橘皮黃色素的提取及其性能研究

趙金和，鄧衍波，蘭翠玲，羅志榮

（廣西百色學院， 廣西 百色 533000）

研究表明：隨著社會科學技術的進步與發展，科學家對天然食用色素的研究水平日漸深入，研究技術方法也日趨成熟，科學家不斷研究發現出一些新的天然食用色素的功能性，并廣泛應用于藥學、食品加工工藝、保健品等行業。在人類社會快速飛躍進步的今天，人類越來越關注食品安全，對天然色素的保健及營養價值的意識也在不斷增強，人們追求的是安全無公害的食品。從橘皮中提取黃色素是一種重要的天然色素，其主要組成是檸檬烯與類胡蘿卜素的混合物，還富含維生素E和稀有元素硒（Se）［1,2］，這些物質對于防止癌細胞的生長，延遲細胞衰老和增強人體免疫力均有很好的作用，所以柑橘皮色素不僅是單純的著色劑，還是食品的強化營養劑、香味劑和保健食品的重要配料之一。

合成色素具有著色力強，色調多樣，色澤鮮艷等優點。但是它具有毒性，合成色素中含有大量的砷、鉛、銅、苯酚、苯胺、乙醚、氯化物和硫酸鹽等毒性物質，它們對人體造成的危害是不可估量的，輕則腹瀉，重則致癌。新的天然安全色素取代合成色素成為當下的嚴峻形象，中國食品安全問題層出不窮，全球食品安全危機也逐漸顯現。

近年來化學合成色素的品種和數量逐漸減少。天然色素安全可靠、色澤自然，不少品種兼有營養和藥理作用而受到人們青睞。因此，尋求和開發利用天然色素資源已成為人們日益關注的課題，這對保護人民的健康及食品工業的發展具有重要意義［3-5］。橘皮提取的黃色素歷來被視為一種重要的保健中草藥，具有理氣健脾、去濕化痰的功用，可治療胸腔漲悶、食少吐瀉、咳嗽多痰等癥。柑橘皮色素可用來制成保健品和食品著色添加劑。提高橘皮中黃色素的提取率及穩定性，對發展綠色食品工業是十分重要的［6-8］。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

市場上新鮮的橘子。

1.2 儀器

721型可見分光光度計（上海菁華科技儀器有限公司），JA5003型電子天平（上海精科），索氏提取器（北京精細儀器廠），減壓蒸餾裝置，恒溫水浴鍋（上海精科），PH計（PHS—3C 上海精科），抽濾器。

1.3 試劑

無水乙醇、氯化鈉、30%H2O2、CCl4、葡萄糖、結晶氯化鈣、乙醚、甲醇、蔗糖等，均為分析純（AR）；另外還有pH=10的NaOH溶液、pH=3的HCl溶液、離子濃度為2 mol/L的鈉、鉀、鎂、鈣、鐵等離子溶液、H2O2和KHSO3溶液等。

1.4 色素的提取

橘皮樣品經過烤箱烘干或者曬干后，碾磨粉碎成橘皮粉，橘皮粉倒入干凈的燒杯中，以不同的物料比、用不同浸提劑、在不同的浸提溫度、提取時間浸提后用抽濾器抽出浸提液，再用浸提劑溶液對殘渣浸提2次，合并3次浸提液，抽濾，得黃色液體，測溶液吸光度；用提取的色素溶液分別做其他性質實驗。

2 結果與分析

2.1 色素的紫外可見吸收光譜

用蒸餾水溶解適量色素，以721可見分光光度計在340~470 nm范圍內測定測其吸光度，得色素最大吸收光譜。

圖 1結果顯示：該色素在370 nm處有特征吸收峰。因此以370 nm作為提取工藝條件的最佳吸收波長。

圖1 橘皮黃色素紫外可見吸收光譜圖Fig.1 UV-visible absorption spectrogram of the yellow pigment from orange

2.2 浸提劑的選擇

橘皮黃色素可溶于不同的有機溶劑中，但是有些具有一定的毒性（如醚類、酯類等有機溶劑）。因此，可選取無水乙醇和蒸餾水作為提取黃色素的浸提劑。按提取工藝流程，稱取適量橘皮放入錐型瓶，分別向錐形瓶中加入等體積的無水乙醇和蒸餾水提取劑，在溫度為40 ℃的水浴中浸漬4 h，料液比為1︰8 ( g / mL ) ，所浸提的浸提液在用分光光度計測定其在波長為370 nm的吸光度。所測定結果如下表 1。

表1 不同浸提溶液對黃色素吸光度的影響Table 1 Effect of different extracts on absorbance of the yellow pigment from orange

由上述表 1 可知，用無水乙醇作為浸提液所提取的橘皮黃色素溶液，其吸光度為 0.958，吸光度值比蒸餾水大，容易分析，而且溶液顏色清晰均勻、透明清澈；用蒸餾水作為提取劑，蒸餾水屬于極性物質，其極性非常強，從而使色素細胞內的大量水溶性物質溶出（如糖類、蛋白酶累、酚類物質），導致所提取出的黃色素提取液渾濁不透明。因此，無水乙醇是作為提取黃色素的最佳提取劑。

2.3 正交試驗

以體積分數99.7%的無水乙醇為浸提劑，浸提溫度，浸提時間，物料比和pH值這4個因素的4個水平進行4因素4水平的正交試驗（如表2），試驗結果如表3所示。

表2 不同浸提溶液對黃色素吸光度的影響Table 2 L16 (45) orthogonal test of the yellow pigment from orange

表3 橘皮黃色素正交試驗L16(45)結果Table 3 Orthogonal L16 (45) results of the yellow pigment from orange

由表3正交試驗結果顯示：以體積分數99.7%的無水乙醇為浸提劑，準確稱取16份橘皮粉末，按正交表作試驗所得的浸提液過濾后，濾液稀釋到相同倍數后，用721紫外可見光分光光度計在370 nm波長下測吸光度，以吸光度為考核指標，進行級差分析，由表3可知，各因素影響順序是D>B>A>C，最佳組合為A1B1C4D2，即以體積分數99.7%的無水乙醇為浸提劑，料液比為1 g：8 mL，溫度為65 ℃，浸提時間5 h，pH值為5.0時提取效果最好。

2.4 橘皮黃色素對光的穩定性

將索氏提取裝置中的色素提取液溶液分別在室內自然光下和室外日光放置3 h，每隔30 min測定其在370 nm處的吸光度(記為A370)。其影響分別見圖2與圖3。

圖2 日光對色素的影響Fig.2 Effect of sunlight on the yellow pigment from orange

圖3 自然光對色素的影響Fig.3 Effect of natural light on the yellow pigment from orange

由圖2和圖3結果表明：日光和室內自然光對色素的色澤基本沒有影響，溶液的吸光度基本不變，說明色素的耐光性強，固無需避光保存。

2.4 色素的溶解性

分別向7份色素膏(少許)中加入4 mL的pH=10的NaOH溶液、pH=3的HCl溶液、水、甲醇、乙醇、乙醚、CCl4，觀察色素膏在不同物質中的溶解性及其顏色變化，結果見表4。

由表4知：橘皮黃色素易溶于極性的物質中，不溶于非極性物質或者是弱極性液體物質中，易溶于極性物質的液體中。

表4 色素在不同物質中的溶解性Table 4 The solubility of yellow pigment in different materials

2.5 pH對色素的色澤及吸光度的影響

取適量上述索氏提取的過程中的提取液樣品，用NaOH，HCl分別調節不同的pH色素提取液，觀察其顏色，并在370 nm 處測其吸光度(表5)。

表5 pH與橘皮黃色素的顏色及吸光度的關系Table 5 The relationship of pH and yellow pigment color and absorbance

2.6 氧化劑和還原劑對色素穩定性的影響

配制一系列含有不同濃度的H2O2和KHSO3的色素溶液，在370 nm 處分別測定不同時間的吸光度，表6結果顯示：隨著H2O2濃度的增加，吸光度略有升高；而隨著KHSO3濃度的升高，吸光度略有下降。

表6 氧化劑、還原劑對色素穩定性的影響Table 6 Effect of oxidant and reducing agent on the stability of the yellow pigment from orange

2.7 金屬離子對色素的影響

將5份適量的橘黃色素溶液移入到容量瓶中，再分別向容量瓶中加入離子濃度為2 mol/L的鈉、鉀、鎂、鈣、鐵離子，分別對容量瓶標識好標簽，將其充分振搖，靜止8 h后用分光光度計測其在370 nm處的吸光度，結果見如下表7。

表7 金屬對色素的Table 7 The impact of metal ions on the yellow pigment from orange

上述表7結果表明：各種離子對色素的吸光度都產生一定的影響，鎂、鈣、鐵離子對其影響較大。鐵離子致使色素變成深棕紅色，故色素應避免與鐵離子接觸，運輸保存不能用鐵罐裝載。

2.8 常用食品添加劑對色素穩定性的影響

取少量色素溶解，分別加入不同濃度的蔗糖，葡萄糖，氯化鈉，檸檬酸，用蒸餾水定容至50 mL，在370 nm下測定其吸光度，結果見表8。

表8 常用食品添加劑對色素穩定性的影響Table 8 Effect of common food additives on the stability of the yellow pigment g/L

由表8知：上述食品添加劑對色素影響都不大。葡萄糖和食鹽使色素溶液的吸光度稍微升高，而蔗糖和檸檬酸使色素溶液吸光度稍微降低。總體上基本對色素溶液的顏色無影響。

3 結論與展望

3.1 結論

本實驗分別用蒸餾水和乙醇作為提取橘皮黃色素浸提劑，經過對比研究：乙醇是作為提取黃色素的最佳浸提劑。并用分光光度法測定黃色素的吸收光譜特性，確定其最大吸收值，并以此最大吸收光度值分析研究色素的物化性能和穩定性等。如pH、溫度、金屬離子、有機酸、氧化劑、還原劑等對色素穩定性的影響。實驗結果顯示：橘皮黃色素在波長為370 nm有最大吸收峰值。可見分光光度法具有快捷、準確等優點。黃色橘皮提取的色素在水中和弱酸、弱堿溶液中溶解性好。最佳提取工藝條件：體積分數99.7%的無水乙醇為浸提劑，料液比為1 g︰8 mL，溫度為65 ℃，浸提時間5 h，pH值為5.0時提取效果最好。

3.2 展望

我國是一個盛產橘子水果的超級大國，但是在橘皮的應用技術及對色素的研究發展正處在發展起步階段，水平較低。橘皮黃色素中富含有許多醫療方面的稀有微量元素，加強對橘皮色素的提取，研究其物化性能，可以提高在工藝生產的產率，在化工生產工藝、醫療、食品工業有著重大意義。改善色素生產工藝，采用科學技術是非常必要的。加強色素的開發研究已刻不容緩，在未來的化工及生物技術上，我國的研究專家們應加強技術改良，并在工業生產推廣提高更為廣闊的市場前景和經濟價

值。隨著食品工業不斷發展與壯大，天然色素的開發與利用越來廣泛，我國應該好好把握機會，不斷增強色素學術研究，加強科學管理，改善生產工藝條件，生產出更安全更有效的天然色素。

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