全 文 ：2008年第3期
0 引言
木耳菜又叫落葵、染浆叶、染绛子、豆腐菜,其
学名为Basella rubra L.。为一年生缠绕草本植物,属
落葵科落葵属,分红花木耳菜和白花木耳菜2种。红
花木耳菜的叶、花、果均为紫红色;白花木耳菜的叶
为绿色,茎为绿白色,花为白色。木耳菜营养丰富,
风味独特,幼苗与嫩梢均油润柔软,嚼时如吃木耳一
样清脆爽口,故称木耳菜。许多国家均有木耳菜的分
布和栽培,非洲、美洲栽培较多。我国浙江、河南、
上海、北京、天津、江苏等省 (市) 的种植者越来越
多,台湾也掀起了“木耳菜热”[1]。
木耳菜叶和嫩茎中含有多种维生素以及丰富的铁
和钙质,还含有葡聚糖、多种有机酸、蛋白质、多种
氨基酸和胡萝卜素等。木耳菜不仅供应期长,而且具
有清热、润肠、解毒和凉血之功效。木耳菜的花期在
6月份-9月份,果期为7月份-10月份,果实累累,
卵形或近球形,直径5~6 mm;木耳菜果实熟时呈紫
红色,多汁液,不仅含有多种氨基酸和其他营养素,
还富含色泽鲜艳、着色力强的天然食用红色素,故俗
称胭脂豆。
木耳菜果实红色素的原料来源丰富,其生产成本
低廉,安全无毒,是一种值得综合开发的新型天然食
用色素。本文研究了木耳菜果实红色素的提取工艺,
为木耳菜果实红色素的开发应用提供理论参考。
1 试验材料与仪器设备
1.1材料
木耳菜果实,采自河南信阳农专果蔬基地。
1.2试剂
蒸馏水、氢氧化钠、无水乙醇、甲醇、浓盐酸、
丙酮、石油醚、乙酸乙酯等,以上试剂均为分析纯。
1.3仪器设备
UV—210型紫外可见分光光度计,日本岛津产
品;EZ—550型冻干机、NV—6511E型超低温冰箱、
N—1001型旋转蒸发仪、TD型电子天平、SHZ—D
(Ⅲ) 型循环水式真空泵、KQ—100VDE型超声波清
洗仪、11HS11—4型恒温水浴锅、721型分光光度
收稿日期:2008-03-04
作者简介:张孔海 (1964-) ,男,河南人,副教授,在职硕士,研究方向:食品资源利用与开发。
第3期(总第130期) 农产品加工·学刊 No.3
2008年3月 Academic Periodical ofFarmProducts Processing Mal.
文章编号:1671-9646(2008)03-0057-03
木耳菜果实红色素的提取工艺研究
张孔海 1, 2,岳田利 1
(1.西北农林科技大学 食品科学与工程学院,陕西 杨凌 712100;
2.信阳农业高等专科学校 食品科学系,河南 信阳 464000)
摘要:以木耳菜果实为原料,对其红色素的提取工艺条件进行了优化:将原料清洗后,用压滤机榨汁,以 3倍的纯
水将滤渣于常温下浸提2次,每次30 min,浸提液与滤液一起经高速离心后过滤,再在温度 50℃以下真空浓缩,经
冻干后得暗红色色素粉末。实验条件下的色素干粉最高得率为 3.72%。
关键词:木耳菜果实;红色素;提取工艺
中图分类号:TS202 文献标志码:A
Studyon the ExtractingTechnologyofBasella Rubra L. Mature Fruit Red
Pigment
ZhangKonghai1, 2,Yue Tianli2
(1. College ofFood Science and Engineering,Northwest A&F University,Ya glin,Shaanxi 712100,China;
2. Department ofFood Science,XinyangAgricultural College,Xinyang,Henan 464000,China)
Abstract:This test is based on Basella Rubra L. mature fruit,we studyits processingtechnology. After net processingand fil-
tration,residue is extracted 30 minutes with deion water to 3∶1(water to residue) man the ext action. Immerse totally
twice,liquid ofwithdrawingafter filtraction is concentrated below50℃,concentrated liquid is made intopowder fromprod-
uct,used vacuumfreeze-drying,immediatelykeep after sealing. The maximumrate ofproduction is 3.72%.
Keywords:Ba ella Rubra L. mature fruit;red pigm nt;extraction process
农产品加工·学刊 2008年第3期
计、PHS—2型酸度计、真空干燥箱、压滤机等。
2 试验方法与步骤[2-7]
2.1 色素的提取工艺流程
木耳菜果实
↓
清洗
↓
捣碎 精制→干燥→色素干粉Ⅱ (精品)
↓ ↑
压滤→滤液→真空浓缩→胶质→干燥→色素干粉Ⅰ(粗品)
↓ ↑
滤渣→浸提→提取液→滤渣→综合利用。
2.2 木耳菜果实红色素溶剂浸提条件的优化
2.2.1 最佳提取溶剂的选择
分别选择等量的蒸馏水、石油醚、乙酸乙酯、无
水乙醇、乙醇 (体积分数分别为95%,80%,70%,
50%,20%) 溶液作为浸提剂,常温下浸提 1h后,
在一定波长下测量其吸光度。以蒸馏水代替溶剂作空
白对照,确定最佳提取溶剂。重复3次,取平均值。
2.2.2 最佳提取料液比的选择
准确称取5.0g木耳菜果实滤渣 6份,分别加入
固液比为 1∶2,1∶3,1∶4,1∶5,1∶6,1∶7的
蒸馏水,用体积分数为 0.1%的柠檬酸调 pH值为 5,
浸提 30min,过滤去渣,浓缩至相同体积,分别取
液 1mL,稀释 10倍,以蒸馏水代替溶剂作空白对
照,测定各提取液在最大吸收波长的吸光度,确定最
佳料液比。重复3次,取平均值。
2.2.3 最佳提取温度与提取时间的选择
准确分别吸取 0.2g木耳菜果实原汁,置于 5个
100mL容量瓶中。用pH值5.0的HAc-NaAc缓冲液
稀释至刻度,摇匀。然后分别在室温,40,60,75,
90℃恒温水浴锅中加热20,30,60,90min。冷至
室温,在TW210-UV上用1cm厚的石英比色皿,以
未加热的样液作对照,相应的溶剂作空白,波长
540nm处测定吸光值,确定最佳提取温度与时间。
重复3次,取平均值。
2.2.4 提取次数的选择
最佳浸提条件下,试验多次浸提一定量的木耳菜
果实滤渣,直至浸提液无色,分别收集各色素溶液测
定其体积 (V) 和吸光度 (A)。然后合并各次色素提
取液,测定其总体积 (V0) 和总吸光度 (A0)。每次
的提取率用下式计算,然后相加确定浸提次数。
提取率=V×A
V0×A0
×100%.
2.2.5 适宜酸碱度 (pH值) 的确定
用 HCl与 NaOH配制 pH值为 1.0~l4.0的溶液,
各取每种溶液1.0mL,分别加入14支试管中,再取
色素溶液各 1.0mL,也分别加入其试管中,观察试
管中溶液的颜色,并测定在 540nm下的吸光值。以
确定其最佳的浸提酸碱度。
2.2.6 最佳过滤方式的选择
提取液采用不过滤、过滤、离心后过滤3种方式
进行比较试验,浸提后保存在 100mL的容量瓶中。
前 4d的时间内,在每天的同一时间进行比色,7d
后再进行比色,同时仔细观察实验现象,对比3种情
况对色素稳定性的影响,选取较为适宜的过滤方式。
2.2.7 最佳浓缩干燥条件的选择
称取色素原汁 60g,分别进行水浴蒸发浓缩干
燥、自然蒸发浓缩干燥和减压蒸馏浓缩干燥 (温度
50℃以下进行),称量并记录所得干燥粗粉质量,比
较其不同浓缩干燥效果。
3 结果与分析
3.1 最佳提取溶剂的选择结果
各种溶剂对提取率的比较见表1。
由表 1可以看出,水的提取效果最好,脂溶性
溶剂石油醚、无水乙醇、乙酸乙酯的提取效果较差,
随着乙醇溶液体积分数的增加而提取效率降低,根据
物质的相似相溶性,可以确定木耳菜果实红色素为水
溶性色素。水是最佳浸提剂,体积分数为 70%,
50%及 20%的乙醇溶液的提取效果皆不错。但是考
虑到实际生产工艺的需要 (即在保证提取效率的同时
应尽量简化步骤、降低成本等),选择纯水 (调节pH
值为5左右) 作为浸提剂。
3.2最佳提取料液比的选择结果
料液比对吸光度的影响见表2。
表1 各种溶剂对提取率的比较
提取剂 吸光度A 颜色
水
石油醚
乙酸乙酯
无水乙醇
95%乙醇
80%乙醇
70%乙醇
50%乙醇
20%乙醇
0.323
0.006
0.012
0.097
0.136
0.235
0.264
0.293
0.301
紫红
无色
无色
微红
浅红
深红
紫红
紫红
紫红
注:95%,80%,70%,50%,20%分别为乙醇体积分数。
表2 料液比对吸光度的影响
料液比 吸光度
1∶1
1∶2
1∶3
1∶4
1∶5
1∶6
1∶7
0.362
0.425
0.428
0.429
0.429
0.429
0.429
·58·
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由表 2可知,当料液比达到 1∶3后,吸光度趋
于稳定,提取率变化幅度很小。料液比实际上是溶剂
用量的大小,一般来说,溶剂用量越大,提取率越
大,但过大的料液比会造成能源的浪费,并给后续的
浓缩带来困难,故选择料液比1∶3比较合适。
3.3 最佳提取温度与提取时间的选择结果
提取温度与时间对吸光度的影响见表3。
由表3可知,温度对浸提效果影响显著,在提取
温度为 40~90℃时,色素的吸光度变化显著。温度
60℃之后,随着提取温度的升高,色素的热稳定性随
之下降。另外,随着提取时间的延长,色素的吸光值
增加不明显,这说明木耳菜果实红色素极易溶于水。
综合考虑,选择浸提温度为常温,提取时间为30min
较合适。
3.4 最佳提取次数的选择结果
浸提次数对色素提取率的影响见表4。
由表 4可知,随着提取次数的增加,提取率增
加,但在提取2次以后,提取率增加不明显,考虑经
济效益,提取次数确定为2次。
3.5 适宜酸碱度 (pH值) 的确定
pH值对木耳菜果实红色素的影响见表5和图1。
由表 5和图 1可知,pH值为 3~6时,色素溶液
的吸光值较大,pH值为 5.0的吸光值最大,色泽红
艳。故提取液的酸度尽可能调节在 pH值为 5左右,
以增加色素的稳定性与得率。
3.6 最佳过滤方式的确定
过滤方式对色素提取效果的影响见表6。
由表6可知,3种过滤方式对色素稳定性影响的
差异较大。其中,不过滤的浸提液稳定性较差;直接
过滤的稳定效果较好一点;离心后再过滤的色素溶液
的稳定效果是最好的。其原因是:①过滤除去色素浸
提液中的大量悬浮物;②高速离心后除了除去悬浮物
外,还除去蛋白质、果胶和其他杂质等。
3.7 浓缩和干燥条件的确定
几种浓缩干燥过程的结果如下。
3.7.1 直接干燥
浸提液直接干燥 (可分喷雾干燥与冷冻干燥
2种,我们选择后者) 可减少中间环节。其优点是:
①可避免浓缩时加热对色素本身可能的破坏及降解;
②可缩短时间,防止光热与氧化作用的影响;③明显
提高色素的提取率。但直接干燥会使动力消耗成本加
大。实验条件下采用此法提取果实原汁3次,提取率
分别达到3.84%,4.10%和3.91%。
3.7.2 浓缩后干燥
浸提液经旋转浓缩蒸发仪浓缩后再进行冷冻干
燥。在旋转浓缩蒸发仪上分别用不同温度进行浓缩。
实验表明,当真空度达到或接近 0.1kPa或 0.09kPa
时,温度只需达到 30~35℃便可进行冷凝蒸发;真
空度不低于 0.08kPa,则温度可以控制在 50℃以下
来完成整个过程。通常情况下,一次取滤 液
200~300mL,浓缩至 40~50mL,温度控制在 45℃
左右进行。冷冻干燥过程为:先将浓缩液倒入专用量
瓶 (容量 500mL,但最多只可装液 1/3左右,不可
图1 pH值对木耳菜果实红色素的影响
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
吸
光
值
2.33.0 4.5 5.0 5.3 6.0 7.3 8.3 9.3 10.0
pH值
★
★ ★
★
★ ★ ★
★ ★
★
表6 过滤方式对色素提取效果的影响
过滤方式
1d 2d 3d 4d 7d
不过滤
直接过滤
离心分离后过滤
0.496
0.485
0.486
0.450
0.448
0.486
0.405
0.426
0.465
0.338
0.399
0.426
0.238
0.299
0.366
吸光值
比色时间
提取温度
θ/℃
吸光值A
提取时间
室温 (25℃)
40
60
75
90
20min 30min 60min 90min
0.300
0.298
0.257
0.210
0.125
0.305
0.303
0.265
0.196
0.061
0.308
0.305
0.271
0.201
0.058
0.308
0.305
0.271
0.198
0.056
表3 提取温度与时间对吸光度的影响
表4 浸提次数对色素提取率的影响
提取次数
提取率
/%
1
2
3
4
96.60
97.85
97.90
97.91
表5 pH值对木耳菜果实红色素的影响
pH值 吸光值 颜色
2.3
3.0
4.5
5.0
5.3
6.0
7.3
8.3
9.3
10.0
0.830
0.878
0.897
0.993
0.896
0.873
0.845
0.776
0.691
0.659
深红
深红
深红
深红
深红
深红
深红
深红
蓝色
蓝色
(下转第64页)
张孔海,等:木耳菜果实红色素的提取工艺研究 ·59·
农产品加工·学刊 2008年第3期
超过200mL),放入冷冻机中,在温度-70℃状态下
冷冻,冷冻完全后,取出放在干燥台上干燥,
100mL浓缩液约需24h可干燥完全。仪器分别为美
国生产的 EZ—550型冻干机和日本生产的 NV—
6511E型低温冰箱。采用这种方式提取3次,产率分
别为 3.70%,3.72%,3.68%。色素成品为紫红色粉
末。
4 结论
(1) 木耳菜果实红色素极易溶于水,复原性好,
可溶于乙醇等有机溶剂的水溶液,难溶于乙醚、乙酸
乙脂等有机溶剂。水浸提法对水溶性木耳菜果实红色
素的提取是切实可行的。
(2) 工艺流程为:将原料清洗后,用压滤机榨
汁;以纯水为提取剂,用 1∶3的比例将滤渣在常温
下浸提 2次,每次 30min,浸提液与滤液一起经高
速离心后过滤或直接过滤,之后在温度 40~50℃真
空浓缩,再采用冷冻干燥得到粉末状色素粉。实验条
件下色素干粉最高得率为3.72%。
(3) 木耳菜果实红色素着色力强,最适宜在弱酸
或微酸性条件下 (pH值为4~6) 使用。与其他天然色
素相比,其耐热性与耐光性较好;提取工艺简单,产
率高,原料来源广,色素原汁和色素粗提物粉末为纯
天然,富含多种营养物质,具有良好的开发利用前景。
(4) 木耳菜果实红色素富含近 20种氨基酸,营
养物质丰富,直接应用到食品中不仅不影响其色泽,
还能增加制品营养。若精制后再应用到食品中,既增
大色素生产成本,又浪费了其中的营养物质,故本研
究未对精制工艺进行进一步的探讨,精制品主要用于
分析研究及其在化工行业与其他用途的需求。
参考文献:
卢毓星,岳森.营养保健型蔬菜——落葵 [J].特种经济
动植物,2006(2):30-31.
于惠芬,陈彦玲.菠菜色素的提取及性能测试 [J].长春
师范学院学报,2003(2):18-20.
郭文莉,冯作山.葡萄皮色素提取工艺的优化与抗氧化
活性的分析 [J].食品与药品,2007(6):17-19.
邓洁红,谭兴和.刺葡萄皮色素色价测定及提取工艺研
究 [J].食品研究与开发,2007(3):17-19.
马自超,庞业珍.天然色素化学及生产工艺学 [M].中国
林业出版社,1994:1-3,42-44,175.
蔺定运.食用色素的识别与应用 [M].北京:中国食品出
版社,1957:2-12,119-129.
谢运吕.食用天然色素研究概况 [J].四川食品工业科
技,1997(2):7-12.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
(上接第59页)
表6 小型苹果酒发酵试验结果
菌株
编号
起泡
速度
落泡
速度
色泽 香味 口感
残糖
/g·L-1
总酸
/g·L-1
酒精度
/%
9 快 快 淡黄色 果香浓 醇厚 90 4.3 12.5
CK 缓慢 快 橙黄色 果香淡 清淡 220 5.7 6.5
从表 6可以看出,在 5kg苹果汁的小型发酵试
验中,被分离筛选所得的9号菌株的各项指标均优于
对照菌株。
3 结论
(1) 从不同条件下自然发酵的苹果酒醪中,采用
现代微生物技术分离得到了 13个适宜于酿造苹果酒
的酵母菌菌株,通过多项试验筛选,最终获得了1株
编号为9号的最佳菌株。
(2) 9号菌株的主要性能特点为:菌落乳白色、
圆形较大、中间突起、湿润有光泽、边缘呈浸润状;
细胞椭圆形,周边出芽繁殖,繁殖速度快;能在质量
分数为10%~40%的葡萄糖或蔗糖培养液中生长产酒
精,其中以质量分数为25%的葡萄糖培养液最适宜;
生长温度为8~32℃;在pH值为4~6时生长繁殖快,
最适pH值为5;在含酒精度为22%的糖发酵液中仍
有近 50%的酵母菌活细胞生存。这些性能和特点均
明显优于对照菌 (K酵菌)。
(3) 经 5kg苹果汁的小型发酵试验,各项指标
均优于对照菌株,而且适宜在8~10℃的低温中进行
发酵。
(4) 试验结果表明,被选的9号酵母菌适用于苹
果酒酿造,而且最适宜于苹果收获后的低温季节酿造
优质苹果酒,它将具有广泛的应用前景。
参考文献:
诸葛健,王正祥.工业微生物实验技术手册 [M].北京:
中国轻工业出版社,1997.
赵斌,何绍江.微生物学实验 [M].北京:科学出版社,
2005.
施巧琴,吴松刚.工业微生物育种学 [M].(第二版) .
北京:科学出版社,2003.
蔡定域.酿酒工业分析手册 [M].北京:中国轻工业出版
社,1998.
顾国贤.酿造酒工艺学 [M].(第二版) .北京:中国轻
工业出版社,2006.
牟建楼,王颉,陈志周,等.木糖发酵液中乙醇的气相
色谱法测定 [J].酿酒,2005,32(1):77-78.
无锡轻工大学,天津轻工业学院.食品分析 [M].北京:
中国轻工业出版社,2004.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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