南阳彩色小麦中天然色素的提取、初步纯化及其理化性质研究

论文摘要

以南阳彩色小麦中的灰麦为原料，以灰麦麦皮为试验材料，对灰麦色素的提取工艺、初步纯化、理化性质等进行了较为系统的研究及分析，为南阳彩色小麦的多方位进一步开发和灰麦天然色素的利用提供理论依据及参考。主要研究内容和结果如下：（1）南阳灰麦色素最佳提取条件的确定分别研究提取溶剂、提取方式和超声波提取时间、温度、提取剂最佳pH和提取次数等方面对提取效果的影响。通过单因素试验、正交实验及方差分析可知灰麦色素的最佳提取条件为：超声波提取；提取温度50℃，提取时间50min，1+25（m／V），提取剂为无水乙醇+盐酸（50+6体积比），提取次数为三次。（2）南阳灰麦色素理化性质的研究研究了灰麦色素的耐光性、耐热性、耐酸碱性、耐氧化还原性、金属离子Al3+、Zn2+、Mg2+、Cu2+、Ca2+、K+、Fe3+、Fe2+和常用食品添加剂（Vc、NaCL、柠檬酸、苯甲酸钠、Na2SO3和H2O2）对色素稳定性的影响。通过单因素实验分析可知：①对色素溶液稳定性影响较大的有：阳光直射对灰麦色素的破坏性很强；80℃以上时，色素很快变性，成为黑色物质；加入Cu2+、Fe3+和Vc对色素的稳定性影响比较大，色素溶液的吸光度明显降低；加入H2O2使色素溶液颜色明显变浅，说明色素耐H2O2性能较差。②对色素溶液稳定性影响不太显著的有：60℃以下时，短时间加热对色素的稳定性影响不大；当NaCL的加入量为2%时，色素吸光度变化率只有8．00％，色素相对较为稳定。与对照相比，色素溶液中分别加入浓度低于0．5％Na2SO3和浓度低于2．5％柠檬酸时，7d后色素溶液的保留率仍在85％以上，吸光度略有下降，溶液的颜色仍为紫红色，说明南阳灰麦色素的耐还原能力和耐柠檬酸性能较强。③对色素稳定性基本无影响的有：室内自然光和避光保存条件下，色素比较稳定；4℃冰箱中保存6个月后保留率仍高达92．36％，因此低温存放更有利于保持其稳定性；色素溶液pH<5时稳定性良好；除Cu2+和Fe3+外，其它金属离子影响较小；含糖量<5％的葡萄糖或蔗糖溶液对色素溶液的稳定性影响很小；苯甲酸钠浓度低于1．0％时，色素溶液一周后的保留率可达90％以上，说明苯甲酸钠对色素溶液有较好的稳定性；④溶液中加入浓度大于2．0×10-3 mol／L Al3+时，吸光度明显变大，初步推断Al3+可能对色素溶液有一定的增色效应。综合所述，南阳灰麦色素的理化特性为：耐光性很差，避光有利于保存；耐热性较差；耐碱性较差，耐酸性很好；耐氧化性很差，耐还原性较好；耐NaCL、柠檬酸、苯甲酸钠等食品添加剂的性能较好。除Cu2+、Fe3+和Vc外，其它金属离子对色素的稳定性影响较小。（3）灰麦色素的初步纯化条件研究对南阳灰麦色素纯化所用的大孔树脂种类、洗脱溶剂、树脂吸附饱和时间、吸附温度和吸附pH进行了初步研究。以吸光度为实验指标，采用单因素实验分析，得出如下结论：XDA-5大孔树脂对南阳灰麦色素吸附效果较好；提取溶剂酸性乙醇作为洗脱剂效果较好；XDA-5最佳吸附条件为：温度为室温，色素最佳pH 1．0～3．0，吸附效果较好时的吸光度为0．6304。色素溶液在吸附24h后基本达到吸附饱和，此时的吸光度为0．6342。（4）初步纯化后色素的定性分析以XDA-5大孔树脂为柱料装层析柱纯化色素，在400～700nm对纯化后的色素进行自动扫描，由扫描图可知：灰麦色素的最大吸收波长为542nm；除此之外色素溶液遇醋酸铅试剂会沉淀，并能被活性炭吸附，其颜色随pH不同而改变，酸性条件下显色较好，呈红色，在中性、近中性条件下呈无色。由此初步判断：灰麦色素可能为花青素类色素，有待进一步研究确定。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 色素的种类
• 1.2 色素的历史、现状及发展趋势
• 1.2.1 食用色素的发展历史
• 1.2.2 天然色素的发展现状及趋势
• 1.3 食用天然色素资源
• 1.3.1 植物性原料
• 1.3.2 动物性原料
• 1.3.3 微生物性原料
• 1.4 天然色素的分类及性质
• 1.4.1 类胡萝卜素类色素
• 1.4.2 花青素类色素
• 1.4.3 黄酮类色素
• 1.4.4 四吡咯类色素
• 1.4.5 醌类色素
• 1.4.6 其它类色素
• 1.5 天然色素的特性及组分测定
• 1.5.1 天然色素的特性
• 1.5.2 天然色素的组分测定方法
• 1.6 高新技术在天然色素提取纯化分离中的应用
• 1.6.1 微波萃取技术在天然色素提取方面的应用
• 1.6.2 超声波技术在天然色素提取方面的应用
• 1.6.3 超临界萃取技术在天然色素中的应用
• 1.7 花青素的研究进展及功能介绍
• 1.7.1 花青素研究进展
• 1.7.2 花青素的生理功能
• 1.8 南阳彩色小麦发展状况、营养品质及研究现状
• 1.8.1 南阳彩色小麦发展状况及前景
• 1.8.2 彩色小麦营养品质
• 1.8.3 彩麦色素的研究现状
• 2 引言
• 2.1 课题提出的依据及研究意义
• 2.2 课题研究内容
• 2.2.1 南阳彩色小麦色素的提取工艺研究
• 2.2.2 南阳彩色小麦色素的理化性质研究
• 2.2.3 南阳彩色小麦的纯化及成分浅析
• 2.3 课题研究目标
• 2.3.1 确定南阳彩色小麦色素的最佳提取工艺条件
• 2.3.2 掌握南阳彩色小麦色素粗提液的理化性质
• 2.3.3 确定南阳彩色小麦色素的纯化条件及初步定性分析
• 3 材料与方法
• 3.1 试验材料、仪器及试剂
• 3.1.1 试验样品
• 3.1.2 主要试验仪器
• 3.1.3 试验用树脂
• 3.1.4 主要试剂
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 南阳彩色小麦色素的提取工艺研究
• 3.2.2 南阳彩色小麦色素粗提液的理化性质研究
• 3.2.3 阳彩色小麦色素的纯化及组分浅析
• 4 结果与分析
• 4.1 南阳彩色小麦的最佳提前工艺的确定
• 4.1.1 南阳彩色小麦最大吸收波长的测定
• 4.1.2 最佳提取溶剂的确定
• 4.1.3 提取方式的确定
• 4.1.4 样品粒度的选择
• 4.1.5 麦皮与麦芯中色素含量比较
• 4.1.6 提取剂最佳酸度确定
• 4.1.7 料液比的确定
• 4.1.8 提取温度的选择
• 4.1.9 提取时间的选择
• 4.1.10 提取次数的确定
• 4.1.11 正交实验选择南阳灰麦的最佳提取条件
• 4.2 南阳灰麦色素粗提液理化性质的研究
• 4.2.1 色素在4℃冰箱中的稳定性研究
• 4.2.2 温度对色素稳定性的影响
• 4.2.3 光照对色素稳定性的影响
• 4.2.4 pH值对色素稳定性的影响
• 4.2.5 金属离子对灰麦色素稳定性的影响
• 4.2.6 常见食品添加剂对色素稳定性的影响
• 4.3 南阳彩色小麦色素的纯化及组分浅析
• 4.3.1 树脂静态吸附条件的研究
• 4.3.2 XAD-5树脂装层析柱后对色素的纯化
• 4.3.3 对色素组分的定性浅析
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 6 创新点
• 7 有待进一步研究的内容
• 参考文献
• 附录
• ABSTRACT