超聲波輔助提取紅棗棗皮紅色素的工藝研究

劉紅霞 劉圓圓 許美秋 仝瑞建 趙旭升

【摘 要】紅棗作為我國的特產(chǎn)，被人們稱贊為“天然的維生素丸”，屬于藥食同源食物。紅棗棗皮紅色素是天然色素，因其安全無毒副作用而成為國內(nèi)科研人員的研究熱點。本文以新疆和田紅棗為原料，采用超聲輔助堿提取法提取棗皮紅色素，以0.2mol/L為提取劑，采用單因素試驗確定提取最佳工藝。最佳工藝為：料液比為1：20，粒度40目，提取功率為最大功率950W的60%（570W），提取時間為60min，提取溫度為60℃。本文較為系統(tǒng)的研究了紅棗棗皮紅色素的提取工藝，以期為紅棗紅色素的合理開發(fā)利用提供理論依據(jù)和參考。

【關鍵詞】紅棗棗皮紅色素；提取；超聲波

中圖分類號： TS255.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）20-0105-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.045

【Abstract】Jujube，as a specialty of China，has been praised as a "natural vitamin pill" and belongs to the homologous food of medicine and food.Jujube red pigment is a natural pigment， which has become a research hotspot for domestic researchers because of its safety，non-toxic side effects. In this paper， Xinjiang Hetian jujube was used as raw material to extract jujube red pigment by ultrasonic assisted alkali extraction method， and 0.2mol/L was used as extractant. The best extraction process was determined by single factor experiment. The optimum process is as follows： the ratio of material to liquid is 1：20，the particle size is 40 mesh， the extraction power is 60%（570W） of the maximum power of 950W，the extraction time is 60min，and the extraction temperature is 60°C.This paper systematically studied the extraction process of jujube red pigment from jujube，in order to provide theoretical basis and reference for the rational development and utilization of red jujube red pigment.

【Key words】Jujube red pigment；Extraction；Ultrasound

紅棗為鼠李科植物，棗的成熟果實與桃、李、栗、杏并稱為我國古代五果。始載于本經(jīng)，在我國已有4000年栽培史[1-4]。中國的草藥書籍《本經(jīng)》中記載到，紅棗味甘性溫，有補中益氣、養(yǎng)血安神、緩和藥性的功能，而現(xiàn)代的藥理學研究表明，紅棗含有蛋白質(zhì)、糖類、有機酸、維生素A、維生素C、多種微量鈣以及氨基酸等豐富的營養(yǎng)成分，具有鎮(zhèn)靜、催眠、降血壓、保肝、抑癌、抗突變等作用[5]。紅棗棗皮中的色素是一種天然色素，色澤鮮艷，可廣泛應用于食品、醫(yī)藥與化妝品等行業(yè)，具有廣闊的應用前景[6-7]。因此，從棗皮中提取紅色素對研究紅棗有重要的意義。大量研究表明，與溶劑提取相比，聲波能產(chǎn)生高速、強烈的空化效應和攪拌作用，破壞植物細胞，使溶劑利于滲透到植物組織細胞中，增加有效成分在溶劑中的溶解度，縮短提取時間，提取效率更高[8-10]，因此本文通過超聲波輔助堿提取法提取紅棗棗皮紅色素，為工業(yè)化開發(fā)生產(chǎn)棗皮紅色素提供理論依據(jù)。

1 材料與儀器

1.1 材料

新疆和田紅棗；NaOH：分析純

1.2 儀器

SYG-2數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州朗越儀器廠；FW-400A傾斜式高速萬能粉碎機：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；BPG-9070A精密鼓風干燥箱：上海一恒科學儀器有限公司；SCIENTZ-ⅡD超聲波細胞粉碎機：寧波新芝生物科技股份有限公司；UV-5100B紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；真空冷凍干燥機。

2 方法

2.1 原料的前處理

選擇飽滿完整的紅棗，將棗用清水清洗干凈，沸水煮5min，立即放入冷水中除去果肉，棗皮在40℃烘干至恒重，用粉碎機粉碎。

2.2 提取

以0.2mol/L的NaOH溶液為提取劑，將提取原液稀釋100倍，以測定稀釋提取液的吸光度為標準來逐步選擇確定超聲波提取的時間、功率、原料粒度和料液比。

2.2.1 提取時間的選擇確定

稱取紅棗棗皮粉末，每份5g，粒度40目，固定超聲波提取溫度為60℃，0.2mol/LNaOH作提取劑，料液比為1：20，超聲功率為60%，分別用超聲波處理10min，20min，30min，40min，50min，60min，70min，80min，90min，考察超聲波處理時間對提取效果的影響，將原液稀釋10倍和100倍，測定其在340nm的吸光度，實驗重復三次，取平均值。

2.2.2 超聲功率的選擇確定

稱取紅棗棗皮粉末，粒度40目，固定超聲波提取溫度為60℃，0.2mol/LNaOH作提取劑，料液比為1：20，超聲時間60min，超聲功率為10%，20%，40%，60%，80%，考察超聲功率對提取效果的影響，將原液稀釋100倍，測定其在340nm的吸光度，實驗重復三次，取平均值。

2.2.3 原料粒度的選擇確定

稱取紅棗棗皮粉末，原料粒度為20目，40目，60目，80目，固定超聲波提取溫度為60℃，0.2mol/LNaOH作提取劑，料液比為1：20，超聲時間60min，超聲功率為60%，考察原料粒度對提取效果的影響，將原液稀釋100倍，測定其在340nm的吸光度，實驗重復三次，取平均值。

2.2.4 料液比的選擇確定

稱取紅棗棗皮粉末，粒度40目，固定超聲波提取溫度為60℃，0.2mol/LNaOH作提取劑，料液比為1：10，1：20，1：30，1：40，1：50，超聲時間60min，超聲功率為60%，考察超聲功率對提取效果的影響，將原液稀釋100倍，測定其在340nm的吸光度，實驗重復三次，取平均值。

3 結果與分析

3.1 超聲波處理時間對提取效果的影響

準確稱取過40目紅棗棗皮粉末5g，以0.2mol/LNaOH作提取劑，料液比為1：20，超聲功率為60%，超聲溫度為60℃，超聲波提取0-90min，試驗結果如圖1，提取時間在60min前，吸光度隨著提取時間的延長而升高，之后隨著提取時間的延長而降低。根據(jù)朗伯-比爾定律[11-12]可知，吸光度與吸光物質(zhì)的濃度成正比，由此可見，超聲提取棗皮紅色素的最佳超聲提取時間為60min，其OD值為0.941。

3.2 超聲功率對提取效果的影響

稱取過40目紅棗棗皮粉末5g，以0.2mol/LNaOH作提取劑，料液比為1：20，在超聲功率為10%，20%，40%，60%，80%下提取60min，試驗結果如圖2所示，當超聲功率為60%時，其吸光值最大，OD值達到1.373，由此表明，最佳超聲功率為60%。

3.3 原料粒度對提取效果的影響

將紅棗棗皮粉末分別20目、40目、60目、80目，并取不同粒度粉末各5g，以0.2mol/LNaOH作提取劑，料液比為1：20，超聲波提取溫度60℃，超聲時間60min，超聲功率為60%，測定不同粒度下，對棗皮紅色素提取效率的影響。試驗結果如圖4所示，隨著目數(shù)增加，其吸光度值不斷升高，當粒度為40目時，其吸光值最大，當高于40目時，其吸光值不斷降低。表明當粒度為40目，其OD值最高，達到0.968，此時棗皮紅色素提取效率最高。

3.4 料液比對提取效果的影響

準確稱取過40目棗皮粉末5g，分別加入不同體積的0.2mol/LNaOH作提取劑，使其料液比分別為1：10，1：20，1：30，1：40，1：50，在超聲功率為60%下，60℃超聲60min，測定不同料液比下，對棗皮紅色素提取效率的影響。試驗結果如圖4，當料液比為1：20時，其吸光值最大，達到1.026，表明1：20為其最佳的料液比，此時棗皮紅色素提取效率最高。

4 結論與討論

本試驗采用超聲波輔助堿提取法提取棗皮紅色素，研究了不同超聲波處理時間、超聲波功率、超聲波溫度、料液比對提取效果的影響，并采用單因素試驗確定了棗皮紅色素提取的最佳工藝條件。棗皮紅色素提取最佳工藝為：以0.2mol/LNaOH作提取劑，料液比1：20，粒度40目，提取功率為最大功率950W的60%（570W），提取時間60min。利用超聲波輔助提取法耗時少，而且它能強化浸取過程，降低能源、溶劑的消耗以及廢物的產(chǎn)生，同時可以提高產(chǎn)率和提取物的純度，符合當今綠色發(fā)展的要求，是一種有良好發(fā)展前途的新工藝。進而推動整個紅棗產(chǎn)品步入健康、高速、高效的良性發(fā)展軌道。

【參考文獻】

[1]田建華.本草綱目彩色圖集：精編珍藏版[M].河北科學技術出版社，2007.

[2]Li J W，F(xiàn)an L P，Ding S D，et al.Nutritional composition of five cultivars of chinese jujube[J].Food Chemistry，2007，103（2）：454-460.

[3]Chi A，Kang C，Yan Z，et al.Immunomodulating and antioxidant effects of polysaccharide conjugates from the fruits of Ziziphus Jujube，on Chronic Fatigue Syndrome rats[J].Carbohydrate Polymers，2015，122：189-196.

[4]陳貽金，唐云龍，陳謨林等.棗樹實用新技術[M].北京：中國科學技術出版社，1993.

[5]陳海華，李海萍，王星明.微波輔助提取紅棗紅色素及其穩(wěn)定性的研究[J].食品研究與開發(fā)，2009，30（7）：181-185.

[6]游鳳，黃立新，張彩虹，等.紅棗紅色素的研究進展[J].中國食品添加劑，2012（4）：223-230.

[7]Zheng A R， Shao P L， Guo X D， et al. Structure preliminary identification and antioxidant activity of red pigment from jujube peel[J]. Food Science and Technology， 2016.

[8]付凱卿，曹艷萍.棗皮紅色素的提取及穩(wěn)定性研究[J].中國乳業(yè)， 2001（1）：9-11.

[9]孫靈霞.木棗棗皮紅色素的提取工藝及其穩(wěn)定性研究[D].陜西師范大學， 2005.

[10]吳紹武，劉章武，唐婧苗，等.微波輔助提取紅棗紅色素的研究[J].食品研究與開發(fā)，2010，31（5）：54-57.

[11]蘇海霞，張朝暉，趙小燕，等.太赫茲譜定量測試中朗伯比爾定律表征形式分析[J].光譜學與光譜分析，2013，33（12）：3180-3186.

[12]包東東，張燕.利用微波超聲波技術提取紅棗紅色素的工藝研究[J].科技創(chuàng)新與應用2012，6.