超声波辅助提取杏仁种皮黑色素工艺研究(附件)
摘 要天然黑色素是一种很强的抗氧化剂、自由基清除剂、金属离子螯合剂，具有非常多的生物活性。本实验利用超声波辅助提取，对杏仁种皮中黑色素的最佳提取工艺进行了深入研究。以杏仁种皮黑色素的提取率作为考查指标，利用单因素实验分别考察了提取剂氢氧化钠浓度、料液比、超声波功率、超声波提取时间和提取温度在不同水平下对黑色素提取率的影响程度。在此基础上，采用Box—Behnken方法，通过响应面设计以优化超声波辅助提取杏仁种皮黑色素。实验结果表明，3个因素对提取效果均有显著影响(P<0.05)，显著性大小为温度>料液比>氢氧化钠浓度。研究确定的最佳提取条件为氢氧化钠浓度3.84moL/L，料液比10.2mL/g，温度66.45℃，黑色素得率为3.96%。目 录
1 综述 1
1.1 黑色素的分类与基本特征 1
1.2 黑色素的结构 1
1.3 黑色素的理化性质 1
1.4 天然黑色素的萃取方法 2
1.4.1 水法 2
1.4.2 醇法 2
1.4.3 碱法 3
1.5 天然黑色素的纯化方法 3
1.5.1 碱溶酸沉法 3
1.5.2 纸层析法 4
1.5.3 柱层析法 4
1.6 黑色素的功能性及应用 4
1.6.1 光吸收 4
1.6.2 氧化还原性 4
1.6.3 黑色素的应用 4
1.7 天然抗氧化成分提取的主要方法 5
1.7.1 有机溶剂提取法 5
1.7.2 超声波提取法 5
1.7.3 微波提取法 5
1.7.4 超临界CO2萃取法 6
1.8 本试验的研究目的和意义 6
1.9 本实验的创新点 6
2 试验材料与方法 8
2.1 实验材料 8
2.2 试验主要试剂 8
2.3 试验主要仪器 8
2.4 试验方法 9
2.4.1 山杏种皮黑色素提取工艺流程 9
2.4.2 单因素试验 9
2.4.3 响应面法对杏仁种皮黑色素超声波提取条
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6
1.9 本实验的创新点 6
2 试验材料与方法 8
2.1 实验材料 8
2.2 试验主要试剂 8
2.3 试验主要仪器 8
2.4 试验方法 9
2.4.1 山杏种皮黑色素提取工艺流程 9
2.4.2 单因素试验 9
2.4.3 响应面法对杏仁种皮黑色素超声波提取条件的优化 10
3 结果与分析 12
3.1 单因素实验结果 12
3.1.1 超声波功率对山杏种皮黑色素得率的影响 12
3.1.2 料液比对山杏种皮黑色素得率的影响 12
3.1.3 氢氧化钠浓度对山杏种皮黑色素得率的影响 13
3.1.4 温度对山杏种皮黑色素得率的影响 13
3.1.5 提取时间对黑色素得率的影响 14
3.2 优化试验 14
3.2.1 响应面试验结果 14
3.2.2 响应面分析与优化 16
结论 20
参考文献 12
致谢 23
1 综述
黑色素是一种广泛在生物界中存在的结构繁琐的酚类或者是藻类生物大分子色素的总称[1]。黑色素通常为黑色或棕色，因为它的组成结构是不一样的，所以也有黑色素为其他颜色。它们是一种很强的抗氧化剂、自由基清除剂、还有金属离子螯合剂，具有非常多的生物活性，比如抗蛇毒、抑制HIV。
1.1 黑色素的分类与基本特征
通常来说“黑色素”有两种，一种黑色素是酪氨酸、多酚以及与他们有关的化合物所代谢最终产物；另一种黑色素是因为它属于花色苷类而显黑色，主要在植物中存在。
第一种黑色素是高聚物比较繁琐，而在自然界中黑色素一般有三种，分别为真黑色素、棕黑色素和异黑色素。真黑色素、棕黑色素是酪氨酸以及与它有关代谢最终产物，其中，酪氨酸酶（TYR）是其形成的主要酶。酪氨酸通过这种酶羟化为多巴，多巴被氧化成多巴醌，最后转化为各种衍生物，真黑色素、棕黑色素正是这些多巴醌、吲哚5，6醌和多巴色素聚合体，半胱氨酸等参与棕黑色素的形成。在多酚氧化酶存在的条件下，异黑色素通过多酚氧化聚合而形成的。
在酸性溶液中、平常的有机溶剂中，真黑色素、棕黑色素还有异黑色素不溶，但它们微溶于水，可溶于碱性溶液；它们是阴离子高分子聚合物，分子表面有很多负电荷，因为静电吸附和糖还有蛋白质结合，所以它们就有了水溶性。所以这些黑色素可根据它的化学性质而进行提取。
大多数植物黑色素，属于花色苷类化合物。主要是水溶性色素，可溶于水等极性溶剂中，在非极性溶剂中不溶。在酸性条件下结构不易分解，在中性或弱碱性条件下易分解。
1.2 黑色素的结构
共价交联的吲哚环是黑色素的基本结构。目前的一些研究表明，对黑色素的吲哚多聚物结构没有全部研究出来。但是所有的研究表明，大部分黑色素都是吲哚的多聚物。
1.3 黑色素的理化性质
研究发现黑米和黑大豆[2]色素是花色苷类黑色素，把它们的一些理化性质与杏仁种皮中黑色素来比较，主要是这三种种皮中色素的稳定性的相同点和不同点的比较。在PH值为2～1l范围内，黑米色素和黑大豆色素，色泽的变化为由红色到蓝紫色和橙黄色。在PH值为4.0时，为鲜红色，PH值为4～7时，为蓝色，PH值>11时，色素开环从而结构变成茶尔酮，为橙黄色；黑大豆色素在pH值为2～4时，为深红色，PH值为4～7时，为橙黄色，PH值为7～11时，为蓝紫色。
杏仁种皮黑色素伴随着PH的增大，溶液颜色稍微会有加深；随着PH值的增大，吸光度和回归直线斜率也会增大。
黑大豆和黑米色素对光的反应较为敏感，见光易褪色。
杏仁种皮黑色素的氧化程度受温度影响，但它的溶液的颜色对温度无反应。温度在80℃以上，会使杏仁种皮黑色素的颜色发生很大的改变。从而可以看出，杏仁种皮黑色素对温度的稳定性较强。
黑大豆和黑米色素还有杏仁种皮黑色素的溶解性和前人[3]说的其他植物黑色素还有人工合成的多巴黑色素的溶解性相同,在常见的有机溶剂中不溶，在碱溶液中溶解。
黑大豆和黑米色素还有杏仁种皮黑色素，Al3+、Mg2+能增加他们三种色素的稳定性，而且还会有一些增色效果，会因为浓度的增加，增色效果会更好，Fe3十对黑大豆和黑米色素还有杏仁种皮黑色素三种色素有减色效果，加入后会因为时间的发展，会使吸光值不断降低，K+、Na+对黑大豆和黑米色素还有杏仁种皮黑色素三种色素的影响不大。
1.4 天然黑色素的萃取方法
1.4.1 水法
水法提取黑色素，方便操作，所需成本较少，但是在萃取中，许多杂质会一块被萃取出来，所以它的质量得不到保证。陈祖拱[4]对风香树叶通过浸提法提出了黑色素。王国良[5]把樟木科的树叶通过粉碎后，在60℃到100℃的水中浸泡2到6小时后，过滤，滤液在60℃低温真空下浓缩至浓度为30g/100g～50g/100g，即得产品。
1.4.2 醇法
有些研究人员，因为水法提取黑色素会提出大量的杂质，所以采用酸性乙醇法萃取花色苷类黑色素。酸性乙醇法的优点是：在酸性乙醇溶液中花色苷类黑色素稳定，生产比较安全，在室温中结构稳定，它的沸点比乙醇低。缺点是付出成本高。
王新平等[6]黑色素是在黑糯米中提取得到
1 综述 1
1.1 黑色素的分类与基本特征 1
1.2 黑色素的结构 1
1.3 黑色素的理化性质 1
1.4 天然黑色素的萃取方法 2
1.4.1 水法 2
1.4.2 醇法 2
1.4.3 碱法 3
1.5 天然黑色素的纯化方法 3
1.5.1 碱溶酸沉法 3
1.5.2 纸层析法 4
1.5.3 柱层析法 4
1.6 黑色素的功能性及应用 4
1.6.1 光吸收 4
1.6.2 氧化还原性 4
1.6.3 黑色素的应用 4
1.7 天然抗氧化成分提取的主要方法 5
1.7.1 有机溶剂提取法 5
1.7.2 超声波提取法 5
1.7.3 微波提取法 5
1.7.4 超临界CO2萃取法 6
1.8 本试验的研究目的和意义 6
1.9 本实验的创新点 6
2 试验材料与方法 8
2.1 实验材料 8
2.2 试验主要试剂 8
2.3 试验主要仪器 8
2.4 试验方法 9
2.4.1 山杏种皮黑色素提取工艺流程 9
2.4.2 单因素试验 9
2.4.3 响应面法对杏仁种皮黑色素超声波提取条
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6
1.9 本实验的创新点 6
2 试验材料与方法 8
2.1 实验材料 8
2.2 试验主要试剂 8
2.3 试验主要仪器 8
2.4 试验方法 9
2.4.1 山杏种皮黑色素提取工艺流程 9
2.4.2 单因素试验 9
2.4.3 响应面法对杏仁种皮黑色素超声波提取条件的优化 10
3 结果与分析 12
3.1 单因素实验结果 12
3.1.1 超声波功率对山杏种皮黑色素得率的影响 12
3.1.2 料液比对山杏种皮黑色素得率的影响 12
3.1.3 氢氧化钠浓度对山杏种皮黑色素得率的影响 13
3.1.4 温度对山杏种皮黑色素得率的影响 13
3.1.5 提取时间对黑色素得率的影响 14
3.2 优化试验 14
3.2.1 响应面试验结果 14
3.2.2 响应面分析与优化 16
结论 20
参考文献 12
致谢 23
1 综述
黑色素是一种广泛在生物界中存在的结构繁琐的酚类或者是藻类生物大分子色素的总称[1]。黑色素通常为黑色或棕色，因为它的组成结构是不一样的，所以也有黑色素为其他颜色。它们是一种很强的抗氧化剂、自由基清除剂、还有金属离子螯合剂，具有非常多的生物活性，比如抗蛇毒、抑制HIV。
1.1 黑色素的分类与基本特征
通常来说“黑色素”有两种，一种黑色素是酪氨酸、多酚以及与他们有关的化合物所代谢最终产物；另一种黑色素是因为它属于花色苷类而显黑色，主要在植物中存在。
第一种黑色素是高聚物比较繁琐，而在自然界中黑色素一般有三种，分别为真黑色素、棕黑色素和异黑色素。真黑色素、棕黑色素是酪氨酸以及与它有关代谢最终产物，其中，酪氨酸酶（TYR）是其形成的主要酶。酪氨酸通过这种酶羟化为多巴，多巴被氧化成多巴醌，最后转化为各种衍生物，真黑色素、棕黑色素正是这些多巴醌、吲哚5，6醌和多巴色素聚合体，半胱氨酸等参与棕黑色素的形成。在多酚氧化酶存在的条件下，异黑色素通过多酚氧化聚合而形成的。
在酸性溶液中、平常的有机溶剂中，真黑色素、棕黑色素还有异黑色素不溶，但它们微溶于水，可溶于碱性溶液；它们是阴离子高分子聚合物，分子表面有很多负电荷，因为静电吸附和糖还有蛋白质结合，所以它们就有了水溶性。所以这些黑色素可根据它的化学性质而进行提取。
大多数植物黑色素，属于花色苷类化合物。主要是水溶性色素，可溶于水等极性溶剂中，在非极性溶剂中不溶。在酸性条件下结构不易分解，在中性或弱碱性条件下易分解。
1.2 黑色素的结构
共价交联的吲哚环是黑色素的基本结构。目前的一些研究表明，对黑色素的吲哚多聚物结构没有全部研究出来。但是所有的研究表明，大部分黑色素都是吲哚的多聚物。
1.3 黑色素的理化性质
研究发现黑米和黑大豆[2]色素是花色苷类黑色素，把它们的一些理化性质与杏仁种皮中黑色素来比较，主要是这三种种皮中色素的稳定性的相同点和不同点的比较。在PH值为2～1l范围内，黑米色素和黑大豆色素，色泽的变化为由红色到蓝紫色和橙黄色。在PH值为4.0时，为鲜红色，PH值为4～7时，为蓝色，PH值>11时，色素开环从而结构变成茶尔酮，为橙黄色；黑大豆色素在pH值为2～4时，为深红色，PH值为4～7时，为橙黄色，PH值为7～11时，为蓝紫色。
杏仁种皮黑色素伴随着PH的增大，溶液颜色稍微会有加深；随着PH值的增大，吸光度和回归直线斜率也会增大。
黑大豆和黑米色素对光的反应较为敏感，见光易褪色。
杏仁种皮黑色素的氧化程度受温度影响，但它的溶液的颜色对温度无反应。温度在80℃以上，会使杏仁种皮黑色素的颜色发生很大的改变。从而可以看出，杏仁种皮黑色素对温度的稳定性较强。
黑大豆和黑米色素还有杏仁种皮黑色素的溶解性和前人[3]说的其他植物黑色素还有人工合成的多巴黑色素的溶解性相同,在常见的有机溶剂中不溶，在碱溶液中溶解。
黑大豆和黑米色素还有杏仁种皮黑色素，Al3+、Mg2+能增加他们三种色素的稳定性，而且还会有一些增色效果，会因为浓度的增加，增色效果会更好，Fe3十对黑大豆和黑米色素还有杏仁种皮黑色素三种色素有减色效果，加入后会因为时间的发展，会使吸光值不断降低，K+、Na+对黑大豆和黑米色素还有杏仁种皮黑色素三种色素的影响不大。
1.4 天然黑色素的萃取方法
1.4.1 水法
水法提取黑色素，方便操作，所需成本较少，但是在萃取中，许多杂质会一块被萃取出来，所以它的质量得不到保证。陈祖拱[4]对风香树叶通过浸提法提出了黑色素。王国良[5]把樟木科的树叶通过粉碎后，在60℃到100℃的水中浸泡2到6小时后，过滤，滤液在60℃低温真空下浓缩至浓度为30g/100g～50g/100g，即得产品。
1.4.2 醇法
有些研究人员，因为水法提取黑色素会提出大量的杂质，所以采用酸性乙醇法萃取花色苷类黑色素。酸性乙醇法的优点是：在酸性乙醇溶液中花色苷类黑色素稳定，生产比较安全，在室温中结构稳定，它的沸点比乙醇低。缺点是付出成本高。
王新平等[6]黑色素是在黑糯米中提取得到
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