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榴莲果皮黄色素的提取及其稳定性的研究



全 文 :榴莲果皮黄色素的提取及其稳定性的研究
张燕燕,黄漫丽,黄俊生*,陈燕娜
(韩山师范学院 化学系,广东 潮州 521041)
摘要:文章以榴莲果皮为原料提取榴莲皮黄色素,在单因素循环的基础上,进行L9(33)正交试验,最后
测试了色素的稳定性。结果表明,色素提取的最佳工艺为:提取剂为乙酸乙酯、液料比1∶30、浸提温度
50℃,提取时间4h。稳定性研究表明:(I)温度、氧化还原剂、金属离子及各类常用的食品添加剂的对
该色素稳定性影响较小,其中柠檬酸有增色的作用,金属离子中Fe3+,Cu2+对色素影响较大,且有一定
的减色作用;(II)日光对色素的影响较大,所以在储存过程中应避免阳光直射;(III)pH对色素有一定的
影响,在pH接近12时,色素明显变色。
关键词:榴莲果皮;色素;提取;稳定性
中图分类号:TS202.3   文献标识码:B   文章编号:1000-9973(2011)05-0113-06
The research of the extraction and the stability of
durian pericarp yelow pigment
ZHANG Yan-yan,HUANG Man-li,HUANG Jun-sheng*,CHEN Yan-na
(Chemistry Department Hanshan Normal University,Chaozhou 521041,China)
Abstract:The stability of the yelow pigment of Durian fruit peel was tested from an experiment which
was processed by L9(33)orthogonal on the basis of single factors of cycle.From the result we have a
knowledge of the best way to extract pigments,which was extracted by ethyl acetate when the Liquid
Ratio is 1:30,the extraction temperature 50℃,the extraction time 4hours.Stability research shows
that:(I)The temperature,redox,metal irons and al kinds of food additives are of little effect on its
stability,especialy citric acid have graces role.However,Fe3+,Cu2+have greater influence on the
yelow pigment than others.(II)Sunlight has a great effect on the pigment,so in the process of stor-
age it should avoid direct sunlight.(III)pH value certainly affects the red pigment.In pH value at 12,
the pigment changed its color obviously.
Key words:durian peel;pigment;extraction;stability
  榴莲(Durian),是驰名的优质佳果,又名韶子、麝
香猫果,原产自马来西亚,声名远播,目前在中国广东、
海南等地区也有种植,其营养价值很高,榴莲果肉除了
含有很高的糖分、蛋白质,还有多种维生素以及钙,铁
和磷等丰富的矿物质,营养密度高且均衡,香味独特,
具有水果之王的美称。在日常生活中,人们往往只注
重于榴莲果肉的食用及药用价值,极少数人重视其果
皮有丰富的黄色素。
天然色素最大的优点是安全性高、色调柔和、自
然,且不少具有较高的营养价值和药理作用,有利于人
收稿日期:2011-11-04        *通讯作者
基金项目:韩山师范学院化学系学士前项目资助(2011)
作者简介:张燕燕 (1990-),女,广东揭阳人,主要从事中学化学教育研究与食品分析;
黄俊生(1982-),男,广东陆丰人,硕士,实验师。
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类的健康[1,2]。因此,目前对于水果天然色素提取的
研究开始受到广泛关注,且世界各国正大力开发和利
用食用天然色素,天然色素逐渐取代合成色素是食用
色素发展的必然趋势[3]。
榴莲果皮色素的提取至今还未有人涉足,其价值
也未得到体现,课题组研究了榴莲果皮黄色素的提取
及其稳定性,旨在为其开发利用提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
材料:榴莲果皮、将果皮剥下、取上层黄皮、洗净烘
干,粉碎过筛、避光密封保存。
试剂:乙酸乙酯、无水乙醇、石油醚、丙酮、三氯
甲烷、氢氧化钠、盐酸、硫酸锌、氯化钾、氯化钙、氯
化镁、氯化钠、氯化铁、硫酸铜、氯化铝、30%过氧化
氢、无水亚硫酸钠、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、苯甲酸
钠、VC、山梨酸钾等均为分析纯试剂或食品添加剂。
仪器:TU-1900型双束光紫外可见分光光度计 
北京普析通用仪器有限公司;722SP型可见分光光度
计 上海棱光技术有限公司;R206B旋转蒸发仪等 
上海申生科技。
1.2 方法
1.2.1 色素的提取工艺[4]
1.2.1.1 色素提取的工艺流程
取榴莲上层黄皮→切碎→烘干→粉碎→浸提→旋
转蒸发→色素膏。
1.2.1.2 最佳提取剂的选取
准确称取1.0g的榴莲果皮粉末9份,分别置于
10mL的蒸馏水、70%乙醇、无水乙醇、石油醚、丙酮、
乙酸乙酯、三氯甲烷、1%盐酸乙醇(V/V)和1%氢氧
化钠乙醇中,室温下浸提3h,过滤,定容,分别测定其
在190~600nm的吸收光谱。
1.2.1.3 最佳提取时间的选择
称取1.0g榴莲果皮粉末10份,各加入10mL乙酸
乙酯溶液,在室温下分别浸提1,2,3,4,5,6,7,8,9,10h
后,过滤,定容,并分别测定波长446nm处的吸光度。
1.2.1.4 最佳提取温度的选择
称取0.5g榴莲果皮粉末5份,各加入相同体积
乙酸乙酯溶液10mL,分别在室温40,50,60,70℃时
浸提5h后,过滤,定容,并分别测定波长为446nm处
的吸光度。
1.2.1.5 最佳料液比的选择
称取0.5g榴莲果皮粉末5份,分别加入乙酸乙
酯5,10,15,20,25mL,室温下浸提5h后,过滤,定
容,并分别测定波长为446nm处的吸光度。
1.2.1.6 榴莲果皮黄色素提取适宜条件多因素组合
的研究[5]
单因素水平预试结果表明,提取剂以乙酸乙酯
为最佳提取剂、提取温度为50℃、时间为5h、料液
比为1∶30(g/mL),对此采用 L9(34)进行多因素
多水平试验,进一步探索最佳的工艺参数,筛选优
水平组合。
1.2.2 榴莲果皮黄色素的稳定性[6]
采用最佳提取工艺提取色素,旋转蒸发得到色素
膏,用无水乙醇封存;取该封存液1mL用无水乙醇稀
释至1000mL即为稀释液。
1.2.2.1 光照对色素稳定性的影响
可见光对色素稳定性的影响:取相同体积,相同浓
度的该黄色素稀释液,置于太阳光下0,10,20,30,40,
50,60,70min,1.5h,考察日光对色素溶液的颜色及
吸收光谱的影响,同时考察在最大吸收波长446nm
处,日光、灯光和室内光对色素吸光度的影响。
紫外光对色素稳定性的影响:取相同体积,相同浓
度的该黄色素稀释液,分别在紫外光254nm,365nm
处照射0,10,20,30,40,50,60,70min,1.5h,观察各
溶液的颜色变化,并测定其在最大吸收波长446nm
处的吸光度。
1.2.2.2 温度对色素稳定性的影响
取相同体积,相同浓度的榴莲果皮黄色素稀释液,
分别置于室温,30,40,50,60,70℃的恒温水浴锅中
1h,观察各溶液的颜色变化,等溶液温度恢复到室温
后定容,测定其在190~600nm 范围内的吸收光谱
图,并测定其在波长446nm处的吸光度。
1.2.2.3 pH值对色素稳定性的影响
取相同体积,相同浓度的榴莲果皮黄色素稀释液,
用0.1mol/L NaOH 和0.1mol/L HCL调色素的
pH为2,4,6,8,10,12,静置0.5h,观察其颜色变化,
并测定各溶液在190~600nm范围内的吸收光谱图
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和波长446nm处的吸光度。
1.2.2.4 氧化还原剂对色素稳定性的影响
氧化剂对色素的影响:取相同体积,相同浓度的榴
莲果皮黄色素稀释液,分别加入5mL不同浓度0,
0.01%,0.02%,0.03%,0.04%和0.05%的过氧化
氢,常温下静置1.5h,观察各溶液的颜色变化,并测
定其在190~600nm范围内的吸收光谱图。
还原剂对色素的影响:取相同体积,相同浓度的榴
莲果皮黄色素稀释液,分别加入5mL不同浓度0,
0.01%,0.02%,0.03%,0.04%和0.05%的无水亚硫
酸钠,常温下静置1.5h,观察各溶液的颜色变化,并
测定其在190~600nm范围内的吸收光谱图。
1.2.2.5 金属离子对色素稳定性的影响
取相同体积,相同浓度的榴莲果皮黄色素稀释液,
分别加入5mL 2×10-5,10×10-5,50×10-5 mol/L
的各种金属离子,常温下静置22h,观察各溶液颜色
的变化,测定其在波长446nm处的吸光度。
1.2.2.6 食品添加剂对色素稳定性的影响
葡萄糖与蔗糖对色素的影响:取相同体积,相同浓
度的榴莲果皮黄色素稀释液,分别加入5mL浓度为
0%,1%,5%,10%,20%的葡萄糖、蔗糖溶液,常温下
静置24h,观察各溶液颜色的变化,测定各溶液在波
长446nm处的吸光度。
其他食品添加剂对色素的影响:取相同体积,相同
浓度的榴莲果皮黄色素稀释液,分别加入5mL浓度
为0%,0.01%,0.05%,0.1%的山梨酸钾、苯甲酸钠、
抗坏血酸和柠檬酸中,常温下静置22h,观察各溶液
颜色的变化,测定其在波长446nm处的吸光度。
2 结果与分析
2.1 色素提取最佳工艺参数的确定
2.1.1 不同提取溶剂对榴莲果皮黄色素的影响
表1 榴莲果皮在不同溶剂中的提取效果
溶剂 蒸馏水 乙酸乙酯 无水乙醇 石油醚 氯仿 丙酮 70%
乙醇
1%盐酸
乙醇
1%氢氧
化钠乙醇
溶解性 微溶 易溶 微溶 易溶 易溶(浑浊) 微溶 微溶 易溶 微溶
颜色 浅黄色 亮黄色 亮黄色 亮黄色 混浊 黄色 黄色 浅黄色 浅黄色
  采用不同溶剂提取的榴莲果皮黄色素溶液的吸收
光谱见图1,提取效果见表1。由结果分析可知,色素
易溶于三氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、石油醚和1%盐酸
乙醇,微溶于蒸馏水、无水乙醇、70%乙醇、1%NaOH
乙醇,但在三氯甲烷溶剂中出现浑浊现象,且三氯甲烷
较乙酸乙酯毒性大。故色素的最佳提取剂是乙酸乙
酯,其在可见光区的最大吸收波长为446nm,榴莲果
皮色素为亮黄色,色泽鲜艳。
图1 榴莲果皮黄色素在不同溶剂中的吸收光谱
2.1.2 提取时间对榴莲果皮黄色素的影响
图2 不同浸取时间的吸光度
不同时间的提取效果见图2。由图2可知,随着
浸取时间的延长,榴莲果皮黄色素的吸光度呈上升趋
势,但在5h后,吸光度反而渐趋平缓,故选择5h为
最佳提取时间。
2.1.3 提取温度对榴莲果皮黄色素的影响
不同温度对提取效果影响见图3。从图3及实
验来看,随着浸取温度的上升,提取到的色素溶液
的吸光度逐渐上升,但50 ℃过后,吸光度略有下
降,证明该色素在50℃内比较稳定,故选择50℃
为最佳提取温度。
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图3 不同浸取温度的吸光度
2.1.4 料液比对提取榴莲果皮黄色素的影响
图4 不同物料比的吸光度
不同料液比提取效果见图4。由图4可知随着料
液比浓度的下降,吸光度呈上升趋势,但上升趋势不
大,因此选择最佳料液比为1∶30。
2.1.5 榴莲果皮黄色素提取适宜条件组合的确定
单因素水平预试结果表明,提取剂以乙酸乙酯为最
佳提取剂、提取温度为50℃、时间为5h、料液比为1∶30
(g/mL),对此采用L9(34)进行试验,进一步探索最佳的工
艺参数。因素水平安排随机处理,试验结果见表2。
表2 榴莲果皮黄色素提取条件的正交试验设计及结果
序号 A浸提温度 B浸提时间 C料液比 吸光度
实验1  40℃ 4h 1∶20  0.162
实验2  40℃ 5h 1∶30  0.129
实验3  40℃ 6h 1∶40  0.124
实验4  50℃ 4h 1∶30  0.170
实验5  50℃ 5h 1∶40  0.134
实验6  50℃ 6h 1∶20  0.115
实验7  60℃ 4h 1∶40  0.134
实验8  60℃ 5h 1∶20  0.125
实验9  60℃ 6h 1∶30  0.151
均值1  0.138  0.155  0.134
均值2  0.140  0.129  0.150
均值3  0.137  0.130  0.131
极差 0.003  0.026  0.019
  从正交试验表中可看出,4号试验结果最好,根据
极差R分析可知,色素提取条件因素的主次顺序分别
是B>C>A,即浸提时间>料液比>浸提温度。根据
最佳水平确定最佳提取色素的生产工艺条件为料液比
1∶30,浸提时间4h,浸提温度50℃,此条件下在波长
为446nm处测得吸光度为0.170,因此确定最佳提取
色素工艺条件是A2B1C2。
2.2 榴莲果皮黄色素的稳定性
2.2.1 色素对光的稳定性
2.2.1.1 可见光对色素的影响
不同日光照射时间对榴莲果皮黄色素吸收光谱的
影响见图5。
图5 不同日照时间对色素稳定性的影响
由图5可知,随着时间的延长,吸光度逐渐下降然
后趋于平缓,说明光照对色素的稳定性有较大影响,色
素的耐光性较差,且色素的颜色由亮黄色变为淡黄色,
色素在不同光照下在波长446nm处的吸光度,结果
见表3。
表3 不同光种照射下吸光度的比较(446nm)
    时间(min)
光种类    
0  10  20  30  40  50  60  70  120
室内光 0.290 0.278 0.274 0.278 0.277 0.264 0.260 0.268 0.250
太阳光 0.292 0.230 0.186 0.160 0.154 0.150 0.119 0.120 0.118
白炽光 0.290 0.279 0.275 0.270 0.279 0.264 0.260 0.278 0.251
  由表3可知,随着太阳光照射时间的延长,色素的
吸光度逐渐下降,表明日光对该色素有一定的影响;随
着室内光和白炽光照射时间的延长,色素的吸光度逐
渐下降,但总体上变化不大,说明室内光和灯光对色素
的影响较小。
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2.2.1.2 紫外光对色素稳定性的影响
图6 紫外光对色素稳定性的影响
紫外光对色素溶液吸收值的影响结果见图6。由
图6可知,随着紫外灯照射时间的延长,两种不同波长
的紫外灯照射对色素的吸光度影响呈下降趋势,其中
波长为254nm的紫外灯照射的吸光度下降更有规律
性,而波长为365nm的紫外灯照射的吸光度下降的
幅度不大,总体上紫外灯对色素影响较小。
2.2.2 耐热性
图7 不同温度对色素稳定性的影响
温度对榴莲果皮黄色素吸收光谱的影响见图7。
由图7与实验结合分析得到,温度上升对色素吸收光
谱影响较小,说明该色素具有较好的耐热性。
2.2.3 耐酸碱性
表4 不同pH值条件下色素提取液吸光度的比较
pH  2  4  6  8  10  12
A(446nm)0.122 0.112 0.111  0.11  0.108  0.07
颜色变化 浅黄色 浅黄色 浅黄色 浅黄色 浅黄色 黄绿色(浑浊)
  pH值对榴莲果皮黄色素溶液吸收光谱和色素颜
色的影响见图8和表4。从中可以分析得到,当pH值
为2,4,6,8时色素的颜色无明显变化,且吸光度变化
幅度非常小。当pH值等于12时,色素的颜色有明显
的变化,最大吸收波长发生位移,说明该色素总体上受
pH值影响较大。
图8 pH值对色素稳定性的影响
2.2.4 色素的耐氧化还原性
2.2.4.1 耐氧化性
图9 不同浓度过氧化氢对色素稳定性的影响
不同浓度过氧化氢对吸收光谱图与褪色速度的影
响结果见图9。分析可得到,随着过氧化氢浓度的增
加,最大吸收峰的吸光度变化不大,提取液的颜色变化
幅度小,表明该色素的耐氧化性较强。
2.2.4.2 耐还原性
图10 不同浓度亚硫酸钠对色素稳定性的影响
不同浓度的亚硫酸钠对吸收光谱图与溶液的颜色
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的影响见图10。分析可得到,随着亚硫酸钠浓度的逐渐
升高,最大吸收峰处的吸光度变化幅度很小,同时色素
液的颜色也基本保持不变,表明该色素的耐还原性好。
2.2.5 金属离子对色素稳定性的影响
表5 不同浓度的金属离子提取液吸光度
     吸光度
金属离子      
/浓度(×10-5)   
Zn2+ K+ Ca2+ Mg2+ Na+ Fe3+ Cu2+ Al3+ 对照
2  0.199 0.192 0.194 0.191 0.192 0.197 0.191 0.192
10  0.188 0.191 0.193 0.198 0.181 0.213 0.202 0.220  0.125
50  0.200 0.197 0.219 0.205 0.186 0.313 0.253 0.226
  不同浓度的金属离子对色素溶液在波长446nm
的吸光度影响见表5。K+,Ca2+,Mg2+,Na+,Al 3+溶
液颜色无明显变化。该色素对Fe3+,Cu2+很不稳定,
随着离子浓度的上升,其溶液的吸光度明显上升且溶
液颜色变深,为暗黄色,因此,该色素在储存过程中应
该避免与铁、铜器皿接触。
2.2.6 食品添加剂对色素的影响
2.2.6.1 葡萄糖与蔗糖对色素稳定性的影响
图11 不同浓度的葡萄糖和蔗糖对色素吸光度的影响
不同浓度的葡萄糖与蔗糖对色素在波长446nm
处的吸光度见图11。其吸光度变化不大,因此该色素
具有良好的耐糖。
2.2.6.2 柠檬酸、苯甲酸钠、抗坏血酸和山梨酸钾对
榴莲果皮黄色素的影响
不同浓度的柠檬酸,苯甲酸钠,抗坏血酸和山梨酸
钾对色素溶液吸光度的影响见图12。由图12可知,
各类常用的食品添加剂对色素稳定性影响不大,但柠
檬酸有助于提高色素的色价,总的来说,图12的食品
添加剂可根据需要适量添加。
图12 不同浓度食品添加剂对色素吸光度的影响
3 结论
研究结果表明,乙酸乙酯为提取榴莲果皮黄色素
的最佳试剂。
经实验结果表明,乙酸乙酯提取榴莲果皮黄色素
的最佳工艺条件为温度50℃,时间为4h,料液比为
1∶30。
稳定性研究表明,该色素对热氧化剂和还原剂的
稳定性较好。日光对色素的影响较大,所以在储存过
程中应避免阳光直射。各类常用的食品添加剂如糖
类,Vc对色素的光泽无大的不良影响,其中柠檬酸对
色素有增色作用;金属离子中只有Fe3+,Cu2+对色素
影响较大,而K+,Ca2+,Mg2+,Na+,Al 3+ Zn2+对色素
无不良影响。pH值对色素有一定的影响,在pH值接
近12时,色素明显减色。
榴莲果皮黄色素色素为亮黄色,色泽鲜艳,稳定性
较好,而且榴莲将作为一种驰名的优质佳果,富含糖分
及丰富的矿物质,有较高的药用价值且营养丰富,因此
榴莲果皮黄色素作为一种优质的天然食品色素可近一
步进行研究与开发应用。
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