Effect of microwave power on extraction rate of pigment from navel orange skin

在以水作為提取劑，微波處理時間120s條件下，考察微波功率對色素提取率的影響，結果見圖3。隨著微波功率的增大，臍橙皮色素的提取率逐漸增大，但微波功率大于260W色素提取率有減小的趨勢。這可能是由于臍橙皮色素在熱條件中不夠穩定的原因所致，因此選擇微波功率260W。

2.3 提取溶劑的選擇

取0.5g臍橙皮分別置于相同體積的40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、丙酮、石油醚和水中，在260W功率條件下提取120s，過濾，取1mL浸提液，用相應萃取劑稀釋相同的倍數，定容50mL，于最大波長處測吸光度，結果見表1，可知用水提取的效果最佳，本研究選擇水作為提取劑。

表1 不同溶劑對色素提取率的影響Table1 Effect of solvent type on extraction rate of pigment from navel orange skin

2.4 液固比對色素提取率的影響

圖4 液固比對臍橙皮色素的影響Fig.4 Effect of material-liquid ratio on extraction rate of pigment from navel orange skin

在以水作為提取劑、微波處理時間120s、微波功率260W條件下，考察液固比(mL/g)對色素提取產生的影響，結果見圖4。隨著液固比的增大，臍橙皮色素的濃度也逐漸增大，但超過80:1時基本保持不變，說明在此時色素已基本提取完全；隨著液固比的進一步增加，臍橙皮色素吸光度(提取率)并未增大，因此，初步確定最佳液固比為80:1(mL/g)。

2.5 微波輻射法的正交試驗

表2 L9(33)正交試驗因素水平表Table2 Factors and levels of orthogonal experiments

表3 微波處理法提取臍橙皮色素L9(33)正交試驗設計及結果Table3 Design and results of orthogonal experiments for microwaveassisted extraction of pigment from navel orange skin

在單因素試驗基礎上，選擇對臍橙皮色素提取率有較大影響的微波功率、液固比、提取時間做正交試驗[12]，結果見表3。根據極差分析，各因素對色素提取率的影響大小順序為B＞C＞A；最佳工藝條件為A2B1C3，即微波功率260W、液固比80:1(mL/g)、提取時間150s。

3 討論與結論

微波處理法提取具有省時、快速、節能和節省溶劑等優點，相對于傳統的提取方法，其時間縮短了240倍左右。結果表明，微波提取的最佳條件為微波功率260W、提取時間150s、液固比80:1(mL/g)。

提取功率過大時，色素提取率略有下降，原因是臍橙皮色素在高溫條件下會發生分解[12-15]，而提取時間過長臍橙皮有焦化現象，色素提取率也會下降，液固比超過80:1(mL/g)時，提取率基本不變，是由于臍橙皮中色素已提取完全。

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Microwave-assisted Extraction of Pigment from Orange Skin

ZHANG Xiong-lu，XIE Sheng-hui，LAI Jun-jie
(Key Laboratory of Organo-pharmaceutical Chemistry of Jiangxi Province, Gannan Normal College, Ganzhou 341000, China)

The optimal microwave-assisted extraction conditions of pigment from navel orange skin were explored by single factor and orthogonal experiments. Results showed that the optimal extraction conditions were material-water ratio of 1: 80 (g/ mL), microwave power of 260 W, microwave extraction time of 150 s. The achieved processing parameters were accurate and could be applied to produce pigment from orange skin.

microwave；navel orange skin pigment；extraction

TS255.1

A

1002-6630(2010)22-0286-03

2010-07-07

“十一五”國家科技支撐計劃項目(2007BAD6IB00)

張熊祿(1955—)，男，教授，研究方向為有機化學、有機合成及天然產物提取。E-mail：x.i.o.g@126.com