红叶石楠红色素的提取方法及工艺条件参数优化研究文献综述

课题名称

红叶石楠红色素的提取方法及工艺条件参数优化研究

毕业设计的内容和意义

由于天然色素较合成色素安全性高、 色泽自然，所以对天然色素的开发性研究课题吸引了众多科技工作者。目前，在植物花色素的提取分离、稳定性、抗氧化性和抑菌性等诸多方面已取得了较大的研究进展， 并呈现出了良好的发展前景。

石楠叶来自蔷薇科石楠属常绿灌木至小乔木石楠(Photinia serrulata Lindl. )的茎上叶，石楠本身为良好的色块苗树种，春秋两季其叶色上红

下绿，色彩映衬，作为地被植物片植或与其他彩叶植物组合，具有观赏性。另外，石楠叶作为药用，其味辛，能行能散;味苦，燥湿坚阴。入肝肾，可补肾益气、强筋壮骨、兴阳助孕，治疗肾气虚弱之阳萎、不孕、月经不调。

本课题主要研究红叶石楠中红色素的两种主要提取方法溶剂法和超声波溶剂提取法的提取效果，以及对各项参数条件的优化研究。

文献综述

红叶石楠( Photinia serrulata )是蔷薇科石楠属杂交种的统称，为常绿小乔木，株高4~6 m，叶革质，长椭圆形至倒卵披针形，春季新叶红艳，夏季转绿，秋、冬、春三季呈现红色，霜重色逾浓，低温色更佳。素有“红衣卫士”、 “绿篱之王”的美誉，分布于长江流域、华北大部、华东、华楠及西楠各省，是园林绿化的重要彩色植物之一。国内外对其的研究基本集中在栽培管理、病虫害防治等方面^[1]。

近年来随着科学技术的进步 ,天然色素的稳定性也得到逐步提高,产品应用也更加方便安全 ,所以食品工业对色素的选择越来越倾向于天然色素 ,天然色素再次成为色素市场的主流，食用天然色素在国际国内市场上所占的份额逐年增长.制备纯度高、性能稳定 、附加值高的产品才具有国际竞争能力 ,这是未来天然色素发展的主要方向。目前, 对植物类天然色素的研究主要集中在草本植物, 原料供应受季节、气候的影响较大；而木本植物相对来说原料来源丰富 ,受季节 、气候的影响较小，红叶石楠含有丰富的天然色素，是极具开发前景的天然色素资源^[2]。

植物花色苷是自然界中最庞大的一类水溶性色素，它使植物呈现由红、紫红到蓝等不同颜色。 石楠叶片红色素溶于水， 在不同 pH 条件下呈现不同颜色， pH 2 的水溶液呈现红色， 其吸收光谱具有花色苷色素的特征， 说明石楠叶片红色素系花色苷类，属黄酮类化合物 。 一般认为，花色苷在低温下稳定性较好，随着温度的上升稳定性下降 。石楠叶片红色素耐 pH 小于 4 的酸性，耐 60 ℃ 以下温度，并具有一定的耐光性，优于观赏紫稻花色苷等色素^[3]~[7].

植物红色素提取的主要方法有酶提取法、超声波溶剂提取法、溶剂微波提取法、薄层色谱、硅胶柱层析法、超临界CO2流体萃取法、溶剂法（索氏提取法，回流提取法，渗漉法，浸渍法）以及油溶法，经常使用的主要有浸提法和超声波溶剂提取法。影响提取效果的工艺参数条件主要有提取温度、提取时间、提取溶剂以及料液比，超声波溶剂提取法中功率也是重要影响因素^[8]~[10]。

浸提剂和最大吸收波长确定后，然后在最大吸收波长下测定色素提取液在不同提取条件下的吸光度值 Ａ ，以吸光度值 Ａ 的大小或变化为指标，吸光度值大代表提取的色素含量多，而吸光度值小则代表提取的色素含量少。根据这一原理来比较不同提取条件下提取的色素的多少，从而判断最佳的提取工艺条件^[11]~[14]。

[1]胡旭芳;红叶石楠红色素中花色苷成分的定性和定量研究【J】。农学学报，2013，3（12）：45-47

[2]陈文荣，应玲玲，叶小燕，余丽科，郭卫东;4种木本植物红色素最佳提取条件的研究【J】。浙江师范大学学报，2009.3

[3]郭金耀，杨晓玲;石楠叶片红色素特性【D】。江苏：淮海工学院，海洋学院，2013.

[4]杨红梅，陈同欢，梁云发;辣椒红色素的提取方法【J】。中国高新技术企业。2010.33.

[5]杨博智，谢达平，张竹青;辣椒红色素的提取方法和应用【J】。辣椒杂志。2007.2.

[6]丁春瑞，远辉，李静;辣椒红色素提取方法的研究进展【J】。食品工程，2012.3.

[7]谢姣，王华，谈安群，任庭院，张银，李元虎;葵花红色素提取方法【J】。食品科学，2012，Vol.33,No.04

[8]吴宇宽，刘章武;红枣红色素提取方法的优化研究【J】.现代食品科技，2008，Vol,24,No.3

[9]陈孝赏，陈伟强，吴建民，兰爱伟，陆国权;紫色马铃薯红色素提取方法研究【J】。现代农业科技，2009，4.

[10]何玲，陈翠;超声波提取火棘红色素工艺参数的优化【J】。西北林学院学报，2010，25（6）。

[11]刘云颖;甘蔗皮红色素提取工艺研究【J】。内蒙古石油化工，2015年第18期

[12]卫强，张国升，刘金旗，徐鹏，朱鹏;石楠叶红、绿色素成分比较及抗氧化活性研究【J】。化学研究与应用，Vol.26,No.12 Dec,2014

。

[13]蒋红芝;木棉花红色素提取工艺及分离纯化分析【J】。湖北农业科学，Vol.55,No.11 Jun.,2016

[14]温凤英；红枣色素提取工艺研究及其化学成分分析【D】。福建农林大学，2011.

研究内容

1. 实验预处理

采摘中国药科大学校园内的红叶石楠新鲜叶片600g，用水清洗，用真空干燥箱干燥至恒重，用粉碎机粉碎，并用40目、60目、100目的筛子过筛。粉末装进自封袋备用。

1. 单因素实验

2.1最佳提取方法

研磨法：称1g新鲜叶子，加入少量石英砂，在研钵中研10min，边研边加入丙酮10ml，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

浸提法：称1g新鲜叶子于试管中，加入10ml丙酮，50℃浸提10min，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

超声波溶剂提取法：称1g新鲜叶子于试管中，加入丙酮10min，超声10min，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

2.2最佳粉碎度

40目：称1g粉末于试管内，加入10ml乙醇，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

60目：称1g粉末于试管内，加入10ml乙醇，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

100目：称1g粉末于试管内，加入10ml乙醇，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

2.3最佳提取溶剂

乙酸乙酯：称1g100目的粉末于试管内，加入10ml乙酸乙酯，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

正己烷：称1g100目的粉末于试管内，加入10ml正己烷，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

蒸馏水：称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

丙酮：称1g100目的粉末于试管内，加入10ml丙酮，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

乙醇：称1g100目的粉末于试管内，加入10ml乙醇，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

2.4最佳提取时间

1h:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取1h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

2h:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

3h:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取3h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

4h:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取4h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

5h:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取5h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

2.5最佳提取温度

40℃：:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在40℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

50℃：:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

60℃：:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在60℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

70℃：:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在70℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

80℃：:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在80℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

2.6最佳料液比

1：2 :称1g100目的粉末于试管内，加入2ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，稀释16倍，用紫外测定吸光度。

1：4 :称1g100目的粉末于试管内，加入4ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，稀释8倍，用紫外测定吸光度。

1：8 :称1g100目的粉末于试管内，加入8ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，稀释4倍，用紫外测定吸光度。

1：16 :称1g100目的粉末于试管内，加入16ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，稀释2倍，用紫外测定吸光度。

1：32 :称1g100目的粉末于试管内，加入32ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

2.7最佳提取次数

1次：:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

2次：:称1g100目的粉末于试管内，加入10ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取沉淀物1g于试管内，加入10ml蒸馏水，在50℃的水浴锅内提取2h，离心，取上清液，用紫外测定吸光度。

1. 水平正交试验

在单因素实验的基础上，选用L9 （34）正交实验表，设计四因素三水平的正交试验。

1. 数据处理

研究计划

2月27日-3月12日：查阅文献，确定实验方案。

3月13日-3月15日：前期准备，进行试验原材料的采摘、清洗、干燥、粉碎过程。

3月16日-3月17日：使用超声波溶剂提取法、浸提法和研磨法提取红色素，得出实验数据。分别用超声波溶剂提取法和浸提发进行不同粉碎度（40目，60目，100目）提取红色素的实验，得出实验数据。

3月20日-3月21日：用浸提法研究乙酸乙酯、正己烷、丙酮、乙醇、蒸馏水对红色素提取的效果，得出实验数据；用浸提法研究提取时间分别为1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h时对红色素提取的效果，得出实验数据。

3月22号-4月22号：拟进行单因素实验。

4月22号-5月1号：拟进行正交试验。

5月2号-5月27号：整理实验数据，撰写毕业论文，准备毕业答辩。

特色与创新

就目前所查文献来看，研究红叶石楠红色素提取方法的并不多，本实验以红叶石楠为原料，探索了红色素提取的最佳条件，从而为开发这些色素资源提供理论指导。红叶石楠红色素成分之一为花色苷，是一类水溶性黄酮类色素，现代研究表明，花色苷具有抗氧化等作用，可作为安全无毒的天然食用色素代替品。本实验对红叶石楠红色素进行溶剂浸提法和超声波溶剂提取法，并运用紫外系统比较分析，并对其工艺条件参数优化进行了初步试验研究，以期为其开发利用提供基础。