全 文 ：食品研究与开发 2006.Vol.27.NO.8
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收稿日期:2006-04-11
箬竹(Indocalamuslatifolius)系多年生禾本科竹亚
科箬竹属植物,广泛分布于我国长江流域各地,南方各
省尤多。与普通竹叶相比:箬竹叶碧绿、富含多种氨基
酸、维生素、微量元素;具有清香、味醇、叶薄等特点。尤
其是高温蒸煮依然保持天然绿色,很值得研究。
单纯叶绿素很不稳定,在受到光、热、酸、金属离子
以及一些食品添加剂作用时,结构容易破坏,形成脱镁
叶绿素,呈褐绿色。由于此种缺陷,大大限制了其在工
业中的应用,因此可将其制成各种叶绿素盐类:如叶绿
素铁盐、铜盐、锌钠盐等。这一结构改变既增加了稳定
箬竹叶绿素的提取及改性研究
吴光旭,陈东海,陈东亮
(长江大学生命科学学院,湖北 荆州 434025)
摘 要:通过正交实验对箬竹叶中叶绿素的提取工艺、叶绿素的稳定性以及叶绿素锌钠的制备工艺进行了研究。结
果表明:微波辅助提取箬竹叶中叶绿素的最佳工艺条件为微波加热 120s、物料配比(箬竹叶:复合提取液)1:6、提取
液的 pH为 11、提取液中乙醇体积分数为 30%。制备叶绿素锌钠最佳工艺条件为 ZnSO4浓度为 10%、箬竹叶粉与
ZnSO4配比(g:mL)为5:15、锌代温度为70℃、锌代时间为2h。
关键词:箬竹;叶绿素;微波萃取;叶绿素锌钠
STUDIESONEXTRACTIONANDMODIFICATIONOFTHECHLOROPHYLL
FROMINDOCALAMUSLAIFOLIUSLEAVES
WUGuang-xu,CHENDong-hai,CHENDong-liang
(ColegeofLifeSciences,YangtzeUniversity,Jingzhou434025,Hubei,China)
Abstract:TheextractionandthestabilityofchlorophylofleavesofIndocalamuslatifoliusandthepreparationof
sodium-zincchlorophylinwerestudiedusingorthogonalexperimentaldesigns.Theresultsshowedthattheopti-
malmicrowave-assistedextractionconditionswere:theextractiontime(120s),theratioofpowderofIndocala-
muslatifoliusleavestomixedextractionreagents(1:6),thevolumeratioofethanol(30%),thepHvalueofextrac-
tionsolution(11).Itwasfoundthattheoptimalexperimentalparametersforthepreparationofsodium-zinc
chlorophylinwere:thereactiontemperature(70℃),theconcentrationofzincsulfate(10%),thereactiontime(2h),
theratioofpowderofIndocalamuslatifoliusleavestozincsulfate(5:15).
Keywords:Indocalamuslatifolius;chlorophyl;microwave-assistedextraction;sodium-zincchlorophylin
作者简介:吴光旭(1961-),男,副教授,博士,研究方向:食品科学。
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添加剂
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食品研究与开发2006.Vol.27.NO.8
性,又改善了水溶性。叶绿素锌钠具有色素和锌制剂的
双重作用,具有良好的市场开发前景[1~2]。
本文通过正交实验研究了从箬竹叶中提取叶绿
素锌钠盐最佳制备工艺条件,以期为研究及开发提供
参考。
1 材料及设备
1.1 材料与试剂
1.1.1 材料
鲜箬竹叶(采自湖北咸丰县忠堡镇)
1.1.2 试剂
ZnSO4、95%乙醇、柠檬酸、亚硫酸钠、盐酸、氢氧化
钠、磷酸钠、蔗糖、H2O2、石油醚、复合提取液。
1.2 仪器与设备
电子天平,PHS-3C型pH计,电热鼓风干燥箱,微
波炉,数显恒温水浴锅,722型分光光度计。
2 实验方法
2.1 箬竹叶中叶绿素的微波辅助提取[3~4]实验设计
为了优化叶绿素的提取工艺,设计了 L16(44)正交
实验组合表。对微波辐射时间(A)、物料配比(箬竹叶:
复合提取液)(B)、提取液的 pH(C)、复合提取液中乙
醇的体积分数(D)等因素进行研究。微波辅助提取实
验表头设计见表1。
2.2 叶绿素锌钠制备实验设计
为了优化叶绿素锌钠制备的工艺,设计了 L9(34)
正交实验表,以 ZnSO4浓度(A)、箬竹叶粉与 ZnSO4配
比(g:mL)(B)、锌代温度(C)、锌代时间(D)为因素,因
素水平选取如表2所示。
将锌代产物锌叶绿素酸经过滤、水洗后溶于一定
量的乙醇中,测定它在623nm处的吸光值。
设定条件:
(1)浸提一次,每次3min。
(2)料液配比(箬竹叶:乙醇)为1:8。
(3)提取液中乙醇体积分数为95%。
(4)皂化所用NaOH(5%)体积均为5mL。
(5)皂化温度均为60℃~70℃。
2.3 实验流程[5~6]
2.3.1 箬竹叶中叶绿素提取流程
鲜箬竹叶→洗净→干燥(60℃~70℃)→磨碎→加
复合提取液调 pH→微波辅助提取→冷却→过滤→叶
绿素提取液
2.3.2 叶绿素锌钠制备流程
叶绿素提取液→加NaOH皂化→石油醚萃取→酸
化锌代→抽滤水洗→溶解成盐→过滤→干燥→成品
2.4 实验步骤
将鲜箬竹叶洗净后阴干,置恒温干燥箱中于60℃
~70℃干燥至一定含水量研碎成箬竹叶粉。取箬竹叶
粉2g置50mL烧杯中,加复合提取液后调节 pH,放
在微波炉中加热,每加热30s后冷却再加热如此反复
至规定的时间。冷却过滤,滤液置200mL锥形瓶中加
入5%NaOH5mL于水浴锅60℃~70℃下加热1h进
行皂化。然后蒸馏并将皂化液移至分液漏斗中,加等体
积石油醚振荡2min后静置分层。上层油相呈黄色为
叶酸和胡萝卜素;下层水相呈墨绿色,为叶绿素皂化
液。将下层水相皂化液收集于锥形瓶中,滴加1%盐酸
调pH值至2~3,再加ZnSO4溶液于水浴下加热进行锌
代,过滤,水洗得锌代产物——锌叶绿素酸。锌叶绿素
酸溶于丙酮中,再加入 5%NaOH乙醇溶液,调 pH为
11~12,沉淀、过滤、干燥得叶绿素锌钠。
2.5 箬竹叶叶绿素对pH稳定性的测定
配制pH为2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0的标准系列
缓冲溶液。分别取2mL色素提取液,然后以缓冲溶液
定容至50mL,在波长413nm处测最大吸光值。
2.6 箬竹叶叶绿素耐还原性的测定
以0.01mol/L柠檬酸溶液为稀释液配制系列浓度
的亚硫酸钠溶液,加入2mL色素提取液稀释定容至50
mL。在波长413nm处测最大吸光度。
2.7 箬竹叶叶绿素耐氧化性的测定
用 0.01mol/L柠檬酸溶液分别配制系列浓度的
H2O2溶液,吸取2mL色素提取液分别用配制的各溶
液定容至50mL,在波长413nm处测最大吸光度。
表1 微波辅助提取实验表头设计
因 素
A时间(s)
B料液比(g:mL)
C提取液pH
D乙醇体积分数(%)
水 平
1
40
1:6
3
30
2
80
1:8
5
50
3
120
1:10
9
70
4
160
1:14
11
95
表2 叶绿素锌钠制备实验表头设计
因 素
A硫酸锌浓度
B箬竹叶粉与硫酸锌配比(g:mL)
C锌代温度(℃)
D锌代时间(h)
水 平
2
15%
5:15
70
2
1
10%
5:10
60
1
3
20%
5:20
80
3
添加剂
178
食品研究与开发 2006.Vol.27.NO.8
2.8 蔗糖对箬竹叶叶绿素影响的测定
用0.01M柠檬酸溶液分别配制系列浓度的蔗糖溶
液,吸取2mL色素提取液于容量瓶中定容至50mL,
在波长413nm处测最大吸光度。
2.9 磷酸钠对箬竹叶叶绿素的效应的测定
以蒸馏水为稀释液配制系列浓度的磷酸钠溶液,
吸取2mL色素提取液于容量瓶中定容至50mL,在波
长413nm处测最大吸光度。
3 结果与分析
3.1 箬竹叶中的叶绿素微波辅助提取
根据表1的因素水平设计,对不同因素水平条件
下分别做实验,实验结果及分析见表3。
表3结果表明:各因素对叶绿素的提取影响大小
顺序是:A>C>D>B。从实验结果可知箬竹叶中叶绿
素微波辅助提取最佳工艺条件是 A3B4C2D1,从极差分
析最佳工艺条件是A3B1C4D1。对A3B1C4D1进行补充试
验最佳工艺条件是 A3B1C4D1,即微波加热 120s、物料
配比(箬竹叶:复合提取液)1:6、提取液的 pH为 11、复
合提取液中乙醇体积分数为30%。
3.2 箬竹叶叶绿素性质研究
3.2.1 pH对箬竹叶叶绿素的效应
从图1可看出,随pH的增加,最大吸光度在pH≥
8是比较稳定的,表明pH的变化在pH≥8时对箬竹叶
叶绿素影响不大。
3.2.2 箬竹叶叶绿素耐还原性
由图2可以看出亚硫酸钠对叶绿素有一定的增色
作用,这说明箬竹叶叶绿素对弱还原剂是比较稳定的。
3.2.3 箬竹叶叶绿素耐氧化性
由图 3可以看出 H2O2对箬竹叶叶绿素产生影
响,并作无规律的变化,由此表明箬竹叶叶绿素耐氧
化性较差,因此在色素的加工和使用中应避免与氧化
剂接触。
表3 L16(44)正交实验表及结果分析
实验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
k1
k2
k3
k4
R
A
1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
0.128
0.148
0.445
0.232
0.317
B
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
0.304
0.223
0.171
0.256
0.133
C
1
2
3
4
2
1
4
3
3
4
1
2
4
3
2
1
0.154
0.165
0.238
0.395
0.241
D
1
2
3
4
3
4
1
2
4
3
2
1
2
1
4
3
0.327
0.237
0.162
0.227
0.165
吸光度A413
0.159
0.032
0.051
0.270
0.043
0.105
0.321
0.124
0.493
0.471
0.271
0.545
0.520
0.285
0.040
0.083
图1 叶绿素吸光度与pH的关系
图2 亚硫酸钠对箬竹叶叶绿素的影响
图4 蔗糖对箬竹叶叶绿素的影响
添加剂
图3 H2O2对箬竹叶叶绿素的影响
过氧化氢浓度(%)
179
食品研究与开发2006.Vol.27.NO.8
3.2.4 蔗糖对箬竹叶叶绿素的影响
由图4可看出,蔗糖溶液对箬竹叶叶绿素产生很
大的影响,并作无规律变化。表明叶绿素在蔗糖溶液中
是不稳定的。
3.2.5 磷酸钠对箬竹叶叶绿素的效应
由图5可以看出,磷酸钠对箬竹叶叶绿素溶液的
吸光度影响无规律,表明箬竹叶叶绿素在磷酸钠溶液
中是不稳定的。
3.3 箬竹叶叶绿素锌钠的制备
从表4正交实验结果可见,各因素对锌代反应影
响大小顺序依次为:D>B>A>C;最佳锌代组合为:A1
B2C2D2,由极差分析为 A1B3C1D2,经补充试验可知最佳
方案为A1B2C2D2,即ZnSO4浓度为10%、箬竹叶粉与
ZnSO4配比(g:mL)为5:15、锌代温度为70℃、锌代时间
为2h是制备叶绿素锌钠最佳工艺条件。
4 结论
4.1 微波辅助提取箬竹叶中叶绿素最佳工艺条件:微
波加热120s、物料配比(箬竹叶:复合提取液)1:6、提取
液的pH为11、提取液中乙醇体积分数为30%。
4.2 箬竹叶叶绿素在酸性或弱碱性条件下不稳定,在
pH≥8时比较稳定,故在色素加工和使用中应保持在
碱性条件下。
4.3 箬竹叶叶绿素有一定的耐还原性,但耐氧化性效
果较差,所以在色素加工和使用中应避免与氧化剂接
触。
4.4 箬竹叶叶绿素在蔗糖溶液中和磷酸钠溶液中是
不稳定的。
4.5 叶绿素锌钠最佳制备工艺条件为:ZnSO4浓度为
10%、箬竹叶粉与ZnSO4配比(g:mL)为5:15、锌代温度
为70℃、锌代时间为2h。
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收稿日期:2006-04-11
图5 磷酸钠对箬竹叶叶绿素的效应
表4 L9(34)正交实验表及结果分析
实验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
k1
k2
k3
R
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
0.103
0.064
0.102
0.039
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
0.055
0.104
0.110
0.055
C
1
2
3
2
3
1
3
1
2
0.102
0.072
0.095
0.030
D
1
2
3
3
1
2
2
3
1
0.026
0.138
0.105
0.112
吸光度
0.017
0.148
0.145
0.026
0.020
0.145
0.121
0.144
0.041
添加剂
树立社会主义荣辱观
倡导八荣八耻新风尚
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