微波法提取山茶花红色素的工艺研究.pdf

应用安全无毒的天然食用色素代替合成食用色素是大势所趋。但天然色素比合成色素价格高，因此充分利用价廉的天然资源制取食用色素是降低成本的重要途径之一。

山茶花（Camellia japonica L.s）为山茶科山茶属植物，又名茶花、山茶、耐冬。山茶花一般春季开花，园艺品种繁多，其中深红色重瓣山茶花具有丰富的红色素，是开发天然红色素的良好资源。山茶花性甘凉而味苦辛，为凉血、止血、散瘀、消肿的良药，故山茶花红色素具有天然食用色素安全、营养、药用等典型特怔。利用微波技术提取天然产物，具有速度快，能耗低，溶剂量少等特点本试验以山茶花为原料，采用微波法对影响其红色素提取的主要因素用正交试验，以吸光度值为指标，用方差分析方法进行分析，从而优选山茶花红色素的微波提取条件，为进一步开发利用山茶花红色素提供科学依据。

1材料与方法

1.1材料

山茶花：采自丽水学院医学部校区，所用试剂均为国产分析纯。北京瑞利uV一9100型紫外可见光谱仪，DZF一9070型真空干燥箱，AL204型电子分析天平，数显恒温水浴锅HH一2，RE52CS一1旋转蒸发器，GalanzWD800微波炉。

1.2方法

1.2.1提取工艺流程

新鲜山茶花花瓣一清选一晾干切碎一称重一pH1的95％乙醇微波浸提一过滤一红色澄清透明液体一复提一合并色素液一浓缩精制成暗红色膏状色素。

1.2.2平行试验

称取5.O000g茶花花瓣若干份，分别在不同的微波功率、提取时间、提取剂用量、提取次数等条件下做单因子平行试验，各提取液分别以相应提取剂作参比，用紫外可见光谱仪在540nm处测量吸光度值A。

1.2-3正交试验

采用L9（3）正交试验设计，对提取次数、微波功率、提取时间、提取剂用量4因子在3个水平进行优选，见表l。按1.2_2的方法在540nnl处测量各样品的吸光度A。结果采用直观分析和方差分析，影响色素提取因子的显着性检验采用Duncan法。

表1优化提取条件正交试验的因子水平

2结果与分析

2.1光谱特征测定

按上述方法提取色素，将95％7,醇pHl提取的山茶花红色素母液，稀释至一定体积后，在400nm～600nm波长范围内测定吸光度值（图1），结果表明，95％乙醇提取液的最大吸光度在540nm处，这与文献报道一致。因所得吸光度值与浓度成正比，故选用相应的吸光度值为指标恒量色素液浓度。

图1山茶花红色素吸收光谱特性

图2微波功率、提取时间、提取剂用量、提取次数对提取效率的影响

2.2平行试验

2.2.1微波功率的选择

对提取功率144W、288W、464W、648W、800W进行了平行试验，测定其540nnl处吸光度值（图2A）表明，在800W时其吸光度最大，说明微波功率以800w最佳。为了确定在多因子条件下与单因子条件下的最佳微波功率是否吻合，因此选定微波功率464W、648W、800W作为正交试验的3个水平。

2.2.2提取时间的选择

对提取时间20s、30s、50s、70s、90s、110s进行了平行试验，测其540nnl处吸光度（图2B）表明，提取时间以90s为最佳。为了确定在多因子条件下与单因子条件下的最佳提取时间是否吻合，因此选定提取时间70s、90s、l10s作为正交试验的3个水平。

2-2-3提取剂用量的选择对提取剂（g／mL）用量l：6、l：8、l：10、l：12进行了平行试验，测其540nln处吸光度值（图2C）表明，在料液比l：10时吸光度值最大。因此选定料液比l：8、l：10、l：12作为正交试验的3个水平。

2.2.4提取次数的选择

对提取l、2、3、4、5次分别进行了平行试验，测其540nln处吸光度值（图2D）表明，提取5次时时吸光度值最大。通过Duncan法检验，结果显示后3者之间差异不显着。从节约能源和提高提取率考虑，因此选定提取l、2、3次作为正交试验的3个水平。

2-3正交试验

2-3.1正交试验结果及直观分析

各试验号根据具体给定的提取条件所得的提取液，用相应提取剂分别定容于100mL容量瓶中，在540nln处分别测其吸光度值CA）。由表2可看出，在正交试验的4个因子中，以提取次数对提取率的影响最大，由极差数据K可见，各因子对提取率的影响依次为：提取次数、提取时间、提取料液比、提取微波功率。直观分析正交试验结果，确定最佳工艺条件为A。BC3D，即提取剂用pHl的95％乙醇溶液时，料液比l：8（g／mE），提取时间l10s，提取微波功率为464W，提取3次。

表2优化提取条件正交试验结果

2.3.2方差分析

由试验数据的方差分析表3可知，因子D为极显着性因子，因子B为显着性因子，需进一步分析确定。因子A、C为不显着因子，可以综合考虑确定，由后面Duncan法检验后确定。

表3方差分析

2.3.3Duncan法分析

先分别求出A、B、D因素水平间的ro.0l，ro.05和Rk值然后再根据计算结果进行各因素水平显着性比较。结果表明，提取时间l10s与90s、l10s与70s之间差异显着，而90s与70s之间差异不显着；提取次数各水平之间差异显着或极显着；提取剂用量各水平之间差异均不显着。

表4A、B、D因素4水平显着差异比较

其次，计算9个试验所得吸光度值相互间ro.0l，ro.05和Rk值，再根据计算结果进行9个处理间显着差异比较。表5结果表明，表中处理3与8差异不显着，但与其他处理均存在显着或极显着差异，故可任选处理3或8其中之一。由表4分析知，A因素中提取剂用量各水平之间差异均不显着；B因素中提取时间1lOs与70s之间差异显着；D因素中提取次数各水平之间差异均显着或极显着。综合考虑能源、方便等因素，最优化的微波提取条件为：用pH1的95％乙醇溶液作提取剂，料液比1：8（g：mL），提取时间110s，微波功率为464W，提取3次。该结论与正交试验的直观分析结果完全吻合。

2.4对比试验

各试验号根据具体给定的提取条件所得的提取液，用相应提取剂分别定容于250mL容量瓶中，在540nm~分别测其吸光度A。由表6看出，与溶剂浸提法相比，采用微波法提取山茶花果红色素提取每次提取时间由2h减小为110s，提取率从81.8％增加到84.7％。

2.5色素提取率

分别称取一定量的山茶花花瓣，按微波最佳条件提取红色素，20℃旋转蒸发仪浓缩后，经20℃干燥，可得深红色固体。经3次平行试验证明，色素粗提产率为7.9％。

表5试验组间显着性差异比较

表6对比试验

3讨论与结论

山茶花花瓣中含有丰富的天然色素，尤其是深红色的重瓣山茶花其色素色泽艳丽含量更高，是极具开发前景的天然色素资源。试验表明：用1：8（g／mL）的95％乙醇（pH1）溶液，微波功率464W，提取时间110s，提取次数3次，提取效率较好。方差分析结果，虽然微波功率为非显着性因子，但同样能体现微波法提取的速度快能耗低的特点。试验表明，最佳工艺条件下色素的提取率为84.7％，产率为7.9％。与常规溶剂浸提法相比，微波法提取每次提取时间由2h减少为110s，提取率从81.8％增加到84.7％。所以，用微波协助法提取山茶花红色素效果更佳。