水溶性橘黃素的提取及穩定性研究

李妍，曹珂珂，王娣，許暉（蚌埠學院食品與生物工程系，安徽蚌埠233030）

水溶性橘黃素的提取及穩定性研究

李妍，曹珂珂，王娣，許暉
（蚌埠學院食品與生物工程系，安徽蚌埠233030）

研究水溶性橘黃素提取工藝及其穩定性，旨在促進水溶性橘黃素的綜合利用。通過單因素試驗和正交試驗確定從橘皮中提取水溶性橘黃素的最佳工藝：料液比1∶5（g∶mL），溫度50℃，提取時間2.0 h。在此最佳條件下，橘黃素提取液的吸光度值為2.661。穩定性試驗表明：溫度、金屬離子、常見食品添加劑、常見氧化劑對水溶性橘黃素影響不大。

水溶性；橘黃素；提取；穩定性

柑橘為柑橘屬、蕓香科、柑橘亞科果樹，柑橘亞科各屬原產于亞洲、大洋洲及非洲的熱帶、亞熱帶地區[1-3]。現代研究表明，柑橘皮中的主要成分為色素、纖維素、精油、果膠、黃酮類化合物等多種可供處理利用的提取成分[4]。其中柑橘皮黃色素是一類利用現代的生物化學分離方法提取而得到的重要的天然可食用色素，在柑橘果皮中所含有的天然色素中主要分為：親水性的水溶性色素和親油性的脂溶性色素二類[5]。橘黃素主要來源于柑橘皮中，如蜜橘、蘆柑等。橘黃素有脂溶性和水溶性之分，其中水溶性色素含量較脂溶性色素含量略高，其主要成分是類胡蘿卜素和檸檬烯，也含有豐富的維生素E和稀有元素硒（Se）[6]。橘黃素不僅是安全可靠的著色劑，還是良好的食品強化劑，同時其中含有的維生素E、稀有元素（Se）、類胡蘿卜素等具有一定的藥用價值，這些物質對于防止癌細胞生長（尤其是皮膚癌），減少DNA損傷，延緩細胞衰老和增強人體免疫力等方面都具有積極的作用[7]。因此，對于天然色素—橘黃素的研究，在醫藥、食品、日用化工等領域有著重要的意義與價值[8-10]。該實驗研究了從柑橘皮中提取水溶性橘黃素的提取工藝及水溶性橘黃素在不同條件下的穩定性。以此來提供更多的天然食用色素的選擇及對這種天然色素的生產方式及保存方式提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

橘皮：購于安徽歙縣；石油醚：江陰市五洋化工有限公司；抗壞血酸：陜西西安裕華生物科技有限公司；氯化鈣：杭州欣然化工有限公司；蔗糖、葡萄糖、硝酸、草酸等均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

SB-25-12DT超聲波清洗儀：昆山市超聲儀器有限公司；722紫外可見分光光度計：上海精密科學儀器有限公司；HH-1恒溫水浴鍋、CL-3250A磁力攪拌器：江蘇省金壇市榮華儀器有限公司；FA214電子天平：上海衡器總廠；RE-2000B旋轉蒸發儀：南京炳輝儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 水溶性橘黃素的提取工藝流程及操作要點[11-12]

操作要點：使用組織搗碎機使橘皮成1 mm均勻顆粒，準確稱量5 g鮮橘皮顆粒，采用蒸餾水浸提，抽濾得濾液，用石油醚分次萃取至石油醚層基本無色，合并萃取后的水層濃縮后以4 200 r/min轉速離心10 min，上清液冷凍干燥得水溶性橘黃素粗品。

1.3.2 水溶性橘黃素提取單因素試驗

（1）料液比的選擇

提取溫度50℃，浸提1 h，分別選擇料液比1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6（g∶mL），平行3次，在波長368 nm處測定水溶橘黃素提取液的吸光度值，根據測定結果選擇水溶性橘黃素提取料液比。

（2）提取時間的選擇

提取溫度50℃，料液比1∶4（g∶mL），分別選擇提取時間0.5 h、1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h，平行3次，在波長368 nm處測定水溶橘黃素提取液的吸光度值，根據測定結果選擇水溶性橘黃素提取時間。

（3）提取溫度的選擇

提取料液比1∶4（g∶mL），提取時間1 h，分別選擇提取溫度20℃、35℃、50℃、65℃、80℃，平行3次，在波長368 nm處測定水溶橘黃素提取液的吸光度值，根據測定結果選擇水溶性橘黃素提取溫度。

1.3.3 水溶性橘黃素提取正交試驗設計

根據單因素試驗結果以及相關文獻，設計出L9（33）正交試驗。考察時間、料液比、提取溫度對水溶性橘黃素提取的影響，提取條件優化正交試驗因素水平見表1。

表1 提取條件優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for extraction conditions optimization

1.3.4 水溶性橘黃素的穩定性研究[13-15]

（1）溫度對水溶性橘黃素穩定性的影響

取0.01 g/mL水溶性橘黃素溶液5 mL，分別置于30～100℃的恒溫水浴鍋中，靜置1 h，每隔5℃做一組對照試驗，在波長368 nm處測定吸光度值，平行3次。

（2）金屬離子對水溶性橘黃素穩定性的影響

采用0.1 mol/mL FeSO4、MgCl2、CaCl2、CuSO4、ZnCl2溶液各5 mL與0.01g/mL水溶性橘黃素溶液5 mL均勻混合。常溫下靜置30 min，在波長368 nm處測定吸光度值，平行3次。

（3）食品添加劑對水溶性橘黃素穩定性的影響

采用0.1 mol/mL NaCl、蔗糖、葡萄糖、淀粉溶液各5 mL與0.01 g/mL水溶性橘黃素溶液5 mL均勻混合。常溫下靜置30 min，在波長368 nm處測定吸光度值，平行3次。

（4）氧化劑對水溶性橘黃素穩定性的影響

分別采用0.1 mol/mL硝酸、草酸、維生素C、雙氧水溶液各5 mL與0.01 g/mL水溶性橘黃素溶液5 mL混合。常溫下靜置30 min，在波長368 nm處測定吸光度值，平行3次。

2 結果與分析

2.1 水溶性橘黃素提取單因素試驗

2.1.1 料液比對水溶性橘黃素提取影響

按照1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6（g∶mL）料液比，在溫度50℃的條件下浸提1 h，得到不同料液比對水溶性橘黃素提取的影響，結果見圖1。

圖1 料液比對水溶性橘黃素提取的影響Fig.1 Effect of solid-liquid ratio on water-soluble orange pigment extraction

由圖1可知，在料液比為1∶2～1∶6（g∶mL）時，隨著料液比的增長，水溶性橘黃素的吸光度值顯遞增趨勢，之后趨于穩定，從經濟角度考慮選擇料液比1∶4（g∶mL）為宜。

2.1.2 提取時間對水溶性橘黃素提取的影響

在溫度50℃，料液比1∶4（g∶mL）的條件下，分別以不同提取時間0.5 h、1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h對水溶性橘黃素進行浸提，得到不同提取時間對水溶性橘黃素提取的影響，結果見圖2。

圖2 時間對水溶性橘黃素提取的影響Fig.2 Effect of time on water-soluble orange pigment extraction

由圖2可知，提取時間為0.5～2.0 h，隨著提取時間的增長，水溶性橘黃素的吸光度值顯遞增趨勢，之后趨于平穩，因此選擇時間為1.5 h。2.1.3提取溫度對水溶性橘黃素提取的影響

在料液比1∶4（g∶mL）的條件下，在提取溫度分別為20℃、35℃、50℃、65℃、80℃條件下浸提1.5 h，得到提取時間對水溶性橘黃素提取的影響，結果見圖3。

圖3 溫度對水溶性橘黃素提取的影響Fig.3 Effect of temperature on water-soluble orange pigment extraction

由圖3可知，隨著提取溫度從20℃增加為65℃，水溶性橘黃素的吸光度值呈上升趨勢，因此選擇溫度為65℃為宜。2.2水溶性橘黃素提取正交試驗分析

2.2.1 水溶性橘黃素提取條件優化正交試驗

水溶性橘黃素提取條件優化正交試驗結果與分析見表2，方差分析見表3。

表2 提取條件優化正交試驗結果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiments for extraction conditions optimization

由表2可知，影響橘黃素提取效果的因素順序為A＞B＞C，即料液比＞提取時間＞溫度，綜合正交試驗結果及方差分析以及對成本及工藝簡化考慮。本次試驗最終確定最優工藝條件為A3B3C1，即料液比1∶5（g∶mL）、提取時間2.0 h、提取溫度50℃。在此最佳條件下，橘黃素提取液吸光度值為2.661。

表3 正交試驗結果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表3可知，料液比對橘黃素提取影響顯著，提取溫度及時間對橘黃素提取影響不顯著。

2.3 水溶性橘黃素的穩定性研究

2.3.1 溫度對水溶性橘黃素穩定的影響

取0.01 g/mL水溶性橘黃素溶液5 mL，分別置于30～100℃的恒溫水浴鍋中，靜置1 h，每隔5℃做一組對照試驗，平行3次，結果見圖4。

圖4 不同溫度對水溶性橘黃素的穩定影響Fig.4 Effect of temperature on the stability of water-soluble orange pigment

由圖4可知，水溶性橘黃素在30～80℃時較為穩定，表現為吸光度值變化較小。溫度在85～100℃時，水溶性橘黃素顏色加深并出現渾濁現象，表現為吸光度值增大。2.3.2金屬離子對水溶性橘黃素穩定性的影響

采用0.1 mol/mL FeSO4、MgCl2、CaCl2、CuSO4、ZnCl2溶液各5 mL與0.01g/mL水溶性橘黃素溶液5 mL均勻混合。常溫條件下靜置30 min，在波長368 nm處測定吸光度值，平行3次，結果見圖5。

圖5 不同金屬離子對水溶性橘黃素的穩定影響Fig.5 Effect of metal ion on the stability of water-soluble orange pigment

由圖5可知，不同金屬離子處理下，水溶性橘黃素均具有較好的穩定性，表現在對照的吸光度值為0.713，而不同金屬離子處理后水溶性橘黃素吸光度值在0.713～0.739范圍內，變化不明顯。

2.3.3 食品添加劑對水溶性橘黃素穩定性的影響

采用0.1 mol/mL NaCl、蔗糖、葡萄糖、淀粉溶液各5 mL與0.01 g/mL水溶性橘黃素溶液5 mL均勻混合。常溫條件下靜置30 min，在波長368 nm處測定吸光度值，平行3次，結果見圖6。

圖6 不同食品添加劑對水溶性橘黃素的影響Fig.6 Effect of food additives on the stability of water-soluble orange pigment

由圖6可知，不同食品添加劑處理下，水溶性橘黃素的吸光度值在0.943～1.028范圍內，而對照吸光度值為0.968。可見不同食品添加劑處理下，水溶性橘黃素較為穩定，基本不受影響。

2.3.4 氧化劑對水溶性橘黃素穩定性的影響

分別采用0.1 mol/mL硝酸、草酸、維生素C、雙氧水溶液各5 mL與0.01 g/mL水溶性橘黃素溶液5 mL混合。常溫條件下靜置30 min，在波長368 nm處測定吸光度值，平行3次，結果見圖7。

圖7 不同氧化劑對水溶性橘黃素的影響Fig.7 Effect of oxidants on the stability of water-soluble orange pigment

由圖7可知，氧化劑硝酸和草酸對水溶性橘黃素具有一定增色效應，吸光度值分別為1.083和1.074，對照吸光度值為0.979。而氧化劑維生素C和雙氧水對水溶性橘黃素的影響不大。

3 結論

初步考察影響提取水溶性橘黃素的因素為料液比（A）、提取時間（B）和溫度（C），通過單因素試驗確定本次試驗的所需要的水平取值范圍。通過正交試驗結果及方差分析得出最佳提取工藝為A3B3C1，即提取溫度50℃、料液比1∶5（g∶mL）、提取時間2.0 h。在此最佳條件下，橘黃素提取液吸光度值為2.661。同時在穩定性試驗中通過測定水溶性橘黃素在溫度、金屬離子、食品添加劑、氧化劑等因素影響下吸光度值的變化來檢測其穩定性，通過試驗證明水溶性橘黃素的穩定性良好，在不同的條件下，吸光度值變化幅度變化較小。水溶性橘黃素在氧化劑硝酸和草酸的作用下，其吸光度值有增加趨勢，可以此來開展對天然色素的色澤改變及優化的研究。

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Extraction technology and stability of water-soluble orange pigment

LI Yan,CAO Keke,WANG Di,XU Hui

(Department of Food and Biology Technology,Bengbu College,Bengbu 233030,China)

The extraction technology and stability of water-soluble orange pigment was studied to promote the comprehensive utilization of watersoluble orange pigment.Through single factor and orthogonal experiment,the optimized extraction condition was determined:solid-liquid ratio 1∶5 (g∶ml),temperature 50℃,extraction time 1.5 h.Under this condition,the absorbance value of orange extract was 2.661.Stability tests showed that the temperature,metal ion,common food additives and oxidants had little effect on water-soluble orange pigment.

water-soluble;orange pigment;extraction;stability

TQ028.3

A

0254-5071（2014）07-0122-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2014.07.028

2014-04-15

安徽省高等學校省級質量工程項目（20101091）

李妍（1982-），女，助教，碩士，研究方向為天然藥物的提取與分離純化。