超声波辅助法提取柑橘皮色素的研究
摘 要本论文采用超声波辅助法应用正交优化分析得到最佳提取柑橘皮色素的工艺，并对所提色素进行了稳定性研究，旨在为柑橘皮色素的工业化生产和实际应用提供理论依据。主要结论如下（1）柑橘皮色素超声波辅助提取工艺（2）采取单因素最佳提取条件，得到最佳工艺条件为时间为15min、料液比为1:30g/ml、温度为60℃、超声频率为25.5 kHz、浓度为35%，此条件下柑橘皮色素提取效果最好，（3）用正交法优化柑橘皮色素超声波辅助提取工艺
目 录
第一章绪论 4
1．1柑皮色素 4
1.2本论文的研究目的与内容 6
第二章 实验内容 8
2.1试验材料与仪器 8
2.2橘皮色素的提取方法 8
2.3单因素实验 8
2.4结果与分析 9
2.5单因素最佳提取条件 12
2.6正交实验 12
第三章结论 14
第四章参考文献 15
第五章 致谢 17
第一章绪论
1．1柑皮色素
1.1.1柑皮色素的结构、理化性质及生物活性
柑橘为柑属、芸香科、柑橘科果树，柑亚科各属原产于亚洲、非洲的热带及大洋洲、亚热带地区，现己成为世界主要栽培果树之一。橘子的味道可曰怡人，是多数人们喜爱的水果之一，但橘子皮经常被人们当做废弃物随手扔掉，其实橘子皮的用途很广。随着生化技术的发展，人们开始对巧橘皮进行深度加工，主要是柑橘皮为原料提取色素、香精油、果胶等。
柑橘皮色素又称橘皮黄色素、楼黄色素，是一种重要的天然色素。随着人们生活质量的提高，合成色素作为一种化工产品，其潜在的危害是不可知的，最近几年发生的食品安全事故让人们越来越关注食品添加剂的可靠性。而枯橘皮色素作为一种天然色素，用在食品加工生产上，不仅安全可靠，色泽鲜丽吸人，而且还具有一定的营养和保健作用。因此，在现代工业生产中，使用天然色素替代合成色素已是大势所趋，尤其是饮料、食品、医药、化妆品等对产品安全要求十分高的行业柑橘皮色素因制造原料丰富，提取方便，是一类应用较为广泛的天然色素，它主要存在于橘子、酸捲、甜楼、巧子、袖子、梓樣等植物水果的果皮中在许多水果饮料的加工厂内， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
些柏橘类水果的果皮被再次利用的部分很少，多数被当做废料丢弃，利用送些行业废弃的巧橘果皮来提取天然色素，不仅能提高柑橘水果的利用率，增加经济效益，还能解决相应的生态环境问题，因此，研究柑橘皮色素的提取工艺具有重要的实用价值。
柑橘皮色素种类较多，主要含有类胡萝h素和梓朦婦，类胡萝h素是一类由40个碳原子组成、含多个异戊二帰结构的多种脂溶性植物色素的总称。柑橘皮色素可分为水溶性色素（如橘黄素A）和脂溶性类胡萝c素色素（如橘黄素B）水溶性色素易溶于水和极性有机溶剂，难溶于非极性有机溶剂，颜色一般呈淡黄色。水溶性色素在自然光下稳定，且热稳定性比较好，在PH值为2在PH>11的碱性环境中溶解性好，并且碱性条件下能让水溶性色素溶液颜色加深。脂溶性类巧橘皮色素主要由梓樣婦与类胡萝h素组成，易溶于乙醇、丙丽、乙酸、正己烧、乙酸乙酷、油脂、四氯化碳、H氯甲烧等有机溶剂。相比而言，脂溶性色素的光、热耐受性要弱于水溶性色素。脂溶性巧橘皮色素在酸性条件下溶解性较差，这是因为色素分子上的綾基在酸性条件中通常游离接酸形式存在；若在碱性环境中，脂溶性色素溶解度较大，是因为色素中一些成分在碱性条件下反应生成了盐柑橘皮色素不仅能替代人工合成色素用于食品工业，而且它自身还具有抗菌消炎、抗病毒、抗氧化等生物活性，这些优点使其具备了应用在医药和保健行业的广阔前景。如人的眼中含有一种类胡萝h素，它属于柏橘皮色素的一种，这种色素能防治人因年龄增加而导致的眼部黄褐变性症状及白内障。经研究表明，巧橘皮色素对眼睛的主要生理功能是作为光保护剂和抗氧化剂。不仅如此，人体血液中含有的一些类胡萝h素也属于巧橘皮色素的一种，送类色素可防止人体癌细胞的滋长，尤其能够对皮肤癌的治疗产生显著疗效，还能增强人的机体对病毒的免疫功能此外，它还具具理气降逆、调中开胃、燥湿化姨之功效，可治疗胃弱恶私、胸满等病症。国内外巧橘皮色素提取工艺研究进展近年来，人工合成色素由于安全隐患在许多色素应用领域逐渐被限制，各国对人工合成色素的使用数量逐步减少，再加上研发人工合成色素的成本高，生产限制大，促使国际市场上天然食用色素在年销售份额上稳步增加，由于市场前景越来越被看好，天然色素的开发与利用已成为世界食用色素业的发展趋势之一梓樣油精提取柑皮中的类胡萝ｈ素，研究了粉碎粒度、料液比、提取时间和提取温度对色素提取效果的影响。各因素对巧橘皮色素提取效果的影响由大到小依次为：料液比>浸提时间>浸提温度。
1.1.2浸提法
浸提法也是萃取的一种，其原理是遵循相似相溶的原则，通过系统中不同组分在溶剂中有不同的溶解度来达到分离目标产物的操作。浸提法是可Ｗ不加热，在低温下进行，常用此法来提取水溶性色素、醇溶性、醇水溶性色素、酸溶性，应用较为广泛。浸提法提取橘皮色素至关重要的一步，也是第一步就是对浸提剂的选择，常用的浸提剂有乙醇、丙丽、乙酸公醋、王氯甲烧、艺酸和石油酸等有机溶剂。其中浸提剂乙醜可代替石油酸，而且乙酸沸点较低，更易于回收；尽管乙醇的提取效果相对于乙醒和石油醋较差，但提取成本要小，是常用的浸提剂。李志洲等采用浸提法提取干橘皮色素，将鲜厮澄皮烘干粉碎，用60%的乙醇溶液浸泡，料液比为l:5(m/v)，在室温下攒拌浸提8h，吸出浸提液，再用60%的立醇溶液对残渣浸提两次，合并3次浸提液，减压蒸饱回收乙醇，得到橘红色膏化色素产品。浸提法作为传统的色素提取方法，成本低，实用性较好，但提取效果欠佳，因此，此法一般作为一些色素提取的定性试验。
柑橘皮色素中的水溶性色素可使用水做浸提剂，优点是无任何化学物质残留，安全,清洁，缺点是提取率与纯度都相对较低。使用有机溶剂作浸提剂，色素提取率会较高，但总会残留少量有机溶剂在色素产品中，降低了色素品质，且所提产物混合物较多，工业上通常要经过分离提纯后才投入使用。此外，采用传统的浸提法所用浸提剂的量较多，既浪费资源又污染环境。总而言之，传统浸提法提取巧橘皮色素近年来有逐渐被淘汰的趋势。
1.1.3超声波提取法
超声波提取法是采用超声波辅助溶剂进行提取，声波产生高速、强烈的空化效应和攒拌作用，破坏植物的细胞壁，加快细胞中的有效成分渗透出来，缩短提取时间，提高提取率P9L超声波辅助提取法有几大优点：(1)提取效率高，超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或变形，使细胞中有效成分提取更充分，提取率比传统浸提法有显著提高；(2)提取时间短，超声波提取巧橘皮色素通常在1530分钟即可获得最佳提取率，提取时间较传统浸提法大大缩短三分之二以上，且巧橘皮原料处理量大；(3)提取温度低，超声波辅助提取巧橘皮色素可在较低温度下得到理想的提取率，对热稳定性差的色素成分具有保护作用，同时大大节能能耗；（4）适应性广，适合多数色素的提取；（5）提取工艺成本低，综合效益高；（6）操作简单，设备要求低。超声波辅助法优点明显，前景广阔，因此对其的研究也就较多。如耿敬章采用超声波辅助提取巧橘皮色素，应用正交试验确定了影响色素提取效果的最主要因素是料液比，并得出柑橘皮色素提取的最佳工艺条件为：超声波频率为中频（47.6khz），提取溶剂为55%乙醇，提取时间15min，提取温度60℃，料液比l:15(m/v)，且该色素稳定性好，抗氧化还原性强。邹宁等研究了碱性复合酸盐水溶液为提取溶剂，采用超声波对巧橘皮中水溶性色素进行提取，通过正交试验得到了柑橘皮水溶性色素超声波提取的最佳工艺。
目 录
第一章绪论 4
1．1柑皮色素 4
1.2本论文的研究目的与内容 6
第二章 实验内容 8
2.1试验材料与仪器 8
2.2橘皮色素的提取方法 8
2.3单因素实验 8
2.4结果与分析 9
2.5单因素最佳提取条件 12
2.6正交实验 12
第三章结论 14
第四章参考文献 15
第五章 致谢 17
第一章绪论
1．1柑皮色素
1.1.1柑皮色素的结构、理化性质及生物活性
柑橘为柑属、芸香科、柑橘科果树，柑亚科各属原产于亚洲、非洲的热带及大洋洲、亚热带地区，现己成为世界主要栽培果树之一。橘子的味道可曰怡人，是多数人们喜爱的水果之一，但橘子皮经常被人们当做废弃物随手扔掉，其实橘子皮的用途很广。随着生化技术的发展，人们开始对巧橘皮进行深度加工，主要是柑橘皮为原料提取色素、香精油、果胶等。
柑橘皮色素又称橘皮黄色素、楼黄色素，是一种重要的天然色素。随着人们生活质量的提高，合成色素作为一种化工产品，其潜在的危害是不可知的，最近几年发生的食品安全事故让人们越来越关注食品添加剂的可靠性。而枯橘皮色素作为一种天然色素，用在食品加工生产上，不仅安全可靠，色泽鲜丽吸人，而且还具有一定的营养和保健作用。因此，在现代工业生产中，使用天然色素替代合成色素已是大势所趋，尤其是饮料、食品、医药、化妆品等对产品安全要求十分高的行业柑橘皮色素因制造原料丰富，提取方便，是一类应用较为广泛的天然色素，它主要存在于橘子、酸捲、甜楼、巧子、袖子、梓樣等植物水果的果皮中在许多水果饮料的加工厂内， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
些柏橘类水果的果皮被再次利用的部分很少，多数被当做废料丢弃，利用送些行业废弃的巧橘果皮来提取天然色素，不仅能提高柑橘水果的利用率，增加经济效益，还能解决相应的生态环境问题，因此，研究柑橘皮色素的提取工艺具有重要的实用价值。
柑橘皮色素种类较多，主要含有类胡萝h素和梓朦婦，类胡萝h素是一类由40个碳原子组成、含多个异戊二帰结构的多种脂溶性植物色素的总称。柑橘皮色素可分为水溶性色素（如橘黄素A）和脂溶性类胡萝c素色素（如橘黄素B）水溶性色素易溶于水和极性有机溶剂，难溶于非极性有机溶剂，颜色一般呈淡黄色。水溶性色素在自然光下稳定，且热稳定性比较好，在PH值为2在PH>11的碱性环境中溶解性好，并且碱性条件下能让水溶性色素溶液颜色加深。脂溶性类巧橘皮色素主要由梓樣婦与类胡萝h素组成，易溶于乙醇、丙丽、乙酸、正己烧、乙酸乙酷、油脂、四氯化碳、H氯甲烧等有机溶剂。相比而言，脂溶性色素的光、热耐受性要弱于水溶性色素。脂溶性巧橘皮色素在酸性条件下溶解性较差，这是因为色素分子上的綾基在酸性条件中通常游离接酸形式存在；若在碱性环境中，脂溶性色素溶解度较大，是因为色素中一些成分在碱性条件下反应生成了盐柑橘皮色素不仅能替代人工合成色素用于食品工业，而且它自身还具有抗菌消炎、抗病毒、抗氧化等生物活性，这些优点使其具备了应用在医药和保健行业的广阔前景。如人的眼中含有一种类胡萝h素，它属于柏橘皮色素的一种，这种色素能防治人因年龄增加而导致的眼部黄褐变性症状及白内障。经研究表明，巧橘皮色素对眼睛的主要生理功能是作为光保护剂和抗氧化剂。不仅如此，人体血液中含有的一些类胡萝h素也属于巧橘皮色素的一种，送类色素可防止人体癌细胞的滋长，尤其能够对皮肤癌的治疗产生显著疗效，还能增强人的机体对病毒的免疫功能此外，它还具具理气降逆、调中开胃、燥湿化姨之功效，可治疗胃弱恶私、胸满等病症。国内外巧橘皮色素提取工艺研究进展近年来，人工合成色素由于安全隐患在许多色素应用领域逐渐被限制，各国对人工合成色素的使用数量逐步减少，再加上研发人工合成色素的成本高，生产限制大，促使国际市场上天然食用色素在年销售份额上稳步增加，由于市场前景越来越被看好，天然色素的开发与利用已成为世界食用色素业的发展趋势之一梓樣油精提取柑皮中的类胡萝ｈ素，研究了粉碎粒度、料液比、提取时间和提取温度对色素提取效果的影响。各因素对巧橘皮色素提取效果的影响由大到小依次为：料液比>浸提时间>浸提温度。
1.1.2浸提法
浸提法也是萃取的一种，其原理是遵循相似相溶的原则，通过系统中不同组分在溶剂中有不同的溶解度来达到分离目标产物的操作。浸提法是可Ｗ不加热，在低温下进行，常用此法来提取水溶性色素、醇溶性、醇水溶性色素、酸溶性，应用较为广泛。浸提法提取橘皮色素至关重要的一步，也是第一步就是对浸提剂的选择，常用的浸提剂有乙醇、丙丽、乙酸公醋、王氯甲烧、艺酸和石油酸等有机溶剂。其中浸提剂乙醜可代替石油酸，而且乙酸沸点较低，更易于回收；尽管乙醇的提取效果相对于乙醒和石油醋较差，但提取成本要小，是常用的浸提剂。李志洲等采用浸提法提取干橘皮色素，将鲜厮澄皮烘干粉碎，用60%的乙醇溶液浸泡，料液比为l:5(m/v)，在室温下攒拌浸提8h，吸出浸提液，再用60%的立醇溶液对残渣浸提两次，合并3次浸提液，减压蒸饱回收乙醇，得到橘红色膏化色素产品。浸提法作为传统的色素提取方法，成本低，实用性较好，但提取效果欠佳，因此，此法一般作为一些色素提取的定性试验。
柑橘皮色素中的水溶性色素可使用水做浸提剂，优点是无任何化学物质残留，安全,清洁，缺点是提取率与纯度都相对较低。使用有机溶剂作浸提剂，色素提取率会较高，但总会残留少量有机溶剂在色素产品中，降低了色素品质，且所提产物混合物较多，工业上通常要经过分离提纯后才投入使用。此外，采用传统的浸提法所用浸提剂的量较多，既浪费资源又污染环境。总而言之，传统浸提法提取巧橘皮色素近年来有逐渐被淘汰的趋势。
1.1.3超声波提取法
超声波提取法是采用超声波辅助溶剂进行提取，声波产生高速、强烈的空化效应和攒拌作用，破坏植物的细胞壁，加快细胞中的有效成分渗透出来，缩短提取时间，提高提取率P9L超声波辅助提取法有几大优点：(1)提取效率高，超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或变形，使细胞中有效成分提取更充分，提取率比传统浸提法有显著提高；(2)提取时间短，超声波提取巧橘皮色素通常在1530分钟即可获得最佳提取率，提取时间较传统浸提法大大缩短三分之二以上，且巧橘皮原料处理量大；(3)提取温度低，超声波辅助提取巧橘皮色素可在较低温度下得到理想的提取率，对热稳定性差的色素成分具有保护作用，同时大大节能能耗；（4）适应性广，适合多数色素的提取；（5）提取工艺成本低，综合效益高；（6）操作简单，设备要求低。超声波辅助法优点明显，前景广阔，因此对其的研究也就较多。如耿敬章采用超声波辅助提取巧橘皮色素，应用正交试验确定了影响色素提取效果的最主要因素是料液比，并得出柑橘皮色素提取的最佳工艺条件为：超声波频率为中频（47.6khz），提取溶剂为55%乙醇，提取时间15min，提取温度60℃，料液比l:15(m/v)，且该色素稳定性好，抗氧化还原性强。邹宁等研究了碱性复合酸盐水溶液为提取溶剂，采用超声波对巧橘皮中水溶性色素进行提取，通过正交试验得到了柑橘皮水溶性色素超声波提取的最佳工艺。
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