海藻色素的提取工藝及其穩(wěn)定性

林國榮，蔡琳琳

莆田學院環(huán)境與生物工程學院，福建省新型污染物生態(tài)毒理效應與控制重點實驗室（莆田 351100）

海藻（Sargassum）是生長在海中的藻類，是一種低等隱花植物[1]。海藻從形體上可分為兩種類型：大型海藻和微藻。常見的大型藻類主要有海帶、紫菜、裙帶菜、石花菜、馬尾藻[2]。全世界的海藻約4 100種，我國沿海廣泛分布的紫菜就是其中一種[3]。近些年，從海藻中提取了許多生物活性物質，如抗癌、抗氧化、抗輻射物質和免疫調節(jié)劑[4]等。它們具有天然、獨特的優(yōu)點，被廣泛應用于醫(yī)學、食品、化學等行業(yè)，是海洋生物活性物質開發(fā)和提取的熱點[5]。

食品工業(yè)中常用的色素有兩種類型：合成色素與天然色素。因為合成色素具有一定的毒性，在食品工業(yè)中的運用受到限制，人們越來越傾向于用天然色素。中國的植物資源十分豐富，大量的新型植物色素正在被研究和使用，我國如今已有80余種天然色素[6]，其中大部分是由陸生植物中提取的。由于陸地植物易受季節(jié)、天氣和地理因素的影響，因此難以通過從陸地植物中提取天然色素來滿足市場需求。因而，在研發(fā)新的天然色素資源時，海藻引起了人們的重視。海藻具有比陸生植物更高的色素含量，并且含有陸生植物沒有的特征色素巖藻黃素[7-12]。近年來，由于技術和方法的不斷改進和發(fā)展，使海藻色素的提取、分離與鑒定的研究日益深入，應用的材料日益廣泛，應用范圍也不斷擴大。海藻中的色素具有多種功能，且性質特別，含量較高，有著良好的發(fā)展前景[13]。

試驗以紫菜為試驗材料，通過考察提取劑種類、料液比、提取溫度、提取時間等因素對海藻色素提取效果的影響，得到海藻色素提取的最佳工藝條件；并在酸堿環(huán)境、氧化劑、還原劑、不同溫度、光照的處理下，測定海藻色素的含量變化情況，研究環(huán)境因素對海藻色素穩(wěn)定性的影響。

1 材料與儀器

1.1 供試材料

以市售紫菜為試驗材料，選用厚度、質量基本一致，表面無機械損傷的紫菜，置于80 ℃恒溫干燥箱中烘干至恒質量，待測相關指標。

1.2 主要試劑、儀器與設備

無水乙醇、石油醚、乙酸乙酯、鹽酸、氫氧化鈉、大孔樹脂HZ-818、30%過氧化氫、亞硫酸鈉，均為國產(chǎn)分析純，購于國藥集團化學試劑有限公司。

TU-1810型紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；AR124CN型電子天平，奧豪斯儀器有限公司；ST3100型pH計，奧豪斯儀器（常州）有限公司；DK-S26型電熱恒溫水浴鍋，上海森信實驗儀器有限公司；DGG-9053A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海森信實驗儀器有限公司；RV10型旋轉蒸發(fā)儀，德國IKA公司；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿有限公司。

2 方法

2.1 海藻色素最大吸收波長的確定

取5.0 g紫菜放入250 mL錐形瓶中，加入100 mL蒸餾水，在60 ℃的恒溫水浴鍋中浸提2 h，抽濾后得到海藻色素溶液，定容到100 mL，以水作空白，用紫外分光光度計在200～800 nm波長內進行光譜掃描，測得紫菜色素的最大吸收波長。

2.2 提取劑的選擇

取5.0 g紫菜樣品于250 mL錐形瓶中，分別加入100 mL蒸餾水、100 mL無水乙醇、100 mL石油醚、100 mL乙酸乙酯，調節(jié)料液比為1∶20（g/mL），在60 ℃恒溫水浴中浸提2 h，減壓過濾后得到海藻色素溶液[14]，用蒸餾水定容到100 mL，以相應提取劑作空白，在335 nm處測定吸光度。

2.3 海藻色素提取工藝的正交試驗

以海藻色素溶液的吸光度為評價指標，料液比、提取溫度、提取時間為三因素，選用L9(33)正交試驗表（表1）進行試驗。

表1 正交試驗因素水平表

2.4 海藻色素的分離

稱取100.0 g紫菜，以1∶30（g/mL）的料液比加入蒸餾水，在50 ℃恒溫水浴鍋中浸提3 h，減壓過濾后得到濾液。將大孔樹脂HZ-818在無水乙醇中浸泡48 h，并用去離子水洗滌直至無醇味。在色素濾液中加入預處理后的大孔樹脂，靜置12 h，用50%乙醇洗脫得海藻色素提取液。使用旋轉蒸發(fā)儀減壓濃縮提取液，得到海藻色素濃縮液備用。

2.5 海藻色素的穩(wěn)定性研究

2.5.1 pH對海藻色素穩(wěn)定性的影響

通過最佳提取工藝所得的海藻色素濃縮液，配制10%海藻色素溶液。取10 mL色素溶液，置于50 mL錐形瓶中，分別用HCl、NaOH溶液調節(jié)pH至3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0和10.0，在室溫下靜置30 min，測定其在335 nm處的吸光度。同時做3組平行試驗。

2.5.2 氧化劑、還原劑對海藻色素穩(wěn)定性的影響

取10 mL海藻色素溶液，置于25 mL比色管內，分別加入0，0.1，0.2，0.4，0.6和0.8 mL的H2O2溶液和0，1，2，3，4和5 mL的Na2SO3溶液，在室溫下放置30 min后測定其在335 nm處的吸光度。同時做3組平行試驗。

2.5.3 溫度對海藻色素穩(wěn)定性的影響

取5份10 mL海藻色素溶液，置于25 mL比色管內，在25，40，55，70和95 ℃恒溫水浴鍋中加熱3 h，冷卻至室溫后測定其在335 nm處的吸光度。同時做3組平行試驗。

此外，兩文獻雖在地位上對等，但實際內容和文體風格都存在較大的差別，按本文分析結果，可以大致分屬政府文件和備稿演講兩個類別，并不能因其相似的地位而混為一談。作為《政府工作報告》英譯本，其語體風格應與原文看齊一致。政治翻譯必須緊扣原文，不得任意增刪。［6］(P20)而我國《政府工作報告》本身就具有政府文件至高無上的嚴肅性和正式性，而接近于備稿演講的《美國國情咨文》則需要有一定的演講特質，這也反映了中美兩國不同的政治文化。一味地強調通過翻譯上的策略來拉近二者的語體風格，縮小差異，筆者認為這將使得譯文脫離原文文本特征，從而丟失本應傳達的嚴肅性和正式性，以及中國特色的政治文化色彩。

2.5.4 光照對海藻色素穩(wěn)定性的影響

將2份100 mL海藻色素溶液，置于250 mL錐形瓶中，在日光、暗處靜置1，2，4，6和8 h，并測定其在335 nm波長下的吸光度。同時做3組平行試驗。

3 結果與分析

3.1 最大吸收波長的確定

從圖1可以看出，以蒸餾水作為提取劑時，海藻色素在波長335 nm處出現(xiàn)最大吸光度，因此選擇335 nm為最佳波長。

圖1 海藻色素最大吸收波長的確定

3.2 提取劑的選擇

海藻色素在不同提取劑中的吸光度如圖2所示。它可溶于水、乙醇和石油醚，微溶于乙酸乙酯。當選用蒸餾水時，吸光度最大，色素含量高，提取效果最好；石油醚次之，而無水乙醇和乙酸乙酯的提取效果均低于前二者。因此，選擇蒸餾水作為海藻色素的最佳提取劑。

圖2 提取劑的選擇

3.3 海藻色素提取工藝的正交試驗

從表2可以看出，影響海藻色素提取效果的因素程度為A＞B＞C，即料液比的影響最大。通過極差計算分析，得到最佳提取工藝為A3B1C3，即料液比為1∶30（g/mL）、提取溫度為50 ℃、提取時間為3 h。

對比驗證最佳工藝條件A3B1C3與A3B1C2，結果見表3。在A3B1C3的試驗條件下，海藻色素提取液的吸光度為0.822，高于A3B1C2組合的0.788。因此，最佳提取工藝為A3B1C3，即料液比為1∶30（g/mL）、提取時間為3 h、提取溫度為50 ℃。在此條件下，海藻色素的提取效果最佳。

3.4 海藻色素的穩(wěn)定性研究

由圖3可知，當pH為3～7時，海藻色素含量有所升降，但整體變化不大；當pH為7～10時，海藻色素含量隨著pH的增大而逐漸降低。結果顯示，海藻色素在酸性中表現(xiàn)較穩(wěn)定，在堿性條件下不穩(wěn)定。這說明酸堿度對其有一定影響。因此，海藻色素適宜在酸性條件下貯存。

表2 正交試驗結果

表3 驗證試驗結果

圖3 pH對海藻色素穩(wěn)定性的影響

3.4.2 氧化劑、還原劑對海藻色素穩(wěn)定性的影響

由圖4可知，H2O2對海藻色素存在氧化作用。隨著H2O2體積的增加，海藻色素的含量逐漸降低，這可能是氧化劑的作用，使得一部分色素被分解。因此，氧化劑對海藻色素穩(wěn)定性的影響較大。

圖5表明，隨著Na2SO3體積的增加，海藻色素的吸光度基本保持不變。說明還原劑對海藻色素穩(wěn)定性的影響不大。

3.4.3 溫度對海藻色素穩(wěn)定性的影響

圖6表明，隨著溫度的升高，海藻色素溶液的吸光度逐漸降低，溫度在25～70 ℃范圍內，下降速度較緩慢；而溫度高于70 ℃，下降速度較快。這說明海藻色素在高溫條件下不穩(wěn)定，應在低溫下保存。

圖4 氧化劑對海藻色素穩(wěn)定性的影響

圖5 還原劑對海藻色素穩(wěn)定性的影響

圖6 溫度對海藻色素穩(wěn)定性的影響

3.4.4 光照對海藻色素穩(wěn)定性的影響

從圖7可以看出，海藻色素溶液存放于暗處時，其吸光度基本沒有變化。但在日光照射下，其吸光度明顯降低。這說明隨著光照時間的延長，海藻色素含量逐漸降低，即光照對海藻色素穩(wěn)定性有很大影響。因此，海藻色素適合避光保存。

圖7 光照對海藻色素穩(wěn)定性的影響

4 結論

通過單因素試驗和正交試驗結果，得出海藻色素提取的最佳工藝：以蒸餾水作為提取劑、料液比1∶30（g/mL）、提取溫度50 ℃、提取時間3 h。穩(wěn)定性研究表明，海藻色素在酸性環(huán)境中較為穩(wěn)定，而在堿性環(huán)境中不穩(wěn)定。氧化劑對海藻色素有明顯的破壞作用，而還原劑對其基本無影響。高溫和光照易使海藻色素分解，因此海藻色素適宜在低溫下密封避光保存。