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      枸杞鮮果類胡蘿卜素超聲提取工藝優(yōu)化及光穩(wěn)定性

      2014-12-16 08:09:50曹有龍劉蘭英李曉鶯李越鯤
      食品研究與開發(fā) 2014年5期
      關(guān)鍵詞:四氫呋喃鮮果石油醚

      曹有龍,劉蘭英,李曉鶯,李越鯤

      (國家枸杞工程技術(shù)研究中心,寧夏銀川750002)

      類胡蘿卜素是一類重要的天然植物色素,廣泛存在于水果、蔬菜、綠色植物及動物和微生物中,具有獨特抗氧化功能和抗腫瘤作用,已被建議用作癌癥預(yù)防劑,生命延長劑,潰瘍抑制劑,心臟病發(fā)作與冠狀動脈疾病的抑制劑[1-3]。20世紀(jì)80年代,食品工業(yè)中使用的大部分色素均為化學(xué)合成色素,大量研究發(fā)現(xiàn),化學(xué)合成色素雖然純度高,生產(chǎn)成本低,但合成產(chǎn)品中少量成分有毒,有致染色體畸變作用[4]。隨著人們對食品色素的安全性問題重視程度增加,消費者對天然色素的需求與日俱增,天然類胡蘿卜素作為一種安全有益的食品添加劑,其需求量將進一步擴大。如何從富含類胡蘿卜素的天然物種中提取胡蘿卜素,引起了人們越來越多的關(guān)注。枸杞是藥食同源的功能性特色植物資源,其富含類胡蘿卜素、黃酮類化合物、甜菜堿等多種生物活性成分,具有補腎養(yǎng)肝、潤肺明目等功效。研究表明,枸杞子含有豐富的類胡蘿卜素,其中β-胡蘿卜素含量高達(dá)19.61 mg/100 g,是胡蘿卜的3.8倍[5]。寧夏是枸杞的道地產(chǎn)區(qū),截止2011年底,枸杞種植面積已逾87萬畝,年產(chǎn)鮮果60萬t,但年加工量不足總量13%,因此,積極開展枸杞類胡蘿卜素的研究對枸杞資源的深度開發(fā)具有重要意義。

      1 材料與方法

      1.1 材料與試劑

      材料:寧杞7號枸杞鮮果:采摘于寧夏蘆花臺枸杞種植基地。

      試劑:石油醚沸程30℃~60℃、四氫呋喃、乙醚、丙酮、BHT、無水硫酸鈉。上述試劑均為分析純。

      1.2 主要儀器

      UV1080型紫外可見分光光度計:北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;JPCT0628超聲波提取器:武漢佳鵬電子有限公司;電子天平:賽多利斯(北京)科學(xué)儀器有限公司。

      1.3 方法

      1.3.1 色素的提取

      準(zhǔn)確稱取一定量樣品,研磨置于棕色光口瓶中,加入適量提取劑,同時加入0.1%BHT,加塞,超聲提取0.5 h,取出用無水硫酸鈉過濾,按上述步驟重復(fù)提取2次,過濾,合并濾液。

      1.3.2 色素含量測定[6]

      以提取劑做空白,于450 nm處測定吸光度,根據(jù)以下公式計算類胡蘿卜素含量:

      類胡蘿卜素含量(X)=A×V×F×10/m/2500×100

      式中:X為樣品中類胡蘿卜素含量,(mg/100 g);A為類胡蘿卜素萃取液在最大吸收波長下的吸光值;V為類胡蘿卜素萃取液樣品的體積,mL;F為測定時類胡蘿卜素萃取液的稀釋倍數(shù);m為樣品質(zhì)量,g; 2500—1%類胡蘿卜素在最大吸收波長時的平均吸光系數(shù)。

      1.3.3 色素光穩(wěn)定性研究

      不同光照條件(日光、室內(nèi)散射光、避光)對色素穩(wěn)定性的影響。按下式計算色素保存率(波長450 nm),色素保存率=測定吸光值/初始吸光值×100%。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 類胡蘿卜素提取液紫外可見光譜

      枸杞鮮果類胡蘿卜素提取液的紫外可見吸收光譜圖如圖1所示,在450 nm處有最大吸收峰。

      圖1 枸杞鮮果類胡蘿卜素提取液紫外可見光譜圖溶劑:四氫呋喃Fig.1 UV spectrum of carotenoids extract in wolfberry fruit Solvent:THF

      2.2 提取溶劑的選擇

      分別選擇丙酮、乙醚、石油醚、四氫呋喃、石油醚:丙酮體積比1∶1(體積比),石油醚∶丙酮體積比2∶1(體積比),作為提取溶劑,超聲提取0.5 h,比較提取效果(見表1),其中以四氫呋喃浸提效果最佳,石油醚:丙酮體積比1∶1(體積比)次之,綜合安全性和成本因素考慮選用四氫呋喃作為提取溶劑。

      表1 不同提取劑對提取效果的影響Table 1 Effect of solvent on extraction

      2.3 料液比對提取效果的影響

      在超聲功率480 W,提取時間0.5 h,超聲頻率50 Hz的條件下,考察料液比對提取效果的影響,結(jié)果見表2。

      表2 料液比對提取效果的影響Table 2 Effect of material ratio and solvent on extraction

      如表2所示,隨著料液比的增大,提取量逐漸增大,料液比 1 ∶25(g/mL)時提取量最大,料液比 1 ∶15(g/mL)時提取趨于穩(wěn)定,繼續(xù)增大料液比提取量增幅不大,因此選用料液比 1 ∶15(g/mL)。

      2.4 提取時間對提取效果的影響

      在超聲功率 480 W,料液比 1∶15(g/mL),超聲頻率50 Hz條件下,考察提取時間對提取效果的影響,結(jié)果見表3。

      表3 提取時間對提取效果的影響Table 3 Effect of time on extraction

      由表3可以看出,隨著提取時間的延長,提取量逐漸增加,提取時間為45 min時提取量最大,提取時間延長提取量反而下降。

      2.5 超聲功率對提取效果的影響

      在料液比 1 ∶15(g/mL),提取時間 45 min,超聲頻率50 Hz的條件下考察超聲功率對提取效果的影響,結(jié)果見表4。

      如表4所示,在超聲功率為300 W時提取量最大,增大超聲功率提取量有下降趨勢,因此選擇提取功率300 W。

      表4 超聲功率對提取效果的影響Table 4 Effect of ultrasonic power on extraction

      2.6 超聲頻率對提取效果的影響

      在超聲功率 300 W,料液比 1 ∶15(g/mL),提取時間45 min的條件下,考察超聲頻率對提取效果的影響,結(jié)果見表5。

      表5 超聲頻率對提取效果的影響Table 5 Effect of ultrasonic frequency on extraction

      從表5可以看出,提取量在超聲頻率為50 Hz時達(dá)到最大,超聲頻率過高或過低都不利于提取。

      2.7 正交試驗設(shè)計

      以類胡蘿卜素的提取率為指標(biāo),影響提取效果的4個主要因素:料液比、提取時間、超聲頻率、超聲功率,進行L9(34)正交試驗,即四因素三水平,按照正交試驗設(shè)計共進行了9組試驗,類胡蘿卜素的浸提條件、因素水平見表6。

      表6 正交試驗因素水平表Table 6 Factor and levels of experiment L9(34)

      正交試驗結(jié)果見表7。

      表7 正交試驗結(jié)果Table 7 Results of orthogonal test

      續(xù)表7 正交試驗結(jié)果Table 7 Results of orthogonal test

      由表7可以看出,各因子對提取效果影響順序為:超聲功率>提取時間>料液比>超聲頻率,最佳提取條件為A2B2C3D1,即超聲功率300 W,料液比1∶15g/mL,提取時間50 min,超聲頻率60 Hz,提取量達(dá)到最大18.16 mg/100 g。

      2.8 光穩(wěn)定性研究

      比較不同光照條件下枸杞類胡蘿卜素的穩(wěn)定性(見表8),發(fā)現(xiàn)該色素對日光不穩(wěn)定,經(jīng)過8 h的日光照射,保存率僅為18.6%,但對室內(nèi)散射光較穩(wěn)定。

      表8 不同光照條件對枸杞類胡蘿卜素穩(wěn)定性影響Table 8 Effect of light on stability of carotenoids in wolfberry fruit

      3 結(jié)論

      研究表明,枸杞類胡蘿卜素素在可見區(qū)間400nm~600nm范圍內(nèi)有最大吸收峰,最大吸收波長為450nm。經(jīng)測定,寧杞7號枸杞鮮果類胡蘿卜素含量約為19.1 mg/100 g,四氫呋喃是枸杞鮮果類胡蘿卜素適宜提取劑,提取的較適宜條件為:超聲功率300 W,料液比 1 ∶15(g/mL),提取時間 50 min,超聲頻率 60 Hz。該色素對日光不穩(wěn)定,對室內(nèi)散射光較穩(wěn)定。

      [1] 惠伯槺.類胡蘿卜素化學(xué)劑生物化學(xué)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2005:250

      [2] 李福枝,劉飛,曾曉希,等.天然類胡蘿卜素的研究進展[J].食品工業(yè)科技,2007,9(28):227-232

      [3]李寧寧.類胡蘿卜素的研究進展[J].中國現(xiàn)代實用醫(yī)學(xué)雜志,2004,1(2):51-53

      [4] 趙文恩,韓雅珊,蘇震,等.類胡蘿卜素對H2O2-NaOCl體系生成的1O2的淬滅作用[J].生物物理學(xué)報,1997,13(1):137-142

      [5] 黃麗,於洪建,吳巍.枸杞類胡蘿卜素的研究進展[J].食品研究與開發(fā),2012,33(5):233-236

      [6] 巍苑.幾種處理方式對枸杞汁成分的研究[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2011

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