柑橘皮中黄色素的提取工艺研究 摘摘 要要 柑橘皮黄色素的主要成分是柠檬烯与类胡萝卜素的混合物，还富含维生素 E 和稀有元素硒，它是一类利用现代的生物技术提取的重要的天然色素，这些物 质对于防止癌细胞的生长, 延迟细胞衰老和增强人体免疫力均有很好的作用，所 以它不仅可作为饮料、蛋白食品、淀粉食品、调味品的着色剂，也用于食品的强 化营养剂、香味剂和保健食品的重要配料之一，是一种理想的天然色素。所以， 多方面开发、研究和应用天然色素：对保证人类的健康和发展绿色食品工业十分 重要。本实验以柑橘皮中黄色素的吸光度为指标，通过分析原料粒度、提取溶剂、 提取液浓度、料液比、温度、时间、pH各因素对提取率的影响，采用单因素及正 交实验优化了柑橘皮中黄色素提取工艺。 结果表明：乙醇对黄色素提取效果最好，醇浸提法单因素实验中，最佳条件 为：乙醇浓度 99.7%，提取温度 60，时间 5h，料液比 1:4、pH5.0。通过醇提法 正交优化实验，得到最佳工艺条件为：99.7%的乙醇、60、料液比 18、时间 5h、pH5.0。 关键词：关键词：柑橘皮；黄色素；提取 柑橘皮中黄色素的提取工艺研究 II Study on Extraction Technology of yellow pigment Orange peel ABSTRACT Limonene and carotenoid mixture is the main component of orange pigmentis, which is also rich in vitamin E and rare element selenium .Orange pigmentis is a kind of the use of modern biological extraction technology and become an important natural pigment. These substances to prevent the growth of cancer cells, delay cellular senescence and enhance the body immunity have very good effect, So it can not only as a drink,protein food,starch food,seasoning colorants ,but also used for the strengthening of the food nutrition agent,fragrance agent and one of the important ingredients of health food,it is a kind of ideal natural pigment.So many aspects of the development, research and application of natural pigments to ensure human health and development of green food industry is very important. The experiment on Extraction of yellow pigment from orange peel rate as the target, through the analysis of various factors, such as particle size of raw materials, extraction solvent, extraction solution concentration, ratio of material to solvent, temperature, time, PH factors on extraction rate influence, using single factor and orthogonal experiment to optimize the extraction technology of yellow pigment from orange peel. The results show that, ethanol as the solvent for extraction of yellow pigment from orange peel effect best. The optimal conditions for the extraction of ethanol concentrations alcohol extraction of single factor experiment is 99.7%, temperature 60 C,5h, solid-liquid ratio1:4, pH5.0. Through alcohol extraction orthogonal experiment, the optimal conditions:99.7% ethanol,50, solid-liquid ratio1:4,5h, pH7.0. Keywords: citrus; yellow pigment; extraction 榆林学院本科毕业论文 III 目目录录 摘要. ABSTRACT 1 绪论1 1.1 研究背景及意义.1 1.2 柑橘皮概况.2 1.3 柑橘皮色素概况.2 1.3.1 柑橘皮色素的生物活性.2 1.3.2 柑橘皮色素的理化性质.2 1.3.3 柑橘皮色素的提取方法.3 1.4 实验研究的主要内容和意义.4 2 实验部分5 2.1 实验原理.5 2.2 实验器材.5 2.2.1 仪器.5 2.2.2 试剂.5 2.2.3 材料.6 2.3 实验方法.6 2.3.1 工艺流程.6 2.3.2 提取步骤.8 2.3.3 最佳吸光波长的确定.9 2.3.4 醇浸提法优化实验.9 3 结果与讨论11 3.1 最佳吸光波长的确定.11 3.2 醇浸提法优化实验.10 3.2.1 单因素实验.10 3.2.2 正交优化实验.15 3.3 结果计算.16 4 结论17 参考文献.18 致谢.19 柑橘皮中黄色素的提取工艺研究 1 1 绪论绪论 柑橘属于芸香科中的植物橘 1，柑橘树为常绿小乔木，常长在温暖湿润气候 的地方，主要分布在南北纬40土壤和气候条件适宜的热带地区和亚热带地区。柑 橘是被广泛种植的水果之一, 全球柑橘产量每年约在8 000 万t 。 我国柑橘的种植面积也很广，产量仅次于美国、加拿大2。我国的柑橘分布 在北纬1637之间，海拔最高达2600米(四川巴塘)，南起海南三亚，北至陕西、 甘肃、河南，东起台湾省，西至西藏的雅鲁藏布江河谷。但我国柑橘的经济栽培 区主要集中在北纬2033之间，海拔7001000米以下。江西作为我国柑桔的主 要产区之一，主要种植南丰蜜桔、赣州脐橙、新余蜜桔等品种，于是柑橘产量也 不断上升，目前年产量己达到61.99万吨之多。 1.1 研究背景及意义研究背景及意义 食品的色泽是构成食品感官质量的重要因素之一。因此,色素是构成食品添加 剂的一个重要组成部分3。食用色素通常分为天然色素和合成色素两类。合成色 素由于具有着色力强，无臭无味，色泽鲜艳，稳定性好，品质均一，易于溶解和 拼色,以及成本低廉等一系列优点，曾被广泛应用。但随着毒理学和分析技术的不 断发展以及人类对自身健康的重视,相当一部分化学合成色素被证明对人体有致癌 性或其他毒害作用，合成色素对人体健康的危害作用逐渐引起了人们的注意。因 此，近年来化学合成色素的品种和数量越来越少。而天然色素不但使用安全可靠， 色泽自然，而且具有相当的营养和医疗保健作用，故合成色素被天然色素取代是 色素应用的必然趋势, 且多方面的开发、研究和应用天然色素, 对保证人类的健 康和发展绿色食品工业都是十分重要的。因此，寻求和开发利用天然色素资源已 成为人们日益关注的课题, 这对保护人民的健康及食品工业的发展具有重要意义4。 柑橘是我国广泛种植的主要水果之一，其果皮产量大约占果实的20%。经研究表 明柑橘皮中含有精油、色素、果胶、黄酮类化合物等多种可提取利用的成分，值 得加以综合利用5。目前,我国柑橘皮除少量用于制取香精油及中药外，大部分没 有得到合理地利用。其中柑橘皮黄色素是一类利用现代的生物技术提取而成的重 要的天然色素,主要成分是柠檬烯与类胡萝卜素的混合物， 还富含维生素E 和稀 榆林学院本科毕业论文 2 有元素硒6 ，这些物质对于延迟细胞衰老和增强人体免疫力和防止癌细胞的生长 均有不错的作用，所以它不仅可作为饮料、蛋白食品、淀粉食品、调味品的着色 剂，而且还可作为食品的强化营养剂、香味剂和保健食品的重要配料之一，是一 种理想的天然色素。多方面开发、研究和应用天然色素，对保证人类的健康和发 展绿色食品工业都是十分重要的。橘皮色素作为食品添加剂在新型保健食品、化 妆品和药品行业中具有相当大的应用前景。橘皮色素的提取工艺与新技术研究的 课题也已成为天然产物加工领域的研究热点之一7。目前国内对柑橘皮色素的研 究热点是优化提取工艺条件。同时,有关橘皮色素机理性以及安全性的研究也引起 了人们的关注。随着科技的发展以及提取手段的多样化，科研工作者不仅要考虑 色素的提取率，还要注重要使生产成本降低8。可以预见，随着研究工作的不断 深入，橘皮色素的研究和提取必将获得广阔的市场前景。 1.2 柑橘皮概况柑橘皮概况 柑橘是我国南方主要的水果之一，因色、香、味兼备， 甜酸多汁， 清香爽 口，风味醇厚，营养丰富，深受人们喜爱。而柑橘生产加工伴随大约30 %50 % 的皮渣副产物的生成。柑橘果皮产量约占果实产量的25% 40%。橘皮是一种可 以更新的生物资源。柑橘皮，医学上称为陈皮，性温，味辛、苦，有理气健脾， 燥湿化痰的功效，对治疗高血压，心肌梗死，消炎，抑菌等都有效。目前,我国柑 橘皮除少量的用于提取香精油及中药(陈皮)外，大部分作为废物被丢弃，不但浪 费了资源，而且污染了环境9。此对我国十分丰富的橘类果皮这一天然有机化学 资源的深层次研发与利用，具有重要的经济价值和广阔的市场前景。 1.3 柑橘皮色素概况柑橘皮色素概况 1.3.1 柑橘皮色素的生物活性柑橘皮色素的生物活性 柑橘皮中含有两类性质不同的天然色素物质：一类为脂溶性的类胡萝卜素， 另一类为水溶性的黄色色素；它们不仅安全性高，可以用来着色， 而且有很大 柑橘皮中黄色素的提取工艺研究 3 的营养和生理功能调节作用。一方面保护细胞免受氧化伤害，减少一些疾病如动 脉硬化症、关节炎等的发病率10；另一方面它有理气健脾、去湿化痰的功效，可 治疗胸腔涨闷、食少吐泻等症状。其中的番茄红素不仅具有抗氧化活性，而且研 究证实加强饮食中的番茄红素用量可增加罹患小细胞型肺癌患者的存活率， 同 时也可使前列腺癌的发病机率降低11。此外，所含的叶黄素是一种类胡萝卜醇色 素，有水溶性和脂溶性两种，能够保护视觉斑降解引起的衰老，使白内障的发生 率减少。 1.3.2 柑橘皮色素的理化性质柑橘皮色素的理化性质 干橘皮色素是棕红色浸膏，黏稠，有浓郁的柑橘香味。橘皮中含有的色素种 类较多，主要有类胡萝卜素，是由40 个碳原子组成、含多个异戊二烯结构的多 种脂溶性植物色素12。橘皮色素可分为脂溶性色素(如橘黄素B)、水溶性色素(如 橘黄素A )。脂溶性类胡萝卜色素主要由柠檬烯与类胡萝卜素组成，易溶于乙醇、 乙醚、四氯化碳、三氯甲烷等有机溶剂。水溶性色素易溶于水，一般呈淡黄色， 溶于极性有机溶剂，难溶于非极性有机溶剂。黄色素在水中和弱酸、弱碱溶液中 溶解性好，对光和热有极强的耐受性。而脂溶性色素与水溶性色素相比，其热稳 定性与光稳定性较弱13。由于脂溶性类胡萝卜色