全 文 ：江苏食品与发酵19 9 5 年第三期
从螺旋藻中提取天然食用色素的研究
张 昆. 方岩雄 邵晨
广东工学院化工系 (广州5 1 0 09 ) 0
摘 要
本文研究 了从螺旋藻中提取天然食用黄色素蓝色素的工艺条件 , 找出了提取这
些色素的最佳提取条件 , 为其在工业生产上的应用提供了科学依据 。
关键词 : 螺旋藻 提取 天然 黄色素 蓝色素 超临界流体
A B S T R A C T
I n t h is p a P e r
,
t h e n a t u r n a l p i g m e n t s e x t r a e t e d f r o m S p i r u l i n a P l a t e n s i s a r e
s t u d i e d
,
t h e b e s t e o n d i t i o n s f o r p i g m e n t s e x t r a e t i n g a r e o b t a i n e d
,
t h e y i e ld o f y e l
-
lo w p ig m e n t a n d b l u e p i g m e n t 15 9 8
.
5% a n d 9 0
.
9% r e s p e e t i v e l y
.
K e y w o r d s : S p i r u l i n a P l a t e n s i s ; e x t r a e t ; n a t u r n a l ; y
e
l lo w p i g m e n t ; b u l e p i g
-
rn e n t ; s u P e
r e r it i e a l f l u id
食用色素是食品添加剂的一个重要组成
部分 ,它可以改善食品色泽 ,是食品加工中决
定食品质量的关键因素之一 。 目前 , 随着食
品 、 化妆品及医药工业的发展 ,人们对食用色
素的需求量不断增大 。 但是由于发现合成色
素在代谢过程 中会产生有害物质 , 直接危害
人体健康 ,使其品种 、 用量和使用范围 、 均受
到严格限制 。 因此人们将兴趣集中在天然 色
素的开发和应用上 。 由于天然色素安全无毒 ,
色调 自然逼真 , 因此近几年对天然食用色素
的需求 日益增大 ,提制工艺的发展也较快 。但
目前天然食用色素发 展所遇到的问题是品种
少 ,来源相对不足 ,成本较高 。 因此要用天然
色素取代合成色素 ,必须开发更多的天然 色
素品种 , 降低天然色素的生产成本 . 基于此 ,
我们对从螺旋藻中提取天然食用色素进行了
研究 。
螺旋藻是一种多细胞 藻 , 原产于非洲乍
得咸水湖 。研究表明 ,螺旋藻具有极高的营养
价值和医疗价值 , 在我国沿海地 区 已有多个
大的养殖场 。 螺旋藻除有较高的蛋白质含量
外 , 还含有丰富的可食用色素 ,其甲的叶黄素
及胡罗 卜素含量达 5% 以上 [ 1〕〔2〕 , 其所含
的蓝 色素 , 更是 目前天然食用色素品种中极
为少见的一种 。从螺旋藻中提取食用色素 ,既
可扩大 天然食用色素的来源 , 降低天然色素
价格 ,又可以充分利用螺旋藻这一资源 , 大大
提高螺旋藻的利用价值 。 而 C O : 超临界技术
是近来 被广泛研究和应 用的一种 分离新技
术 ,和传统的溶剂法 比较 , C O : 超临界技术具
有选择性好 、 成本低廉 、 快速 、无毒无污染 ,且
操作温度低和渗透力特强等优点 , 因此近年
被广泛应用于天然产物提取 , 特别是象色素
这样一类受热易降解产物提取研究 [ 3」。本文
张昆 广东工学院化工系讲师 广州 5 1。 。如
2 0江苏食品与发酵 19 95 年第三期
研究 了用 CO :超临界技术从螺旋藻 中提取
天然黄色素和用水基提取剂从螺旋藻中提取
食用蓝色素的工艺条件 。 本研究由于既可充
分利用资源 ,提高螺旋藻的附加值 , 又可增加
色素品种 , 推动夭然食用色索研究 的进一步
发展 , 并且应用 了超临界 C O : 萃取这一新技
术 , 因此意义颇大 。
一 、 工 `艺流程
螺“ 藻一嘴超临界 co Z流体萃“ } -一黄色素
{
溶剂浸引一仁砰下!一扭困一注亘国一 蓝色素
二 、 实验部份
2
.
1 用超临界 C O : 流体法从螺旋藻 中
提取黄色素的研究 。
为 了找到 用超临界 C O : 流体法从螺旋
藻中提取黄色素的较佳工艺条件 , 我们选 用
不同压力 、 温度 、 C O : 消耗量做三 因子三水平
正交试验 :
因子 : A : 压力 ( b a r )
水平 : A : (b ar )
B : (℃ )
C
:
( m l / g )
B
: 温度 ( ℃ )
3 5 0 4 0 0
3 0 3 5
2 0 0 2 6 0
C
: 每克藻粉消耗 CO : 的量 ( 。 11 ,s/ )
4 5 0
4 O
3 2 0
用分析 天平准确称取 一定量的螺旋藻
粉 ,将其置于提取槽内 ,分别用所选的条件进
行萃取 , 并将所提色素用 乙醉稀释后 ,于 7 71
分光光度计测量其 4 5 O n m 处 (色素最大吸收
波长 ) 的吸光值 A , 并计算其提取率 (将藻粉
反复提取到其提取物在 4 5 0n m 处没吸收为
1。。%提取 ) 。 结果见表一 。
表一 :
A ( b a r ) B ( ,C ) C ( m l店 ) 提取率 (% )
2 0 0
2 6 0
3 2 0
2 6 0
3 2 0
2 0 0
3 2 0
2 0 0
艺6 0
7 5
.
3
7 7
.
4
8 4 1
8 9
.
1
9 8
.
5
8 6
.
1
8 7
.
9
8 2
.
9
8 6
.
1
2
.
2 蓝色素的最佳提取条件研究
么 么 l 提取剂的选择
报取一宁量的嫂赫越四份 , 分别 用 9 5%
乙醇 、 丙酮 、 石油醚 以及 水基提 取剂进行提
取 , 结果发 现乙醇 、 丙酮 、 石油醚均不能提出
蓝色素 , 只有用水基提取剂提取才可提出最
大吸收波长在 6 1 8n m 处的蓝色素 ,故用水基
提取剂作为提取剂 。
2
.
2
.
2 最佳提取条件的研究
为了寻找提取该蓝色素的最佳 提取条
件 , 我们选用不同时 间 、 不同温度 、 不同固液
比进行三因子 、 三水平的正交试验 。
因子 : A : 固液比(m ! / g ) B :温度(℃ ) C ;时间(m in )
水平: A : 50 , 1 60 ` 1 70 , 1
B
:
30 40 50
C
: 30 45 60
用分析天平 准确称取一定量的螺旋藻 ,
用移液管准确量取一 定体积的提取剂 , 把藻
粉和提取剂倒人带搅拌器 、 温度计 、 冷凝管的
三颈烧瓶中 , 在恒温水浴中搅拌提取 。 把各试
验条件下所得产品转人 1 0 m l 容量 瓶中定
容 ,然后分离 出 s m ! 清液 , 稀释至 50 m l ,测其
6 1 8n m 处的吸光度 ,结果见表二 。
0
尸0亡口0哎JO,J,口月q八山月马nI以
直
50洲卯\qé2曰,口`gJ订占J吩月性`己日以ù
江苏食品与发酵1 9 95 年第三期
表二
水平组合 试 验 条 件 相 对
提取率派量 ( ml /只 )温 度 (℃ )时间 (n l in )
AI B I CI5 0
苦l 30 30 3 8
.
9%
AI B ZC Z5 0
:l0 45 4 41
.
4%
AI B 3C5 30
:1 5 0 60 90
.
9%
A ZB I C6 Z0
吕l 35 0 4 40
,
3%
A ZB ZC 3 6 0
: 1 4 0 6 0 4 8
.
2%
A ZB 3 C I 6 0
: 1 5 0 3 0 6 9
.
6%
A 3 B I C 3 7 0 1 3 0 6 0 3 6
.
2%
A 3 B ZC I 7 0
: l 4 0 3 0 3 8
、
0纬
A 3 B 3 C Z 7 0
: l 5 0 4 5 8 3
.
6 %
三 、 结果与讨论
将表一数据进行直观分析评价 , 可得 出
如下结果 :
对于压力来说 ,
A
: 一 ( 7 5 . 3十 7 7 . 4 + 8 4 . 1 ) / 3 ~ 7 8 . 0
A : = ( 8 4
.
1十 8 9 . 1十 9 8 ` 4 ) / 3二 9 0 . 4
A
3一 ( 8 7 . 9十 8 2 . 9 + 8 6 . 1 ) / 3一 8 5 . 6
由此可知 , 在试验条件范围内 , A : 为最
佳压力条件 ;
对于温度来说 ,
B ; = ( 7 5
.
3 + 8 9
.
1十 8 7 . 9 ) / 3 = 8 4 . 1
B : 一 ( 7 7 . 4 十 9 8 . 4十 8 2 . 9 ) 3一 8 6 . 7
B
。一 ( 8 4 . 1 + 8 6 . 1 + 8 6 . 1 ) / 3一 8 5 . 4
由此可知 ,在试验条件范围内 , B : ~ 35 ℃
为最佳温度条件 。
对于 C O : 消耗量来说 ,
C : ~ ( 7 5
.
3十 8 6 . 1+ 8 2 . 9 ) / 3 = 8 1 . 4
C : 一 ( 7 7 . 4 + 8 9 . 1+ 8 6 . 1 ) / 3一 8 4 . 2
C
3
= ( 8 4
.
1+ 9 8
.
4 + 8 7
.
9 ) / 3一 9 0 . 1
由此可知 , 在试验条件范 围内 , C 。 为最
佳值 。 虽 然 C 3 处 于 边 界 条件 , 但 当 采 用
A
:
B : C
, 为试验条件时 , 提取率 己达 98 % , 可
以认为 A : B , C : 为最佳的提取条件 。
对表二结果中进行同样 的分析 , 可知浪
度 为 高度 显 著 影 响 因素 , 最 大 值组 合为
A I B 3C 3
, 即以液固比为 5 0 : 1 ,温度为 洲℃ ,
B寸间为 6 Om in 为最佳提取条件 .
四 、 结论
综上所述 ,用超临界 C O : 流体法从螺旋
藻中提取黄色素的较佳条件为 : 以 4。。ba : 的
压 力 , 温 度 控 制 在 35 ℃ , C O : 消 耗 量 为
3 2 Om .l/ g
。 以此条件进行萃取 , 其萃取率达
98 %
。 而螺旋藻蓝色素的最佳提取条件为 : 用
水基提取剂 , 以 邪 : 1 固液 比 , 在 50 ℃ 搅拌
6 。 分钟 , 其萃取率达 90 . 9% 。
实验结果表明 , 用超临界 C O : 流体法从
螺旋藻中提取黄色素和用水基提取剂提取螺
旋藻蓝色素的工艺 , 提取温度低 ,快速 , 提取
率高 ,且操作费用低 , 值得进一步扩大研究并
推广应用 .
参考文献
「1几U . 5 P a l e n l 4 3 2 0 0 5 0
2 2 江苏食品与发酵 19 9 5年第三期
固定化增殖酵母酒精发酵新技术研究
第五报 薯类原料固定化增殖
酵母酒精发酵新技术研究炭
经济分析报告 “
谢振根 章芙蓉 何嘉波 罗 申 谭树华 汪维芝 曹淑娟
(江苏省食品发酵研究所 ,南京 , 2 1。。 2 4)
汪李严
(江苏省太仓酿酒总厂 , 太仓 , 2 1 5 4 0 0)
摘 要
固定化酒精发酵法同传统法对比 ,新建一座 10 , c0 O T /年厂和一座 5 0 0 0 厂扩建
为 1。 , 。 o OT /年厂 , 可分别减少发酵设备 、 土建投资 74 . 42 %和 90 · 34 % , 吨酒精生产
成本降低 .3 76 % .
1 经济效益计算
《技术研究报告 》表明 ,相对于 传统游离
细胞发酵而言 , 固定化增殖细胞技术的最大
特点在于 , 它能够获得高密度细胞 , 加快生化
反应速率 , 并且 可以进行细胞增 殖 , 连续使
用 , 因此大幅度缩短发酵周期 , 提高设备生产
强度 ,革除酒母工序 。但同时增加了固定化载
体制备步骤 。具体反映在经济方面 , 固定化工
艺和传统工艺两者存在以下几方面差异 :
.1 1 节减固定资产投资
.1 .1 1 对于新建厂 :
以一座 1 。 , 0 0 吨 /年酒精厂为例 ,新 老
工艺相关部分的投资对比如表 1 ,结果表 明 ,
固定化工艺可节减投资 1 37 . 12 万元 。
1
·
l
·
2 对于扩产的老厂 :
以一座 5 0。 。 吨 /年酒精厂扩建为 1 0 0 0 。
吨 /年为例 , 其相关部分投资对 比如表 2 ,对
比结果 , 固定化工艺可节减投资 80 . 8 万元 。
汉 国家《八 五 )科技攻关项目
△ 水报告以一九九三年七月国家价格为计算依据
切嘴 ) ` 卜Q ( 洲净 ( 卜心加 ( 洲净心叫 ) ( 州令 《> O 趁洲 ) 《 》 <加 ( 洲) ` 卜 <》 《 叫 ) 毛减 ) C洲 ) 心 , O 《 卜合 <洲二、 <州 ) ` , O C叫 ) 《 》 ` 声 (为 ) ( 间》 ( 》 ( , 心州。 叱》 ( 、 《 洲 ) ( 洲白 <护 C , <洲 》 心》 之) 《 喊> 《 卜 ) ( 卜 , 《 K 》 《 卜沙 《卜 (》 ` , < 》 《 洲) ( 洲〕 ( 卜口 .
〔2〕马贵武 . 螺旋藻的功能和应用 . 中
国化学会第二届全国精细化学品化学学术会
议论文集 , 1 2 3 ;
〔 3〕F a b i o F a v a t i , J e r r y W . K i n g e t a l .
1 9 8 8 J
.
F o o d
.
S e i 5 3 ( 5 )