酿酒葡萄皮渣色素的提取工艺开发利用研究（可编辑）

酿酒葡萄皮渣色素的提取工艺开发利用研究（可编辑） 酿酒葡萄皮渣色素的提取工艺开发利用研究 前 言 葡萄历来被视为珍果,名列世界四大水果之首,是一种营养价值较高的水果。葡萄全身都是宝。其藤能祛风利水,其根和叶有很好的利尿、消肿及安胎的作用。而葡萄的籽又是近几年备受美容界青睐推崇的天然护肤原料。葡萄富含蛋白质、碳水化合物、脂肪、热量、粗纤维、钙、磷、铁、胡罗卜素, 以及维生素B1、B2和果胶、水果酸等[1]。 天然色素是微生物、动植物物质和能量代谢物质,对人及动植物的生长、发育起着重要生理作用。据统计,世界仅含有色素的植物就有2000多种,植物成为人类获得安全可靠的食用色素的重要来源[2]。 通常天然色素的提取工艺都不复杂,但因其提取收率低,成本高而导致产品价格昂贵。而利用葡萄酿酒工业中的皮渣来提取天然色素,具有充分利用资源、成本低、效益高的良好开发前景[3]。本研究利用葡萄皮渣,对其中的色素提取工艺条件进行了研究,正交试验法优选葡萄皮渣中色素的提取工艺,得出色素的最佳提取工艺条件,为酿酒葡萄皮渣色素的开发利用提供科学依据。 第一章 综 述 1.1 酿酒葡萄皮渣研究现状 1.1.1 酿酒葡萄 酿酒葡萄,是指以酿造葡萄酒为主要生产目的的葡萄品种。大致可分为红色品种(用以酿制红葡萄酒或白葡萄酒)、白色品种(主要酿制白葡萄酒)。 在我国主要的酿酒葡萄产区分布在华北地区,沿海一带、新疆、甘肃等地,大面积的种植为我国的葡萄酒产业做出了基本的原料需求,酿酒葡萄一般分为白葡萄和红葡萄两种,这两种葡萄更适合沿海地区的种植,在河北,山东等地有我国最大的葡萄酒基本,长城葡萄酒等品牌,酿酒葡萄一般在九月份成熟,酿酒葡萄因为对水分要求过大,所以不适合西部地区东北地区种植,可以做鲜食,但不适合存储。 1.1.2 酿酒葡萄皮渣的现状 我国每年产葡萄140 多万吨[4],而且还在逐年增加。其中80%用于酿酒,每年将产出数以万吨计的葡萄皮渣。一般葡萄的出籽率为8%~10%,梗10%~15%,皮20%~25%,也就是说一个年产万吨的葡萄酒厂,每年大约有几百吨的葡萄籽,上千吨的葡萄梗,1000~2000吨的葡萄皮[5]。酒或进行果汁加工的副产品主要是葡萄皮与葡萄籽,两者约占鲜果的20%,但大多数企业一般是将皮籽丢弃或发酵后用作肥料,这种处理方法不仅造成环境污染,对资源也是一种浪费[6]。因此,对葡萄酒厂副产物的综合利用研究,具有十分重要的意义。它既可避免环境污染,又可提高经济效益,变废为宝[7]。 1.2 葡萄皮渣中的主要有益成分 1.2.1 多酚类化合物 葡萄含有丰富的多酚类物质,主要分布在果皮和种籽中。红葡萄果皮中多酚含量可达25%~50%,籽中可达50%~70%[8]。果皮中主要有花色素类、白藜芦醇及黄酮类,葡萄籽中主要为儿茶素、槲皮苷、原花青素、单宁等[14]。 (1)白藜芦醇是一种含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物,无色针状结晶, 较难溶于水,易溶于有机溶剂。植物界中以葡萄叶 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 层和葡萄皮中含量较高,其次是种籽。白藜芦醇是一种特效功能成分,具有多种生物学活性及药理作用,具有抗癌、抗菌、抗氧化、抗自由基、预防心脏病和抗诱变等作用[9]。目前对白藜芦醇的提取研究较多,已有较成熟的生产工艺,国内外都有产品上市[14]。 (2)原花色素类原花色素类含有原花青素、原花翠素以及原天竺葵素等,是以各种不同构成单元组成的二聚体和多聚体。多羟基黄烷-3,4-二醇是花色素的前体,在加热条件下即可转化为花色素。天然存在的原花色素类物质大部分为原花青素。根据聚合度不同,原花青素又分为低聚原花青素OPCs和高聚原花青素(PPCs),其中OPCs 的生物活性最强[10]。原花青素是葡萄种籽和果皮中的主要成分,也是葡萄多酚物质中含量最多的一类。它具有强的抗氧化、清除自由基和特殊的改善人体微循环的双重功效。在人体内其抗氧化能力是VE 的50倍,VC 的20倍[11]。 (3)花色素类花色素主要存在于葡萄皮中。天然葡萄皮色素属花色苷类化合物,主要为花青素、甲基花青素、牵牛花素、锦葵色素及花翠素等。葡萄色素在酸性条件下色泽鲜艳,着色力强,安全性高,还有一些有益的生理功能。可广泛应用于饮料、糖果、糕点等食品工业[12]。 (4)单宁单宁又叫鞣酸,主要是一些引起涩味的多酚类物质。主要存在于葡萄皮和葡萄籽中,是形成葡萄酒风味的主要成分。在提取葡萄籽油后的籽渣中约含10%的单宁。精制单宁是食品、化工工业的原料和加工助剂,也可用于药品[13]。 (5)葡萄中还含有黄酮醇、黄烷酮醇类、儿茶素类等其它多酚类物质。黄酮醇类中槲皮苷含量较多,还含有少量的堪非醇(3-脱氧槲皮苷)、杨梅黄酮(5- 羟基槲皮苷)和微量的黄烷酮醇类,如二氢堪非醇和二氢槲皮苷等。葡萄中的儿茶素主要为(+)儿茶素(2,3 HTRANS)和(-)儿茶素(2,3HCIS),此外,还有少量的(+)表儿茶素。这些物质对心血管疾病、癌症、肿疡等具有良好的防治作用。已有成型的商业化多酚物质产品上市:日本吉可曼公司把葡萄种籽提取物中的原花色素制成抗氧化剂“KAP”;印黛娜公司已成功开发出多酚总含量为95% 的种籽提取物;贝尔凯姆公司也推出原花色素含量高达98% 的高浓度产品[14]。 1.2.2 酒石酸盐 酒石酸是一种多羟基有机酸,学名2,3-二羟基丁二酸,有(左旋、右旋、外消旋、内消旋)4种同分旋光异构体。以右旋型最为重要,因其溶解度大,其盐类也较其他3种构型稳定。葡萄皮渣富含酒石酸,从皮渣中提取的产品也全部为右旋酒石酸[14]。 1.2.3 葡萄籽油 葡萄籽油的主要成分为亚油酸,含量为70%以上,同时含有18种以上氨基酸,而K、Na、Ca、Fe、Zn、Mn等矿物质元素含量也较高,同时也富含VE和VD等成分。葡萄籽油是一种具有良好保健功能的食用油,在降低血脂胆固醇、软化血管等方面有特殊功效[13]。 1.2.4 果胶 果胶是一种广泛存在于植物中的多糖类高分子化合物,其分子结构是链状。葡萄皮中果胶含量丰富。果胶是食品的重要添加剂,可用作胶冻剂、稳定剂、增稠剂,也可用于药品和化妆品的生产[14]。 1.2.5 芳香物质 葡萄中的芳香物质是一类令人产生愉悦感觉的挥发性物质的总称。大部 分是结构简单的小分子有机物,含量少,种类多,主要有萜烯化合物、C6化合物、醇、羰基化合物、脂、含氮化合物等。大量研究表明,里那醇、橙花醇、香叶醇、香茅醇等萜烯化合物是典型的芳香物质,分布于葡萄的果皮、果肉和叶片等不同部分,一般果皮中含量多于果肉。在葡萄汁、酒加工过程中所剩余的芳香物质不到葡萄果实芳香物质的一半,大部分都随葡萄皮浪费掉了。葡萄皮中的芳香物质系油状的挥发物质,又称葡萄皮精油[15]。 1.2.6 葡萄纤维素 葡萄皮中的纤维素是一种良好的膳食纤维的来源,主要成分为多聚糖、木质素及含氮物质等。膳食纤维具有良好的生理功能,如降低胆固醇和降低癌症的发病率等。从葡萄皮渣中提取的膳食纤维,性能接近于小麦麦麸纤维,可以广泛用于饮料及糕点生产[16]。 1.3酿酒葡萄皮渣色素 1.3.1 人工合成色素与天然色素 目前食用色素大体分为两类,一类是人工化学食用合成色素,这类色素大部分属偶氮类型化合物,其中有些在人体内可代谢生成β-萘胺和α-氨基-1-萘酚,对人体有一定的毒副作用[17];因此,世界各国和世界卫生组织制定频布了一系列法规和条例,使不少有毒害作用的合成色素品种相继从各国许可使用的名单中被删除。现有的食用合成色素品种已为数有限,例如:在世界各国使用合成色素最多时,品种多达100 余种,而现在美国仅剩7 种、中国8 种、英国22 种、日本12 种、捷克10 种,瑞典、芬兰、挪威、印度、丹麦、法国等早已禁用重氮类色素,其中挪威等一些国家已完全禁止使用任何化学合成色素[18]。 另一类是来源于天然植物的根、茎、叶、花、果实和动物、微生物等的可以食用的色素,称为食用天然色素[19]。随着生活水平的不断提高,人们对食品的安全性越来越关注,更倾向于食用无毒无害的绿色食品。来源于植物的天然色素安全性高、种类多[20]。葡萄皮中含有丰富的花色苷[21],是一种极具开发意义的天然色素,倍受人们的青睐。葡萄皮中的花色苷是一种多酚类物质。近几年的报道[22]中介绍,它不仅是一种优质的天然色素,而且还具有抗氧化等活性,不仅可以延缓衰老,而且还可以预防多种疾病,如癌症、心血管疾病。这些特点使它的开发与利用有了更新的价值和意义[23]。 食用天然色素原料资源广泛,色调五光十色,如何选择那些资源丰富、成本低廉、色素稳定、色调艳丽、无毒无害、市场需求的品种,是科研人员最迫切的任务。随着未来研究的不断深入,食用天然色素也将会在实验室中通过克隆所需材料进行生产,使食用天然色素生产从头到尾实现工厂化、工业化[24]。 综上所述,尽管食用天然色素在若干年的发展中经历了曲曲折折的历程,尽管它本身至今仍有这样或那样的不足,但是,在21 世纪人们渴求健康和回归自然的呼声中,食用天然色素的开发与应用必将会有更震憾的回应[19]。 1.3.2 花色苷 花色苷基本结构及种类花色苷是花色素的糖苷衍生物,已知有20种花色素,在植物中常见的有六种。花色素基本结构为花色素核[25]图1,因3′位R1和5′位R2上取代基的不同,形成六种不同化学结构并呈现不同颜色的花色素,其R1、R2等取代基见表1。此外,花色素因3、5位上的羟基与糖结合情况不同而形成单糖苷或双糖苷。糖苷的形成并不影响花色素的呈色,其颜色完全取决于R1、R2取代基的不同,但双糖苷花色素较单糖苷型容易发生褐变。 图1 花色素核结构 表1 植物中的主要花色素 花色苷是一类重要的植物色素,广泛存在于植物花、叶、果皮中。因色泽鲜艳、来源广泛且具有独特的生理活性功能,成为科学工作者研究的热点。自十多年前人们发现了花色苷的抗氧化活性以来,科学工作者对许多果蔬中的花色苷进行了研究,并且利用以花色苷为主要色素的果蔬,开发出一系列功能性食品[27]。植物天然色素的应用日渐扩展。1982年以前,正式列入我国食品添加剂使用卫生标准的食用天然色素只有9种,至1990年底,数目增加到39种,1990年后又有5种天然色素纳入国家卫生标准,包括葡萄皮色素。日本是世界上使用天然色素品种最多的国家,已收入食品添加剂目录的有98种天然色素[28]。花色苷类色素以其丰富多彩的色泽,多用于 软 饮料、冰淇淋、果酱、糖果、糕点的着色。另外也可用于化妆品[29]。 1.3.3酿酒葡萄皮渣色素的提取方法 (1)有机溶剂萃取法 将干燥粉碎后的原料用其他方法提取后,以适当的有机溶剂 如乙酸乙酯、正丁醇、石油醚等 进行萃取、过滤,滤液中的溶剂减压蒸馏回收后测定。这是目前国内外使用较广泛的苯取方法,该法设备简单,产品得率高,但产品中杂质含量较高[30]。 (2)酶反应法 酶反应法是新兴发展起来的一项很有前途的生物工程技术,是利用酶的 催化专一性来生产天然色素,通过酶反应较温和的将植物组织分解,从而加速有效成分的释放提取。经研究结果表明,酶法提取工艺与有机溶剂提取工艺相比较,大大缩短了提取时间,并且回收率也大大提高[31]。 (3)超声波提取法 此法也是一种较新的方法,具有省时、高效、节能等优点。林翠英等[30]研究发现,在浸提与沉淀两阶段都用超声波处理,不但芦丁得率高,且总提取时间大大缩短。不管用什么溶剂,也不管用什么方法浸提,只要沉淀阶段加超声波处理,芦丁自浸出液中 20 min~30 min 均可被凝聚淀完全。在从槐米中提取芦丁过程中,声波的聚沉作用对提高提取率和缩短提取时间起重要作用。兰昌云等运用超声波技术提取黄酮液证实了超声波法优于常规热回流提取法。 (4)微波处理法 此法一般作为前处理,与通常方法相比,具有可降低有机溶剂浓度、短提取时间及提高提取率等。高梦祥等[32]对微波提取竹叶中类黄酮物质进行研究,现微波处理法的热效率高,温快速均匀,大大缩短萃取时间,高萃取效率。熊禄发现,微波技术用于柑桔皮中类黄酮的提取时具有省时、高效、节能等优点,而且提取物不易发霉、变质,同时易于分离纯化[31]。该法具有高效性和强选择性等特点,且操作简便,副产物少,率高及产物易提纯等优点,不适合于大规模生产[32]。 第二章 实验部分 2.1引言 食用色素是使食品着色或改善食品色调和色泽的食品添加剂。尽管食品中色素含量甚微,但对食品质量品质的影响却非常大。随着对食品安全问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的重视,消费者对合成色素越来越担心。天然色素是微生物、动植物物质和能量代谢 物质,对人及动植物的生长、发育起着重要生理作用[19]。通常天然色素的提取工艺都不复杂,但因其提取收率低,成本高而导致产品价格昂贵。而利用葡萄酿酒工业中的皮渣来提取天然色素,具有充分利用资源、成本低、效益高的良好开发前景[3]本文以酿酒葡萄皮渣为原料,对葡萄皮中天然色素的提取条件进行了研究,以吸光度为考察指标,在单因素为颗粒大小、提取剂浓度、提取温度、酸度、时间等的基础上,进行正交试验,以确定葡萄皮中天然色素提取的最佳工艺条件。为以后酿酒葡萄皮渣的废物利用和天然色素的研究提供理论依据。 2.2 实验材料、药品与仪器 2.2.1 实验材料 酿酒葡萄皮 产于宁夏回族自治区 2.2.2 实验试剂 试剂名称 纯度 生产厂家 磷酸氢二钠 分析纯 莱阳市双化工有限公司柠檬酸 分析纯 烟台市双化工有限公司 仪器 仪器名称 型号 生产厂家 数显恒温水浴 HH-1型 国华电器有限公司 分光光度计 722S型 上海精密科学仪器有限公司 电子天平 JY3002型 上海精密科学仪器有限公司 电子分析天平 FA1004N型 上海精密科学仪器有限公司 离心机 KA-1000型 上海安亭科学仪器厂制造 PH复合电极 选装蒸发器 E-201-C型 RE-52A 上海安亭昌吉路149号雷磁仪器厂 上海亚荣生化仪器厂 2.3 实验方法 2.3.1 缓冲溶液的配制 (1)查化学试验的相关手册知和磷酸氢二钠-柠檬酸的缓冲溶液的配制方法 如下表 表2-1 磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液的配制 pH 0.2mol/L磷酸氢二钠(mL) 0.1mol/L柠檬酸(mL) 定容(mL) 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 0.4 1.24 2.18 3.17 4.11 4.94 5.70 6.44 7.10 7.71 8.28 8.82 9.35 9.86 10.30 19.60 18.76 17.82 16.83 15.89 15.06 14.30 13.56 12.90 12.29 11.72 11.18 10.65 10.14 9.70 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 (2)药品规格 磷酸氢二钠 分子式 Na2HPO4?12H2O M358.14g/mol密度 71.628g/L 柠檬酸 分子式 C6H8O7?H2O M210.14g/mol 密度 21.04g/L (3)缓冲溶液的配制 以pH3为例,需0.2mol/L磷酸氢二钠溶液4.11mL和0.1mol/L柠檬酸溶液15.89mL。 配制0.2mol/L磷酸氢二钠溶液100mL需0.1×71.6287.16g 称取7.16g磷酸氢二钠将其用100mL蒸馏水溶解。 配制0.1mol/L柠檬酸溶液100mL需0.1×21.042.104g 称取2.104g柠檬酸并用100mL蒸馏水将其溶解。 取0.2mol/L磷酸氢二钠溶液4.11mL和0.1mol/L柠檬酸溶液15.89mL混合即配制成pH3所需的缓冲溶液20mL。 2.3.2 实验方法工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 酿酒葡萄皮渣?粉碎?过筛?加入溶剂?水浴回流提取?离心15min(3500r/min)?离心液,定容?测定吸光度。 2.3.3 色价 色价是指为单位质量原料的提取物的吸光度。是按照GB5525中2.2重铬酸钾溶液比色法执行。 测定步骤: (1)取30.00g30目葡萄皮渣于500mL圆底烧瓶中,然后加入pH为2的80%乙醇,90?水浴回流90min。 (2)回流完毕,得到葡萄皮色素溶液,将溶液抽滤得色素液。 (3)将色素溶液倒入干净的500mL圆底烧瓶再放入90?水浴中进行蒸馏回收乙醇。 (4)蒸馏后,将剩余溶液用旋转蒸发仪蒸发,接着用无水乙醇把色素溶解,然后在蒸发皿上浓缩。然后放入烘箱在105?烘12h。 (5)在电子分析天平上准确称取1.0g的干燥色素粉末,用无水乙醇溶液定容至100mL容量瓶中,然后再取10mL已定容好的溶液再次用无水乙醇定容于100mL容量瓶中。 (6)以无水乙醇作空白,在波长525nm 处测定其吸光度。然后进行色价计算。 色价计算公式:EAf/100m A为实测试样的吸光度 f为稀释倍数 m为试样质量 2.3.4 色素提取方法 (1)称取2.00g葡萄皮渣于100 mL圆底烧瓶中,然后分别加入已调好酸度的一定浓度的乙醇,在水浴中回流一定时间。 (2)冷却提取溶液,取少量提取液于离心管以3500r/min离心15min,上清液即色素粗提溶液。 (3)准确量取2.00mL色素溶液于25mL棕色容量瓶,用缓冲溶液定容。 (4)用722S型分光光度计在波长525nm测其吸光度。 2.3.5 单因素实验 (1)颗粒大小的选择 分别准确称取2.00g颗粒大小为16、30、40、80目葡萄皮渣于4个圆底 烧瓶中,加入已调好pH为2.5,浓度为80%的乙醇,水浴温度为80?,回流时间为60min.按照“2.3.5”实验方法并测定吸光度。 (2)温度的选择 分别准确称取30目大小颗粒葡萄皮渣2.00g于5个圆底烧瓶中,加入已调好pH为2.5,浓度为80%的乙醇,用温度60?、70?、80?、90?、97.8?对其进行水浴加热回流60min,按照“2.3.5”实验方法进行实验。 (3)提取剂浓度的选择 分别准确称取30目大小颗粒葡萄皮渣2.00g于4个圆底烧瓶中,加入已调好pH为2.5,浓度分别为60%、70%、80%、90%的乙醇进行实验,温度为80?回流60miin,按照“2.3.5”实验方法进行实验。 (4)时间的选择 分别准确称取30目大小颗粒葡萄皮渣2.00g于4 个圆底烧瓶中,加入已调好pH为2.5,浓度为80%的乙醇,水浴温度为80?,提取时间分别为50min、60min、70min、80min进行回流,按照“2.3.5”方法进行实验。 (5)pH的选择 分别准确称取30目筛大小颗粒葡萄皮渣2.00g于6个圆底烧瓶中,调其溶液的pH分别为2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5,浓度为80%的乙醇,水浴温度为80?,回流时间为60min按照“2.3.5”实验方法并测定吸光度。 2.3.6 正交实验设计 通过单因素实验,得出单因素最佳条件,然后进行正交筛选最佳提取条件,由于时间对其影响不大,即正交试验为4因素,3水平,A乙醇浓度,B pH,C提取温度。考察不同的条件对葡萄皮渣色素提取的影响,以确定最佳提取条件。表2-2 为因素水平设置。 表2-2酿酒葡萄皮渣色素的提取正交实验的因素水平设计表 水平 乙醇浓度(mol/L) pH 温度(?) 空白 1 2 3 60% 70% 80% 2 2.5 3 70 80 90 2.4结果与讨论 2.4.1 色价 在波长525nm测得吸光度A5250.59 所以色价E A525f/100m5.9 2.4.2 单因素试验 (1)颗粒大小的选择 温度对葡萄皮渣色素吸光度的影响见表2-3及图2-1。 表2-3 颗粒大小对葡萄皮渣色素提取的影响 粒度(目) 16 30 40 80 吸光度A 0.468 0.585 0.559 0.438图2-1颗粒大小对葡萄皮渣色素 提取的影响 因为葡萄皮渣的颗粒较大,其比表面较小,葡萄皮渣无法与提取溶液充分接触,以致色素无法充分被提取;若颗粒较小,比表面较大,但体积较小,由于本实验采用热回流法提取色素,提取液沸腾,葡萄皮渣翻腾,无法与提取液正常充分接触。由图2-1可知,当颗粒大小16目从30目过渡时,30目的时候葡萄皮渣色素吸光度值达到最大,随后降低,所以最佳葡萄皮渣颗粒大小为30目。即以下实验均采取用30目筛大小的葡萄皮渣。 (2)提取温度的选择 温度对葡萄皮渣色素吸光度的影响见表2-4及图2-2。 表2-4 温度对葡萄皮渣色素吸光度的影响 温度(?) 60 70 80 90 97.8 吸光度A 0.282 0.346 0.617 0.592 0.577 图2-2 温度对提取葡萄皮渣色素吸光度的影响 葡萄皮色素成分主要是花色苷,其化学成分主要是类黄酮多酚化合物,温度升高,花色苷的人稳定性下降[33]花色苷结构改变[34],所以由图2-2可知,当葡萄皮渣提取温度从60?-80?的时候,吸光值上升,再升高温度缓慢趋于稳定并有所下降。所以,综合考虑,葡萄皮渣提取温度为80?。 (3)提取剂浓度的选择 提取剂浓度对葡萄皮渣色素吸光度的影响见表2-5及图2-3。 表2-5浓度对葡萄皮渣色素吸光度的影响 浓度 60% 70% 80% 90% 吸光度A 0.483 0.569 0.627 0.584 图2-3 浓度对提取葡萄皮渣色素吸光度的影响 花色苷为极性物质,在提取过程中乙醇浓度影响提取剂的极性,进而影响对花色苷的溶解度及选择性。溶液中乙醇含量的增大,也会使提取液中杂质含量增大,也会使提取液中的杂质含量增大,并且浪费原料[33]。由图2-3可知,当提取剂浓度为80%的时候,其吸光值最大,90%后缓慢减小。所以,葡萄皮渣色素提取剂浓度为80%。 (4)提取时间的选择 提取时间对葡萄皮渣色素吸光度的影响见表2-6及图2-4。 表2-6 提取时间对葡萄皮渣色素吸光度的影响 时间(min) 50 60 70 80 吸光度A 0.585 0.619 0.625 0.630 图2-4 提取时间对提取葡萄皮渣色素吸光度的影响 色素提取的时间越长色素的提取量就越多,但随着时间的增加,色素已经被提取接近饱和,再很少能提出色素。由图2-4可知,从50min到80min其吸光度已达到稳定,时间对吸光度的影响不大,提取效果随时间的延长不变,考虑到提取效率,以及实验条件,所以一般选择60min进行试验。 (5) pH的选择 pH对葡萄皮渣色素吸光度的影响见表2-7及图2-5。 表2-7 pH对葡萄皮渣色素吸光度的影响 pH 2 2.5 3 3.5 4 4.5 吸光度A 0.632 0.637 0.518 0.477 0.444 0.411 图2-5 pH对提取葡萄皮渣色素吸光度的影响 pH增大,色素分子结构发生变化。因为降低pH值,能使花色苷结构酰化,酰化的花色苷能提高分子间或分子内部的稳定性。若pH增大,花色苷结构发生变化[34]。由图2-5可知,当pH为2.0到2.5的时候,其吸光值保持稳定,随着pH增大,其吸光度减小。因pH为2.0到2.5的吸光度稳定,再考虑到降低pH成本问题,所以,葡萄皮渣色素的pH为2.5为宜。 2.4.3 正交实验 (1)正交水平设计表 表2-8 L934正交试验表 序号 A(浓度) BpH C(温度) 空白 1 1 1 1 2 1 2 2 3 1 3 3 4 2 1 2 5 2 2 3 6 2 3 1 7 3 1 3 8 3 2 1 9 3 3 2 (2)正交实验数据 根据实验要求,平行做了三组试验,求其平均值。如下表 表2-9 酿酒葡萄皮渣色素提取正交实验数据 实验序号 吸光度(A) 吸光度(A) 吸光度(A) 平均吸光度(A) 1 0.311 0.313 0.309 0.311 2 0.488 0.464 0.470 0.474 3 0.411 0.389 0.400 0.400 4 0.561 0.542 0.538 0.547 5 0.555 0.557 0.538 0.550 6 0.273 0.318 0.336 0.309 7 0.605 0.609 0.631 0.615 8 0.401 0.367 0.351 0.373 9 0.464 0.486 0.472 0.474 2.4.4 极差分析 极差指的是各列中各水平对应的试验指标平均值的最大值与最小值之差。某列的极差最大,表示该列的数值在试验范围内变化时,使实验指标数值变化最大。所以各列对试验指标的影响从大到小的排队,就正交试验结果的极差分析是各列极差R的大小的排队。另外我们也可以得出事实验指标最好的因素水平搭配。酿酒葡萄皮渣色素提取的正交试验极差分析结果如表2-10。 表2-10 酿酒葡萄皮渣色素提取的正交试验极差分析结果 室验号 A B C D 吸光度(A) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 K1 K2 K3 R 1 1 1 2 2 2 3 3 3 0.395 0.469 0.487 0.092 1 2 3 1 2 3 1 2 3 0.491 0.466 0.466 0.097 1 2 3 2 3 1 3 1 2 0.331 0.498 0.522 0.191 1 2 3 3 1 2 2 3 1 0.445 0.466 0.440 0.026 0.311 0.474 0.400 0.547 0.550 0.309 0.615 0.373 0.474 极差分析 a.计算Kj值。Kj为同一水平之和。以A因素为例: K110.311+0.474+0.4001.185 K210.547+0.550+0.3091.406 K310.615+0.373+0.4741.462 b.计算同一水平的平均值Kj。 k1K1/31.185/30.395 k2 K2/31.406/30.469 k3 K3/31.462/30.487 c.计算极差R。 RAkj-minkj1.462-1.1850.277 2.4.5重复验证性试验 因为以上正交实验中,没有出现优化条件下的实验,所以再次进行5组验证性实验,以检验结果是否正确。 表2-11酿酒葡萄皮渣色素提取的5组验证性实验 序号 1 2 3 4 5 平均 吸光度A 0.615 0.617 0.600 0.604 0.622 0.612 实验中葡萄皮渣颗粒大小30目,提取时间为60min,乙醇浓度为80%,pH为2.0,温度为90?时,其平均吸光度为0.612。 计算得方差S为0.00925,RSD为1.51%,符合要求。 2.5实验结论 2.5.1实验结果 (1)在波长525nm测得吸光度A5250.59 所以色价E A525f/100m5.9 (2)本实验在单因素试验的基础上,利用正交试验,对酿酒葡萄皮渣色素色素提取的工艺条件进行了优化,由酿酒葡萄皮渣色素提取的正交试验极差分析结果表2-10的K3最大。因此,优化工艺条件为A3B1C3,即乙醇浓度为80%,pH为2,温度为90?;由极差R的分析结果可以看出,C因素影响最大,其次是B因素,再次是A因素,因此影响酿酒葡萄皮渣色素提取的主次因素为温度 pH乙醇浓度。最后确定提取的最佳工艺条件为:颗粒大小30目,提取时间60min,乙醇浓度为80%,pH为2.0取温度为90?。 2.5.2 思考与讨论 (1)本实验中,由于实验不是同一天完成,所以每天都有相对温度误差,湿度,操作时间略有不同,或者每次试剂的pH都有人为因素差异,导致同一条件下所测吸光度不同。 (2)实验中,由于乙醇的沸点是78?,所以当温度升高的时候不能采用浸提的方法实验,因此采用回流。 (3)由于乙醇价格比较昂贵,所以每次实验结束须蒸馏实验剩余废液回收乙醇。 (4)色素易溶于乙醇,即在做色价时,溶剂与参比溶液都选用无水乙醇。 总 结 (1)酿酒葡萄皮渣色素提取的最适宜的单因素工艺:颗粒大小为30目,乙醇浓度为80%,时间60min,温度是80?,pH为2.5。 (2)酿酒葡萄皮渣色素提取的正交试验的最优工艺:颗粒大小为30目,乙醇浓度为80%,时间60min,温度是90?,pH为2.0。 (3)影响酿酒葡萄皮渣色素提取的主次因素为温度 pH乙醇浓度。 从节约成本方面考虑,提取时间应选择60min。所以,最终确定葡萄皮渣色素提取的最佳提取条件提取剂用量40mL、颗粒大小为30目,乙醇浓度为80%,提取pH为2.0、提取温度90?、提取时间60min时,葡萄皮渣中的色素物质可得到最有效的提取。 本试验通过酿酒葡萄皮渣色素提取的工艺条件进行了优化,结果表明,对宁夏酿酒葡萄皮渣在颗粒大小为30目,乙醇浓度为80%,时间60min,温度是90?,pH为2.0条件下采用热回流方法是一种不错的提取方法。目前,我国每年产葡萄140 多万吨,而且还在逐年增加。每年将产出数以万吨计的葡萄皮渣。但大多数企业一般是将皮籽丢弃或发酵后用作肥料,这种处理方法不仅造成环境污染,对资源也是一种浪费。因此,对葡萄酒厂副产物的综合利用研究,具有十分重要的意义。它既可避免环境污染,又可提高经济效益,变废为宝。本论文通过对酿酒葡萄皮渣色素提取的工艺条件研究,希望对宁夏酿酒葡萄以后的研究提供帮助。 致 谢 写毕业论文是一次再系统学习的过程,也是将自己所学的知识升华的过程,毕业论文的完成,意味着四年的读书生活在这个时候即将划上一个句号,同样也意味着新的学习生活的开始。而于我的人生却只是一个逗号,我将面对又一次 征程的开始。 四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下,走得辛苦却也收获满囊,在论文即将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意! 在此论文撰写过程中,要特别感谢我的导师王凯的指导与督促,同时感谢她的谅解与包容。没有王凯老师的帮助也就没有今天的这篇论文。求学历程是艰苦的,但又是快乐的。感谢我的班主任刘海老师,谢谢他在这四年中为我们全班所做的一切,他不求回报,无私奉献的精神很让我感动,再次向他表示由衷的感谢。在这四年的学期中结识的各位生活和学习上的挚友让我得到了人生最大的一笔财富。在此,也对他们表示衷心感谢。 本文参考了大量的文献资料,在此,向各学术界的前辈们致敬! 参考文献 [1] 晓吾.常吃葡萄好处多[J].防灾博览,2007,05. [2] 曹雁平.我国天然食用色素研究现状[J].食品与发酵工业,2007,331:80-84. [3] 许辉,米拉,田福利,等.天然葡萄皮紫色素提取条件的研究[J].内蒙古农牧学院学报,1998,19(1):64-67. [4] 王颔,张子德.红葡萄汁加工中色素的浸出及理化特性[J].食品科学,1997,182:32. [5] 组庸, 张生富.葡萄酒厂副产品综合利用的研究[J].西北大学学报,1990,202: 59. [6] 魏福祥,韩菊.葡萄废渣的综合利用研究[J].河北工业科 技,2001,662:27-30. [7] 李莹,苏婷婷,王战勇.葡萄加工副产品的综合利用研究[J].中国农学通报,2006,224:106-108. [8] 吴丹,陈健初.葡多酚的应用研究进展[J].食品科学,2005,263:94-97. [9] 郭景南.葡萄属植物白藜芦醇研究进展[J].果树学报,2002,193:199-204. [10] 林京录,施兆鹏.葡萄籽中的天然抗氧化剂及其保健功能[J].食品与发酵工业,2002,284:75-78. [11] 中国制药信息.1998,4. [12] 翟衡.酿酒葡萄栽培及加工技术[M].北京:中国农业出版社,2001. [13] 孙传经,孙云鹏.超临界二氧化碳提取葡萄籽油和原花青素低聚物的方法:中国,1241623A[P]1998-18-08. [14] 刘军,李进,曲健等.葡萄皮渣的综合利用[M].外葡萄与葡萄酒2006,3. [15] 张振华.超临界流体萃取葡萄皮精油的最佳工艺研究[J].食品科学,2005,263:94-97. [16] 周坚,肖安红.功能性膳食纤维食品[M].化学工业出版社,2002. [17] 张华,李景琳.对食用天然色素研制与开发的思考[J].辽宁农业科学,19986:27-29. [18] 单成双,译.从日本专利所见的食用天然色素[J].食品科学,19837:34-37. [19] 李传欣,张华,李景琳.食用天然色素的应用及发展趋势[J].辽宁农业 科学,20011: 29-32. [20] 杨治元.藤稔葡萄大粒优质栽培[M].上海:上海科学技术出版社,2003. [21] 张玉芹. 甘肃野生果树资源及其开发利用策略[J]. 经济林研 究,2006,5(3):42-45. [22] 邓洁红,谭兴和,潘小红等.葡萄花色苷研究进展[J].包装与食品机 械,2006,246:22- 28. [23] 徐渊金,杜琪珍.花色苷生物活性的研究进展[J].食品与机 械,2006,226:154-157. [24] 丁家兴.食用天然色素的应用及发展[J].甘肃科技,2003,195:48-49. [25] Revilla E.,Ryan //.parison of several procedures used for the extraction of anthocyanins from redgrapes[J].Agr.and Food Chem,1998,4611:4592-4597. [26] Howard A N.Method of producing high flavonol content polyphenol composition[P]. US:6238673,2001.05-29[26] 邓洁红,谭兴和,潘小红等.葡萄花色苷研究进展包装与食品机械[J].包装与食品机械,2006,246:22-28. [28] 凌关庭.食品添加剂手册[M].北京:中国化学出版社,1997.543-547. [29] 胡隆基.食用天然色素发展动态[J].中国食品添加剂,19941:12-28. [30] 宋秋华,张磊,梁飞等.黄铜类化合物提取和纯化工艺研究进展[J].山西化工,2007,274:24-27. [31] 霍喜颖,刘洪章,乔红莲等.百合花色素的提取方法与研究进展北方园 艺[J].20106:224-226. [32] 钟地长,张淑凤,陈振锋等.天然产物黄酮类化合物提取、纯化及其金属 配合物的研究进展[J].化学世界,2006,9:561-573. [33] 王朝臣.葡萄花色苷提取技术的研究[J].农业技术与装备,2009,160(2):8-10. [34] 石光,张春枝,陈莉等.蓝莓花色苷稳定性研究[J].食品与发酵工业,2008,34(2):97-99. 英文翻译译文 用芽孢杆菌物种木聚糖酶增强天然色素的提取 董炫金,金熙金,裴很快,金何 SEO, 泰光哦,和忠焕李 韩国生物科学和生物技术(KRIBB),儒城,大田305-333,韩国研究所; 农业生物技术系,汉城国立大学,汉城151-742,韩国; 时装设计系,韩瑞大学,瑞山,忠清南道356-820,韩国 摘要:色素提取的紫草的根是天然红色染料,一些基本药物也由于它众多的药理活性。近年来,近几年,这种天然色素材料的需求有所增加;然而,在天然染料生产,对颜料产量影响较大的因素是其种植源,提取条件和溶剂。因此,本研究提出一个酶颜料生产的基础上,以前通常的提取,以避免重复引进色素提取水解酶的方法。以改善色素提取性,即斜率,传质系数,代表着表皮色素层的流动性增加。由水解酶根组织浸渍也是衡量评估色素提取性和线性关系,在斜率值和达到每克3000 单位添加木聚糖酶的组织浸渍也有一定的线性关系。这表明浸渍酶之间的比例增加了颜料和溶剂的接触面积。DX107 木聚糖酶只不过是把增加的色素精华通过松动根外壳的基质,而不会影响色素的内容和颜色属性,被发现在使用木聚糖酶和根据传统方法提取色素之间的颜色。但是颜色的提取方面,用木糖醇的方 法与根据传统的方法获取色素几乎没有区别的。 关键字: 紫草细胞 ;木聚糖酶 ;传质系数 ;色素提取 引言 在东亚地区提取物根紫草长期用作天然红色染料及天然药物,提取中的重要组成部分是紫草、 紫草、这些是目前用于食用色素及化妆品。此外广泛报道提取的生物活性特别要说明的是,它应该从紫草科家族中的根外表面的产品拥有广泛的重大的生物活性包括抗炎、 抗菌、 抗真菌、免疫兴奋剂、 解热、 镇痛、 的抗癌活动。因此,许多生物活性显露出来了,因为这些天然色素产品 (或提取的材料) 的使用正在逐渐增加。 为了产生一种天然的红色染料,许多根样品已采取从不同的位置,并研究使用各类溶剂。但是,由于外根表面中的染料化合物浓度会严重影响提取条件极其溶剂,颜料数量变化的研究中,色素提取的一种标准化和有效的方法是必要的。 大规模的传输速率是三个主要因素的基础上计算的:产品的传质系数 (KL),单位体积的界面区域a和驱动力的浓度。驱动力的浓度是因为以固有的溶质的溶解度通常恒定的。因此,从植物根的外壳重复的提取对色素的高效的生产是很有必要的,在这种情况下,重复的溶剂变化是保持浓度之间溶质和溶剂的驱动力。此外,通过磨根外的表面,可以增加价值。机械搅拌通常用于大规模转移有限的系统。不过,这些方法是能源密集,因此,成本高,特别是对于大型系统。虽然斜率可有一定的环境条件的变化,它的范围是组织的相对较小,另一种方法是组织的增加使用多糖降解酶细胞外基质前萃离析的传质系数。在葡萄酒生产、浸渍指后葡萄破碎的葡萄固形物的分项数字,始终包含在红葡萄酒生产的初始阶段。然而,有足够的研究对葡萄酒质量提高的化合物的量和添加酶的影响之间的关系, 通过处理糖类,可以增强其生物学特性。 因此,本研究评估酶的细壁自然从L的紫草的根表皮细胞层染料生产效率。为此,传值系数作为评估可萃取的颜料标准,再加上使用酶提取的颜料颜色特征的差异进行检查。 材料和方法 酶制剂和酶的测定。从韩国的土壤里面分离的芽孢 DX107 被用作木聚糖酶生产。在 60 ? C 的 48 小时,DX107 是生长在 3.25 L 培养液,包含了从甜菜中0.5%的阿拉伯半乳糖作为为唯一碳源,0.2%硫铵,0.6%磷酸二氢钾,1.4%磷酸氢二钾,0.02%酵母提取物(甘露糖,底特律,弥)(单独蒸压 ph 值 7.0)使用 KF-5 L 发酵罐(韩国发酵罐有限公司,汉城韩国),培养菌在2780克的时候分离15分钟,并在4?C允许沉淀。上清当 500 毫升,集中在一个超滤系统(贝德福德,马米利波尔公司) 使用 10000 达分子体积截止聚砜筛选器。胞外的木聚糖酶沉淀在硫铵 (80%饱和度) 0 ? C,一夜之间分隔沉淀在 4 ? C。在4360克离心15 分钟。透析溶解的颗粒并将其用作实验的粗木聚糖酶。西格玛化学有限公司购买了另一种酶。 水解酶活性的每个被消化混合后孵化与每个适当的基板的离心后上清液中的可溶性还原糖的量来衡量。铁氰化钾技术通过从希德比和戴维森 14 的方法和标准曲线获得使用已知的浓度的葡萄糖溶液。 根组织浸渍。根组织浸渍是使用干组织 L.紫草根根据马塞尔和莫尔15的方法来衡量的。气瓶被削减,然后从干根组织使用软木螟 (0.5 毫米直径) 中移除。然后切成 5 毫米长度根壳并将其立即沉浸在蒸馏水。外壳是轻轻涂抹删除多余的水,干燥 2h,80 ? C 的过滤纸上并且重量达至最接近的毫克。酶法测 量组织浸渍的程度,根外壳被对内每克 1000单位浓度的酶,在37?C 时振动速度 80 rpm酝酿 1 小时后,根壳是以最高速度为旋转20s,然后涌到凹过滤网(g0.8 毫米网格大小)以筛除松动的细胞。结果根壳然后沾满轻轻地过滤纸,干燥 2h,80 ? C 和衡量到最近的毫克。浸渍被表示为每个样本的体重减轻后孵化酶和计算,每 100 毫克的起始的组织。三种复制用于各种水解酶,和报告的数据被规范化为未经处理的样本的活动。 色素提取及色素产量测量。片干根 L.紫草壳水解 50 毫米的适当的缓冲区解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 中的各种水解酶 3000 单位/g)。通过2号文件过滤水解并将其在室温下脱水。甲醇在室温下在惰性 氮 的气氛,然后提取干的滤液,并且在真空和重力压,甲醇分馏集中。二极管阵列检测器的液相色谱系统用于分析色素和衡量色素生产。在9860克每个示例离心15分钟,并用氮气吹上清液直到干燥。然后重新构成 1 毫升甲醇的残留物,用高效液相色谱法分析。色谱系统由日立精英 LaChrom 高效液相色谱法系统,配备 L-2130年泵和 L-2450年二极管阵列检测器在从 200 到 600 nm的波长,光谱采集和评估,用 EZ 色谱精英 v 3.1.3 (日立高科)。在一个YMC工程碳18(4.6×250 mm, YCM, 东京, 日本)塔进行分色。用于分析各种样品的流动相为0.1%(体积/ v)的磷酸(A)和乙腈等度或梯度洗脱了,那里的梯度洗脱,在30分钟在20-100%的B(乙)混合物1.5毫升/分钟流量。 传质测量。该色素含量联合国稳态量在连续相余额为下列公式计算: 集成式1,从最初的时间前(T0)和浓度(C0)获得 对实验数据进行分析绘制式2,作为时间函数的一面。从斜率的使用关系得出有用的斜率值。 对于传质进行实验的七个每一类,实验显示在何种程度上是数据的线性 趋势的预期在图1中给出。其他参数获得实验: a、 644.76平方毫米;C *,24.46 毫克 ;V,60.77立方毫米。 亨特价值观和反射测量。亨特价值观和反射光谱的色素解决方案进行了评估在一个多用波长范围从400到700纳米5纳米分辨率的比色计(JS555,日本),以估计人类色彩视觉范围。吸光度测量了使用标准双射束方法,与实测相对于参考含蒸馏水细胞色素溶液的吸收。同时,乳液的光谱反射率测量相对于硫酸钡(硫酸钡)标准的白色板。 结果与讨论 紫草色素是从L的根部提取。由于从紫草属根部的提取物最初不作为染色料考究,而是其伤口愈合物业,这自然获得了很长一段时间,主要提取使用热水。该L紫草根的生物学特性存在于摘录的外表面,而且研究人员基本上同意,从紫草属中提取的大多数材料具有疏水特征,并能用有机溶剂有效地提取。表1比较使用各种溶剂色素后,紫草属的色素产量和亨特值。发现甲醇和丙酮是比较合适的色素提取溶剂比提取使用的其他溶剂。这种色素不随着每种溶剂的数量、提取的比例、搅拌时间和强度不断增加而一直增加。那个色素量并不随着提取时 间和搅拌强度的