PAGEPAGE10九头狮子草色素提取及稳定性研究

PAGEPAGE10九头双子草色素提取及稳定性研究摘要本文研究了九头双子草中天然红色素的最佳提取工艺条件，并评价了该红色素的稳定性[1]。本文以九头双子草为原料，选用单诱因和正交试验对其最佳工艺条件进行研究并用AB-8大孔树脂对色素进行制备[2]；分别剖析九头双子草在不同盐度、pH值、氧化剂、还原剂、光照条件下以及常见金属离子、糖类物质等共存时该红色素的稳定性[3]。试验结果阐明，精馏水是最佳提取剂、1.5h是最佳提取时间、90℃是最佳提取体温，1：20是最佳料液比，这是九头双子草的最佳提取工艺条件；在高于100℃时九头双子草所提取下来的色素碱液较稳定；九头双子草色素的稳定性受pH值的影响，在常用中性、弱酸或弱酸性乳品中，该色素的稳定性较差，在弱酸或硫化氢碱液中色调发生变化；该色素在光照条件下不稳定；色素的稳定性受金属离子的影响，在钠离子、钾离子、锌离子、钙离子、镁离子盐碱液中稳定，而在富含铁离子、铜离子、亚铁离子、铝离子的氨水中色素的稳定性差；氧化剂、还原剂及脂类物质共存时对该色素的稳定性无显著影响。此研究可为九头双子草红色素开发提供科学根据。关键词：九头双子草；色素；提取工艺；稳定性目录第一章前言11.九头双子草简介及其功效成份1九头双子草简介1九头双子草功效及成份12.九头双子草色素研究进展13.选题目的与意义1第二章材料与技巧31.试验材料与仪器3试验材料3试验试剂3试验仪器设备3试验方式3工艺步骤3九头双子草原料及AB-8大孔树脂预处理3最大吸收波速的确定3单诱因试验3正交试验设计4验证试验4不同环境条件下九头双子草色素稳定性的研究4碱液pH值对色素稳定性的影响4气温对色素稳定性的影响5常见金属离子对色素稳定性的影响5光照条件、室内自然光榻榻米内避光对色素稳定性的影响5氧化剂对色素稳定性的影响5还原剂对色素稳定性的影响5常用乳品添加剂对色素稳定性的影响5第三章结果与分析71.最大吸收波速的确定7单诱因试验结果7最佳提取剂的确定7浸提气温对提取疗效的影响8浸提时间对提取疗效的影响8料液比对提取疗效的影响9正交试验9正交试验结果9验证试验结果10稳定性试验结果10pH对色素稳定性的影响10气温对色素稳定性的影响11常见金属离子对色素稳定性的影响11在光照条件、室内和灰暗处下对色素稳定性的影响12氧化剂对色素稳定性的影响13还原剂对色素稳定性的影响13常用乳品添加剂对色素稳定性的影响13第四章推论14参考文献15致谢16第一章前言1.九头双子草简介及其功效成份九头双子草简介九头双子草((Thunb.).)，俗名土当归、接骨草、万年青、绿豆青等，为爵床科草本动物，它的高度为50公分左右。

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它的形状是叶卵形矩圆状，花丝粗壮而聚伞花顶生或簇生于下部叶腋。鳞茎被长硬毛而雌花蔬生短柔毛，种籽是凸出的小疣形，断裂时胎座不弹起。九头双子草在黄河流域以南各地区比较常见，它生长的环境主要是斜坡、路旁、林下、溪边等潮湿处。易栽培，通常用扦插繁育。九头双子草功效及成份九头双子草其味甘淡，气香，具备化痰、清热、祛瘀、解表、止痛发汗等功效[4-5]；九头双子草具备极高的安全性，着色力强，染色疗效好，口感稳定，在乳品工业中具备极高的应用价值，所以许多少数民族群众（如苗族、壮族等）将其全草的水提物与江米一起煮成白色糯炒饭饮用已有古老的历史，它在增加乳品的听觉质量、增进胃口等方面具备重要作用。再者，还用它来做抗生素使用，九头双子草是一种耐旱草本中草药，具备多种功效，而且有着极广泛的用途，在临床应用方面有着广泛的应用。它主要富含蛋白质，碳水缩聚物，脂肪，维生素B1，B2，P及钙，铁，钾等成份，而且富含丰富的小米酸，谷氨酸等营养成分。2.九头双子草色素研究进展近些年来国外对于九头双子草的研究相对还是比较全面了，非常是对于九头双子草的饮用价值以及它的药用价值方面都比较广泛。现在国外对九头双子草的红色素的研究主要是作为乳品添加剂及药用方面的应用，从九头双子草的物理成份、药理作用等方面做了研究，对九头双子草的研究状况主要从动物型态及资源分布、化学成份、药理作用等方面综合开发运用进行述评，这为九头双子草的逐步研究提供一定的文献支持。

九头双子草富含多种活性成份，如香豆素类缩聚物、生物碱、微量元素及有机酸等[6]，它具备降酶抗炎作用[7]以及利尿作用[8-9]等，还是一种比较安全以及稳定的药食兼用的天然色素源。随着社会经济的发展，相关行业对天然色素品种和总量的要求日益提高，合成色素被作为乳品添加剂来开发的天然饮用色素所取代，已成为热点研究的课题[10-11]。3.选题目的与意义本文通过单诱因和正交试验确定九头双子草色素提取及稳定性研究的最佳提取工艺条件[12]，这为色素的稳定性研究夯实了一定的基础。依据前文所提的优越特征及现有的资源，对九头双子草的色素通过最佳提取工艺条件进行提取及对它的稳定性进行研究，为将来九头双子草红色素在其他领域的研究具备现实意义以及提供理论根据，具备宽广的发展前景。第二章材料与技巧1.试验材料与仪器试验材料九头双子草。购于文山市场，产地四川文山。试验试剂95%酒精、盐酸、丙酮、AB-8大孔树脂、过氧化氢、抗坏血酸、氢氧化钠、柠檬碘化钾、苯甲碘化钾、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、碳酸氢钠、维C、氯化钠、甲醇、乙醚等。试验仪器设备可见分光色度计、紫外分光色度计、恒温水浴锅、旋转蒸发仪、真空烘干箱、电子天平、烧杯、量筒、玻璃棒、容量瓶、锥形瓶、蒸馏瓶、烘箱、粉碎机等。 #

2.试验方式工艺步骤九头双子草→清洗除杂→切段→烘干→粉碎（过30目筛子）→加入丙酮提取→抽滤→旋转蒸发→过滤→AB-8树脂制备→再过滤→稀释→稳定性研究九头双子草原料及AB-8大孔树脂预处理将九头双子草擦洗干净、切断，干燥。干燥后用撕碎机撕碎制成粉(过30目筛子)，密封保存备用。AB-8大孔树脂先用95%酒精煮沸24h，再用分馏水洗至无酒精味备用。最大吸收波速的确定取经撕碎的九头双子草2g，按料液比1：20(g：mL)加入分馏水，60℃的水浴条件下浸提1h，过滤得色素乳液，以对应的分馏水为空白，将所得的提取液稀释后在紫外-可见光剖析仪中于200～800nm范围内进行紫外扫描，确定其最大吸收波速。单诱因试验最佳提取剂的确定精密称取九头双子草5份各2g，按料液比1：20(g：mL)，分别加分馏水、95%酒精、甲醇、乙醚、丙酮，于水浴锅（60℃条件下）中浸提1h，过滤色素的乳液，将其稀释10倍后测量其吸色度值（最大吸收波速下），于是观察其色调。浸提体温的确定精密称取九头双子草2g各7份，按料液比1：20(g：mL)向该色素中加入分馏水，将水浴锅的气温分别设为40、50、60、70、80、90、100℃，于是将其浸提1h，过滤色素乳液并将其稀释10倍后测量其吸色度值（最大吸收波速下）。 #

浸提时间的选择精密称取九头双子草2g各5份，按料液比1：20(g：mL)向该色素中加入分馏水，于水浴锅（60℃条件下）中分别浸提0.5、1.0、1.5、2.0、2.5h，此后过滤色素乳液，将其稀释10倍后测量其吸色度值（最大吸收波速下）。料液比的选择精密称取九头双子草2g各5份，加入料液比(g：mL)分别为1：10、1：20、1：30、1：40、1:50的分馏水，于水浴锅（60℃条件下）中浸提1h，过滤色素乳液并将其稀释10倍后测量其吸色度值（最大吸收波速下）。正交试验设计按照单诱因实验结果，以最佳提取剂（A）、浸提气温（B）、浸提时间（C）、料液比(g：mL)（D）为4个视察诱因，选用最佳条件的上下梯度为视察水平，提取液的吸光值为视察指标。因而选择该4个诱因进行3水平正交实验，试验设计如下：表2-1正交实验诱因水平表诱因%甲烷800.51:102分馏水9011:203乙醇1001.51:30验证试验按照单诱因实验和正交实验的结果，对最佳提取条件（浸提气温为90℃、浸提时间为1.5h、料液比为1:20）进行验证[13]。不同环境条件下九头双子草色素稳定性的研究取过量的九头双子草色素提取液，将其稀释10倍，于是在不同的条件下测量其吸色度值（在最大吸收波速下）的变化，分别视察维生素C、温度、金属离子、pH值、光照条件、室内自然光榻榻米内避光下、食品添加剂、氧化剂和还原剂等对色素稳定性的影响。

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碱液pH值对色素稳定性的影响取过量的九头双子草色素提取液，将其稀释10倍后，用氢氧化钠和硝酸碱液调节色素碱液的pH值分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14。振荡捣碎后测吸色度值（在最大吸收波速下）并评价色素在不同pH值下的稳定性。气温对色素稳定性的影响取过量的九头双子草色素提取液，并将其稀释10倍后，分别取该滤液5mL，在不同的水温（10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃）条件下控温1h，冷却至温度后在最大吸收波速处测吸色度值，于是评价色素在不同盐度下的稳定性。常见金属离子对色素稳定性的影响取过量的九头双子草色素提取液，并将其稀释10倍后，分别取该滤液5mL，于是分别加入2ml的常见金属离子（Fe3+、Al3+、Fe2+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cu2+、Zn2+），对照组中加入最佳提取剂2mL，振荡捣碎后测吸色度值（在最大吸收波速下）并评价色素在常用添加剂碱液中的稳定性。光照条件、室内自然光榻榻米内避光对色素稳定性的影响取过量的九头双子草色素提取液，将其稀释10倍后，分别取该滤液5mL，于是分别放在室内太阳照射(北方的夏天阴天，从早晨9点到晚上17点)、室内自然光榻榻米内避光的环境下放置，每隔1h测量一次吸色度值（在最大吸收波速下）并评价该条件下对色素稳定性的影响。 #

（注：夏天阴天太阳照射光照硬度为6万-10万lx,室外自然光光照硬度为100-550lx,室外避光光照硬度为0-50lx。）氧化剂对色素稳定性的影响采用H2O2作为氧化剂，将其含量分别配制成1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%的氢氟酸碱液。取稀释10倍后的九头双子草色素提取液8mL各6份，分别加入不同含量的氢氟酸碱液各2mL，对照组中加入最佳提取剂2mL，温度下避光放置50min后,于最大吸收波速下测其吸色度并评价氧化剂对色素稳定性的影响。还原剂对色素稳定性的影响选用抗坏血酸作为还原剂并将其含量分别配制成0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的抗坏血酸碱液。取稀释10倍后的九头双子色素提取液8mL各6份，分别加入不同含量的抗坏血酸碱液各2mL，对照组中加入最佳提取剂2mL，温度下避光放置30min后测其吸色度值(最大吸收波速下)并评价还原剂对色素稳定性的影响。常用乳品添加剂对色素稳定性的影响取过量的九头双子草色素提取液，稀释10倍后九头狮子草来源鉴定，分别取该滤液5mL，并分别加入含量含0.05%、0.5%、5%的常用乳品添加剂（香蕉碘化钾、苯甲碘化钾、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、碳酸氢钠、维C、氯化钠、抗坏血酸）2mL，对照组中加入最佳提取剂2mL。 #

振荡捣碎后测吸色度值(最大吸收波速下)并评价色素在常用添加剂碱液中的稳定性。第三章结果与剖析1.最大吸收波速的确定由图3-1可知，九头双子草色素在紫外-可见波谱区580nm处有最大吸收峰，然而九头双子草红色素的最大吸收波速为580nm。图3-1九头双子草紫外波谱图单诱因试验结果最佳提取剂的确定如图3-2可知，乙醇的吸色度值最大，但结果阐明，九头双子草色素在分馏水、甲醇、95%酒精中的溶化较差，在乙腈、丙酮中的溶化度较小，再者选用分馏水作为提取剂的费用低廉，但是在整个提取过程中不会有任何的摧残物质加入，安全性较高[14]。因而，本实验的最佳提取剂采用分馏水最佳。图3-2头双子草色素在不同丙酮中的吸色度值浸提气温对提取疗效的影响由图3-3可知，吸色度值随气温的下降先上升后上升平缓（随着气温的下降丙酮的渗透力日益提升，有促使该红色素的溶出）。在90摄氏度时，红色素的浸提疗效最好，后来随气温的下降吸色度值上升平缓，这主要是由于红色素在高于100摄氏度时受湿度影响不大。故最佳提取水温为90摄氏度。图3-3浸提气温对提取疗效的影响浸提时间对提取疗效的影响由图3-4可知，吸色度值随时间的降低先快速上升后上升较平缓，所以采用1小时作为最佳浸提时间最佳。 #

图3-4浸提时间对提取疗效的影响料液比对提取疗效的影响如图3-5所示，随着丙酮的提高，料液比的减少，色素的吸色度值先一开始上升快速上升较平缓，这一现象阐明红色素在1:20条件下已基本溶出（料液例如果太大，九头双子草粉末与提取丙酮不能充分接触，使色素不能全部溶出；料液比若太小耗费丙酮，给后期浓缩带给一定困难）。因而，料液比应选择1:20为宜。图3-5料液比对提取疗效的影响正交试验正交试验结果选用正交设计研究最佳提取剂、温度、时间、料液比对九头双子草红色素的影响，做3次垂直来确定九头双子草红色素最佳的提取工艺条件。正交实验结果与剖析见表3-1。通过极差剖析方式阐明各诱因对九头双子草红色素提取疗效影响的大小次序依次为：D>B>C>A，料液比对其影响最大九头狮子草来源鉴定，提取剂对其影响最小，所以，最佳提取条件为：[15]，即最佳提取剂为精馏水、提取气温为90摄氏度、提取时间为1.5小时，料液比为1:20（g：ml）。表3-1正交试验表结果试验号ABCD吸色度值..........3190.2720.2800.310--k20.3300.3460.3210.365--k30.3020.3320.3490.276--R0.0280.0740.0690.

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