蛹虫草子实体中天然色素的提取工艺毕业论文(编辑修改稿)

蛹虫草子实体中天然色素的提取工艺毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

类胡萝卜素是一类重要的 天然色素 的总称，属于化合物。 普遍存在于 动物 、高等植物、真菌、藻类和细菌中的黄色、橙红色或红色的色素，主要是 β胡萝卜素和 γ长春工业大学本科毕业论文 7 胡萝卜素，因此而得名。 不溶于水，溶于 脂肪 和脂肪溶剂，亦称 脂色素。 主要包括：番茄色素（番茄红素）、天然 胡萝卜素 、混合类胡萝卜素、 玉米黄 、胭脂俗橙色素、藏红花色素、栀子黄色素、栀子绿色素、辣椒红色素、甜椒红色素、辣椒橙色素、南瓜黄色素、沙棘黄、密蒙黄色素、柑橘披黄色素、苜蓿色素、 万寿菊色素 、柑橘黄、枸杞色素、银杏黄色素、苦瓜色素、蒲公英色素等。 酮类色素 酮类色素主要包括：姜黄色素、姜黄油树脂、姜黄、姜黄素、郁金色素、郁金香红色素等。 醌类色素 醌类色素主要包括： 茜草红色素、紫草红、紫草色素、紫蓝红色素、紫草素、虎杖色素、凤仙花红色素、决明子红色素等。 天然色素的性质 副作用小，安全性高 绝大多数天然色素来自动物、植物组织。 因此无毒副作用，安全性高。 天然植物色素大多为花青素类、类胡萝卜素等 ，因此天然色素不但是无毒无害的物质，而且还含有很多人体必须的营养物质和微生物物质，例如番茄红色素， β胡萝卜素等。 色调比较自然，能较好的模仿天然物的颜色 植物色素的着色色调比较自然，既可增加色调，又与天然色泽相近，是一种自然的美。 植物色素在植物体中含量较少，分离纯化较为困难 [27]，其中有的共存物存在时还可能产生异味，因此生产成本较合成色素高。 部分天然色素对热、氧、金属及 pH 值等敏感，稳定性较差 天然色素的种类繁多，性质复杂 天然色素的 结构特点 按照化学结构不同可分为四吡咯类色素 (如叶绿素 )、类胡萝卜色素 (如辣椒红色素 )、花青类色素 (如葡萄红色素 )、黄酮类色素 (如高粱红色素 )、醌类色素 (如紫草色素 )、其它类色素 (如焦糖色素、姜黄色素、甜菜红色素等 )。 四吡咯类色素 目前应用于食品着色的四吡咯类色素主要有叶绿素、血红素、胆红素和蓝藻素 [28]。 这类色素的基本结构都是由四个吡咯环的 α碳原子通过次甲基相连 而构成的复杂共轭体系 ， 该共轭体系一般与金属离子 (Mg2+、 Fe2+、 Cu2+、 Zn2+)结合。 四吡咯环共轭 结构比较稳定 ， 这类色素的性能主要由共体系结合的金属离子和衍生的外围结构决定。 类胡萝卜色素 系共轭烯烃（或共轭烯烃的含氧衍生物），能有效的防止自由基对脂质内侧生物长春工业大学本科毕业论文 8 膜的损害，而且还是有效的氧自由基捕获器 [29]。 例如： β胡萝卜素食维生素 A 的前体，可提高机体的免疫功能，可防治中风、心血管疾病的作用 [30]；番茄红素可以清除自由基，并能有效预防前列腺癌的发生，还可以激活免疫细胞，防止心脑血管疾病的发生；玉米黄色素是单线态氧，可防止脂质过氧化反应的链式传递，从而可以清除膜内的自由基，维持生 物膜的完整性；栀子黄色素具有抗氧化能力和解热、消炎、利胆的功效。 类黄酮类色素 黄酮类色素是带有 C6C3C6的水溶性酚类物质，可以切断体内产生衰老和疾病的过氧化链式反应。 黄酮类色素还可以保护血管，调节血管的扩张，防止动脉硬化和栓塞。 花色苷类色素 花色苷类色素由糖苷和糖组成，一般情况下为水溶性，能强烈的吸收紫外线，使细胞分化和其他生命过程正常进行，还可以预防冠心病和心急缺损等。 徐清海 [31]《天然色素的提取及其生理功能》中提到：从我国食药两用的紫苏中提取的 紫苏色素，有解毒、散寒、行气和胃的功效。 醌类色素 醌类色素因其结构中有多个酚羟基，所以具有一定的抗氧化活性以及抗菌、抗癌、抗病毒的作用。 天然色素提取方法 一般提取法 蛹虫草子实体天然色素的提取一般是采用研磨的方法 [32]。 通常先用石英砂协助研磨，再加入丙酮作助磨剂浸提后得到天然色素。 由于不同研究者用的提取方法不同，所以蛹虫草子实体中天然色素的得率也不同。 张志军 [33]等人称取 1g蛹虫草子 实体的样品 ， 加入 ， 并同时加入20mL丙酮作为助磨剂 ， 在研磨 15min之后，将所得的混合物直接用于浸提处理。 稍后再室温下振荡 30min， 之后经过 4000r/min的离心机离心 10min，最后取得蛹虫草子实体中的天然色素提取液。 最后经紫外 可见光吸收光谱法测得天然色素的产量为718μg/g。 适用范围：溶于丙酮的色素 酸热提取法 原理 主要是由于酸热法使用了对细胞壁中原来结构紧密的某些成 分 (多糖和蛋白质等 )具有强力疏松作用的盐酸 ， 并配合沸水处理及速冷处理 ， 使细胞壁结构得以破坏 ， 胞长春工业大学本科毕业论文 9 内物质溶出。 特点 该法设备简单、能耗小、成本低 适用范围 对热和 pH 值不敏感的色素 参照郭鹏飞 [34]等的方法，每克蛹虫草子实体的样品加 2mol/L盐酸 10mL， 在室温下浸泡 40min， 随后在沸水浴中处理 4min， 迅速冷却后 ， 再 3000r/min的离心机中离心10min， 弃上清液后 ， 将沉淀用蒸馏水洗涤 2次后加 20mL丙酮 ， 室温下振荡 30min以浸提虫草子实体中的天 然色素 ， 然后再在 4000r/min条件下离心 15min， 得上清液即为天然色素的浸提液。 最后经紫外 可见光吸收光谱法测得天然色素的产量为 2736μg/g。 微波提取法 原理 微波所产生的电磁场使被萃取的部分向萃取溶剂界面扩散速率加快 [35]。 例如在用水做溶剂时，在微波场下，水分子高速转动成为激发态，而当水分子本身释放能量回到激态时，它所释放能量传递给其它物质分子，加速其热运动，缩短被萃取分子由物料内部扩散到萃取溶剂界 面的时间，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，最大限度的保证了萃取质量。 特点 用微波法提取可以缩短生产时间 , 降低能源溶剂的消耗 ,同时可以提高提取物的纯度 适用范围 对热稳定的色素 参照赵大球 [36]等的方法，称取一定量的样品 ， 之后以丙酮为提取剂 ， 料液比1∶ 20g/mL， 将其混匀后置于微波炉中。 在微波功率为 140W的提取条件下 ， 提取 3min。 在微波提取后 ， 于室温下振荡 30min， 经离心机离心后得天然色素的浸提液。 最后经紫外 可见光吸收光谱法测得天 然色素的产量为 696μg/g。 超声波提取法 原理 超声波提取法 [37]利用超声波的空化作用加速植物有效成分的溶出 ， 另外超声波的次级效应 , 如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放 ， 并充分与溶剂混合 ， 利于提取； 超声波的粉碎、搅拌等特殊作用 ， 可打破植物细胞壁 ， 以使溶媒尽快渗透到植物细胞中 ， 溶出其中有效成分。 特点 超声波法在提取过程产生强烈的振动、空化、搅 拌 ， 与传统提取方法相比具有生长春工业大学本科毕业论文 10 产周期短、无需加热、产率高、条件温和有效成分不被破坏等优点 参照姬小明 [38]的方法，称取一定量样品 ， 以丙酮为提取剂 ， 在料液比为 1∶ 20g/mL的情况下 , 避光条件下用超声波提取 1h， 超声后在室温下振荡 30min， 最后经离心后，取上清液得天然色素的浸提液。 最后经紫外 可见光吸收光谱法测得天然色素的产量为 628μg/g 超临界 CO2 萃取法 （ SFE） 原理 利用处于临界温度 、临界压力之上的超临界流体具有溶解许多物质的能力的性质 , 将其作为萃取剂 ， 从液体或固体中萃取分离出特定成分的新型分离技术 [39]。 特点 无化学溶剂消耗和残留、无污染 , 避免了色素在高温下的热裂化 ， 保护了色素的天然活性 ， 保持了天然色素的色泽、香气纯正。 同时提取工艺简单 ， 能耗低 ， 萃取剂便宜 ， 提取的产品具有纯度高 ， 无毒副作用等优点。 适用范围 番茄红素、 β胡萝卜素、紫草色素、玉米黄色素 据文献报道 [40]， 超临界 CO2萃取 技术在天然色素萃取中的应用研究主 要有番茄红素、 β胡萝卜素、紫草色素、玉米黄色素等的提取。 如 ： 在 40MPa下 ， 得到 65% 番茄红素和 35% 胡萝卜素。 超临界 CO2萃取 技术萃取紫草色素含杂质少 ， 色价高 ， 产品色质好 ， 避免了有机溶剂萃取的溶剂残留问题 ； 在 38. 8% 的最大提取率 ； 所得玉米黄色素的性能指标优于传统方法 ， 萃取率高且不含残留溶剂 ， 产品指标符合国家标准等。 有机溶液提取法 原理 相似相溶 特点 萃取剂便宜 ， 设备简单 ， 操作简单易行 ， 提取率较高 ， 但用其提取的某些产品质量较差 ， 纯度较低 ， 有异味或溶剂残留 ， 影响产品的应用范围。 适用范围 水溶性、醇溶性的花色苷类、黄酮类、脂溶性色素 据姚成立 [41]等的研究报告提出： 提取高梁红色素是用 %的盐酸水溶液浸泡 2h，除去杂质和杂色后 ， 再用 7%的乙醇水溶液在 40℃ 下浸提 ， 然后过滤、浓缩、干燥而得。 利用有机溶剂如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等提取姜黄得姜黄色素。 将虾壳用盐酸浸泡 24h 后过滤 ， 滤渣用 95%乙醇 浸泡 ,提取液经蒸馏后得到浓缩的粗制虾青素提取物。 长春工业大学本科毕业论文 11 酶法提取法 原理 纤维素酶可是纤维素、半纤维素等物质降解，引起细胞壁和细胞间质结构发生局部疏松、膨胀等变化，从而增大胞内有效成分向提取介质的扩散，促进色素提取效率的提高。 特点 条件温和、有效成分理化性质稳定等优点 适用范围 红花黄色素 蛹虫草子实体天然色素的测定方法 紫外 可见光吸收光谱法 紫外 可见分光光度法是根据物质分子对 波长 为 200760nm 这一范围的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法 [42]。 此方法具有灵敏度高、准确度好、选择性优操作简便、重现性好，分析速度好、应用广泛等特点。 波长长（频率小）的光线 能量 小，波长短（频率大）的光线能量大。 分光光度测量是关于物质分子对不同 波长 和特定波长处的辐射吸收程度的测量。 高效液相色谱法 （ HPLC） 高效液相色谱法是一种以液体为流动相的现代柱色谱分离分析技术 [43]。 该技术具有分离效率高、分析速度快、用样量少、灵敏度高、流出组分可收集 , 兼具分析和制备等优点 ， 适应于高沸点、大分子 、强极性和热稳定性差的化合物分离分析。 对于热不稳定性或极性大的天然色素来说 ， HPLC 是一种有效的分离分析方法。 赵明波 [44]等建立了菊科植物红花中的主要有效成分羟基红花黄色素 A的 HPLC定量分析方法。 HPLC技术在天然色素成分分析中的应用研究主要有玉米黄素、 β玉米黄素、叶黄素、番茄红素、 α， β 胡萝卜素的分析。 如 ： 玉米黄素、叶黄素、番茄红素与 β胡萝卜素用 NovapakC18(150mm)色谱柱 ， 流动相为乙腈 甲醇 二氯甲烷(体积比 70:20:10)； β胡萝卜素、 VE、 VD3用 正相 L Porasil柱 ， 反相 VydacTP 54柱 ， 流动相为己烷 二异丙醚 10%二异丙醚己烷溶液 ， 梯度甲醇 水 (体积比 93:7)； 玉米黄素 ，叶黄素 ， β玉米黄素 ， α， β胡萝卜素 ， 用 C185 Lm色谱柱 ， 流动相为乙腈 甲醇 二氯乙烷 (体积比 60 B35 B5)， 含 %BHT、 %三乙胺和 ； 玉米黄素用C18柱 ， 流动相为甲醇 四氢呋喃 (体积比 95B5)， 流速为。 薄层色谱法 薄层 色谱 ，或称薄层 层析 (thin—layer chromatography），是以涂布于支持板上的长春工业大学本科毕业论文 12 支持物作为 固定相 ，以合适的 溶剂 为流动相，对混合样品进行分离、鉴定和定量的一种 层析分离技术 [45]。 这是一种快速分离诸如脂肪酸、类固醇、 氨基酸 、 核苷酸 、生物碱及其他多种物质的特别有效的 层析 方法 ， 一般是将固定相 (如硅胶 )薄薄地均匀涂敷在底板 (或棒 )上，试样点在薄层一端，在展开罐内展开，由于各组分在薄层上的移动距离不同，形成互相分离的斑点，测定各斑点的位置及其密度就可以完成对试样的定性、定量分析的色谱法。 薄层层析有许多优点 [46]：它保持了操作方便、设备简单。