紅蘿卜皮色素的提取方法及其酸堿指示劑的應用

吳雅琴，呂琳琳，孫宇銘，劉師嘉，吳 雪，王金銘

(鞍山師范學院 化學與生命科學學院，遼寧 鞍山 114007)

酸堿滴定法是化學分析的基本方法之一，其原理是用酸或堿標準溶液滴定具有相反酸堿性的性質，根據標準溶液的消耗量來計算被測物質的含量。而反應終點的判定一般用酸堿指示劑顏色突變來指示，所以對酸堿指示劑的制備與變色范圍探究尤為重要。酸堿指示劑通常包括人工合成染料、自然界天然色素和納米指示劑等[1]。

蘿卜是我國最重要的菜品，為高產量農作物。加工過程中會產生大量蘿卜皮等廢棄物，隨意丟棄會造成環境污染和資源浪費。本文通過單因素試驗對紅蘿卜皮色素的提取條件進行研究[2]，并測定了在不同pH值下的顯色情況。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

材料：新鮮紅蘿卜，采購于鞍山市鐵東區平安街惠天水果超市；試劑：乙醇、甲醇、冰醋酸、檸檬酸，以上試劑均為分析純儀器：鼓風干燥箱、HY-5型回旋式振蕩器、THZ-92A氣浴恒溫振蕩器、80-1D電動離心機、高速多功能粉碎機、恒溫磁力攪拌器、紫外可見分光光度計、分析天平。

1.2 紅蘿卜皮色素的提取試驗

1.2.1 材料預處理

紅蘿卜洗凈，取皮棄去果肉，將處理好的紅蘿卜皮放入50 ℃鼓風干燥箱中烘干，后放入高速多功能粉碎機中研磨成粉，密封干燥保存備用。

1.2.2 紅蘿卜皮色素的提取

準確稱取已處理好的紅蘿卜粉1.00 g于試管中，加入一定量提取劑，將試管放入THZ-92A氣浴恒溫振蕩器中在振蕩浸提一定時間，冷卻后，取上層清液備用。

1.3 指示劑的顯色反應

準確移取新制酸堿緩沖溶液5 mL于潔凈的試管中，然后逐滴滴加紅蘿卜皮指示劑，同時觀察試管中溶液顏色的變化。

1.4 pH試紙的制備及顯色情況

使用潔凈普通的白色濾紙，裁剪成長為5 cm寬為2 cm的長方形小紙片若干條。浸泡于紅蘿卜皮指示劑中，以直火加熱至原體積的十分之一，取出后晾干，得到粉紅色的濾紙[3]。將粉紅色濾紙浸泡于0.5 mol/L亞硫酸鈉溶液中，褪色至白色試紙后取出。

用玻璃棒蘸取新制的酸堿緩沖溶液點在制備好的pH試紙上，待顯色后，再與紅蘿卜指示劑的變色范圍進行比對[4]。

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 提取劑的選擇

圖1 不同提取劑的提取效果Fig.1 Extraction effect of different extractants

考察甲醇、冰醋酸、100%乙醇、80%乙醇、80%乙醇+5%檸檬酸(V(80%乙醇)∶V(5%檸檬酸)=5∶1)5種不同的提取劑的提取效果[5-6]。實驗結果表明，在這些溶劑中色素提取液呈現不同深淺的顏色，在酸性條件下有利于植物細胞壁的降解，有利于色素分子溶出。但過酸條件下也會對色素結構產生破壞。由圖1不同提取劑的提取效果可知，在這5種不同類型的提取劑中，吸光度值最高的提取劑為80%乙醇+5%檸檬酸，故以下實驗都采用80%乙醇+5%檸檬酸(V(80%乙醇)∶V(5%檸檬酸)=5∶1)為提取劑。

2.1.2 不同液料比的選擇

考察不同料液比的提取效果[7]。由圖 2可知，當提取劑體積的小于10 mL時，隨著體積的增加，吸光度值逐漸增長。隨后提取劑體積大于10 mL時，色素含量低，提取效果較差，吸光度值逐漸下降。其中當提取劑體積為10 mL時吸光度值達到最大，此時表明色素提取效果最佳。

圖2 不同液料比的選擇Fig.2 Selection of different liquid-to-material ratios

2.1.3 不同提取溫度的選擇

圖3 不同提取溫度的選擇Fig.3 Selection of different extraction temperatures

考察不同溫度的提取效果。由圖 3可知，隨著溫度的不斷升高，吸光度數值呈成線性增長趨勢，當溫度達到30 ℃時，吸光度值達到最高點。之后吸光度值會隨溫度的增加而減小，因為高溫會導致紅蘿卜皮色素結構被破壞，從而降低色素的提取率，因此，在30 ℃下提取色素的效果最好。

2.1.4 不同提取時間的選擇

考察不同提取時間的提取效果。由圖 4可知，在30～75 min時，隨著時間的不斷增長，吸光度值逐漸上升，當達到75 min時吸光度值最大，表明在該時間下色素的提取效果最佳。隨后隨著提取時間的增加，色素的結構受到破壞，導致吸光度逐漸減小。

圖4 不同提取時間的選擇Fig.4 Selection of different extraction times

實驗結果表明，最適宜的提取條件：提取劑為80%乙醇+5%檸檬酸(體積比為5∶1)，料液比為1∶10，提取溫度為30 ℃，提取時間為75 min。

2.2 pH試紙的顯色情況

配置pH值為1-14的溶液，將配置好的系列pH值溶液分別裝入貼有標簽的30mL白色滴瓶中備用。pH系列溶液配制完成后，便可以測試指示劑的顯色情況。

表1 pH試紙的顯色情況

從表1中可以看出，在不同pH值的溶液中加入該指示劑顯現出不同的顏色：pH值=1～3的溶液顯橘紅色，pH值=4～6的溶液中顏色由紅色逐漸變淺，pH值=7的溶液顯粉色，pH值=8～11的溶液顯草綠色，pH值=12～14的溶液顯黃綠色。

3 結論

根據實驗結果來看，紅蘿卜皮的變色明顯，隨著pH值的改變而發生鮮明的顏色變化。該指示劑在酸性條件下制成，尤其對堿性溶液效果更為顯著。性質穩定，可長期作為指示劑保存。所以紅蘿卜皮可作為一種植物酸堿指示劑。

本實驗利用植物色素制取酸堿指示劑，材料易得，操作簡單[8]?？梢胫袑W化學第二課堂 ,增強學生對酸堿指示劑的理解，培養學生學習化學的興趣和動手能力[9]。總的來說，紅蘿卜皮作為酸堿指示劑有很大的發展空間，值得推廣。