專利名稱：梔子黃色素超聲波提取工藝及所用的響應面法優(yōu)化法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種桅子黃色素超聲波提取條件的優(yōu)化方法，特別是涉及利用響應曲面法優(yōu)化桅子黃色素提取條件的方法。
背景技術：
桅子黃色素是從桅子果實中提取得到的黃色素，是一種自然界罕見的水溶性類胡蘿卜素類色素，屬天然色素，穩(wěn)定性好、著色力強，耐還原性、耐微生物性好，耐光、耐熱，在pH值4 一 11范圍內顏色基本不變，對金屬離子穩(wěn)定；對淀粉、蛋白質染著效果好。2012年4月，國家衛(wèi)生部擬取消38種食品添加劑，包括茶黃色素、茶綠色素、多穗柯棕、柑桔黃、黑加侖紅、金櫻子、棕落葵紅、密蒙黃、桑椹紅、沙棘黃、酸棗色、橡子殼棕、葉綠素銅鉀鹽、玉米黃、藻藍(淡、海水)、花生衣紅、藍錠果紅17種天然色素。桅子黃色素是我國規(guī)定允許使用，不在擬撤銷范圍內的天然色素，是國內外市場需求量占第二位的天然色素。2011年，浙江安吉縣水桅子的種植面積達到15000畝，達全國第二。桅子黃色素是浙江安吉縣水桅子深加工的主要產品。桅子，別名黃桅子、山桅、白蟾，是茜草科植物桅子的果實。桅子的果實是傳統(tǒng)中藥，屬衛(wèi)生部頒布的第I批藥食兩用資源，具有護肝、利膽、降壓、鎮(zhèn)靜、止血、消腫等作用，在中醫(yī)臨床常用于治療黃疸型肝炎、扭挫傷、高血壓、糖尿病等癥。桅子黃色素屬天然色素，其主要成分為藏花素，在波長440 nm處具有最大吸收峰，含有眾多的含氧基團，親脂性弱，親水性強，在石油醚中的溶解度小，在酒精和甲醇中的溶解度大。桅子黃色素含有親水基團，易溶于水，可以使用水提法。但水提法生產色素純度低，外觀質量差，難以精制，不利工業(yè)化大生產。傳統(tǒng)提取工藝多用乙醇浸潤提取，周期長，溫度高，液料比大，不利于工業(yè)化生產。 目前現有的桅子黃色素的提取方法為桅子果實粉末與乙醇水溶液的液料比為40-50ml/g,乙醇濃度為80%，提取溫度為60°C，浸潤提取時間為3_5小時，提取2 3次。測得提取率為80-91%，得率為5-7%，色價為10-50，OD值為0. 7-1. 2。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種運用響應曲面法優(yōu)化方法所獲得的桅子黃色素提取工藝，本發(fā)明對乙醇濃度、提取時間、提取溫度以及料液比這些影響桅子黃色素提取率的因素進行優(yōu)化，從而提高桅子黃色素的提取率，促進了食品安全，提高天然色素資源利用率。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種桅子黃色素提取工藝，桅子果實粉末與體積濃度為7廣73%的乙醇水溶液按照23 24ml乙醇水溶液/ g桅子果實粉末的液料比混合，于51飛2°C的溫度下超聲提取I. n. 2小時，提取次數為2次，合并2次所得的桅子黃色素提取液；超聲波頻率為27kHz 31kHz赫茲(例如為30kHz赫茲)。將上述桅子黃色素提取液旋轉蒸發(fā)回收溶劑后，即可得到桅子黃粗制品。
為了便于檢測，將Ig桅子果實粉末按照上述方法所得的合并后的桅子黃色素提取液定容(用同樣濃度的乙醇水溶液)至60ml，再稀釋100倍(體積比，用同樣濃度的乙醇水溶液)后；測得提取率為93. 73%，得率為10. 2%，色價為70，OD值為0. 69。備注說明上述固定體積(即定容)是作統(tǒng)一化處理，方便比較；稀釋100倍后吸光度才能到I以下。上述桅子果實粉末是指干燥至含水率彡8%(重量含量)，粉碎，過100目篩的桅子果實。作為本發(fā)明的桅子黃色素提取工藝的改進桅子果實粉末與體積濃度72%的乙醇水溶液按照23. 5ml乙醇水溶液/ g桅子果實粉末的液料比混合，于51. 7°C的溫度下超聲提取I. 19小時，提取次數為2次。 本發(fā)明還同時提供了一種響應面法優(yōu)化桅子黃色素提取工藝的方法，設置4個變量乙醇水溶液中乙醇的體積濃度，桅子果實粉末與乙醇水溶液的液料比、提取溫度和提取時間；利用design expert軟件根據Box—Behnken設計原則進行優(yōu)化。本發(fā)明為桅子黃工業(yè)化生產提供一個科學依據。超聲提取技術的應用原理是利用超聲波的空化作用加速植物有效成分的溶出，另外超聲波的次級效應，如機械振動、乳化、擴散、擊碎、化學效應等也能加速欲提取成分的擴散釋放并充分與溶劑混合，利于提取完全。響應面分析法(RSM)是依據幾個變量和一個或多個應變量之間的回歸關系，通過回歸分析得到提取條件和提取結果的回歸關系，從而求得最佳提取工藝的一種數學方法。本發(fā)明提供一種提取桅子黃色素的優(yōu)化方法，對乙醇濃度、提取時間、提取溫度以及料液比對桅子黃色素提取率的影響因素進行優(yōu)化，得到的最佳優(yōu)化條件為乙醇濃度72%，溫度為51. 7° C，提取時間為I. 19小時，液料比為23. 5時，提取2次，桅子黃色素提取率達到93. 73%，得率為10. 2%，色價為70，OD值為0. 69。本發(fā)明的具體技術方案如下本發(fā)明是應用響應面分析法優(yōu)化桅子黃色素提取工藝的一種方法。用最少的27組實驗(正交法44組實驗)對桅子黃色素提取條件進行乙醇濃度、提取時間、提取溫度以及液料比這些影響桅子黃色素提取率的4個因素進行優(yōu)化，獲得最佳的提取優(yōu)化條件，獲得最佳提取率，提高了提取效率，促進了食品安全，提高天然色素資源利用率，具有工業(yè)化生產的實際意義。本發(fā)明只通過少量的實驗，就可合理有效地優(yōu)化桅子黃色素的提取工藝，簡便可行。本發(fā)明可適用于工業(yè)化生產桅子黃色素中工藝的優(yōu)化的問題，具有很高的使用價值。本發(fā)明具有如下優(yōu)點和效率應用響應面分析法優(yōu)化桅子黃色素超聲波提取工藝的一種方法。只通過27組實驗就可以對桅子黃色素提取工藝進行優(yōu)化。當提取條件為乙醇濃度為72%，溫度為51. 7° C，提取時間為I. 19小時，液料比為23. 5時，提取2次，桅子黃色素的提取率可以達到93. 73%，得率達到10. 2%，色價達到70，OD值達到0.69。本發(fā)明降低了提取溫度，節(jié)約了能源；縮短了提取時間，提高了生產效率；促進了食品安全，提高了天然色素資源的利用率。綜上所述,本發(fā)明采用的Box—Behnken (BBD)中心組合設計模型是響應面分析法，用四個變化因子，只用三個水平，與正交法相比，用少量的實驗組就可得出結果，并且所得到的最佳條件不是設定的值而是在設定條件的范圍之內。通過采取響應面法分析桅子黃色素提取的最優(yōu)條件，通過對乙醇濃度、提取時間、提取溫度以及料液比對桅子黃色素提取率的影響因素進行優(yōu)化，得到最佳的優(yōu)化條件。


下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細說明。下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細說明。
圖I是提取因素對桅子黃色素提取率影響的響應面三維、二維圖；(a)上圖為提取液料比與提取溫度對桅子黃色素提取率影響的響應面三維圖，下圖為提取液料比與提取溫度對桅子黃色素提取率影響的響應面二維圖；(b)上圖為料液比與提取時間對桅子黃色素提取率影響的響應面三維圖，下圖為液料比與提取時間對桅子黃色素提取率影響的響應面二維圖；(C)上圖為料液比與乙醇濃度對桅子黃色素提取率影響的響應面三維圖，下圖為液料比與乙醇濃度對桅子黃色素提取率影響的響應面二維圖；(d)上圖為提取溫度與提取時間對桅子黃色素提取率影響的響應面三維圖，下圖為提取溫度與提取時間對桅子黃色素提取率影響的響應面二維圖；(e)上圖為提取溫度與乙醇濃度對桅子黃色素提取率影響的響應面三維圖，下圖為提取溫度與乙醇濃度對桅子黃色素提取率影響的響應面二維圖；(f)上圖為提取時間與乙醇濃度對桅子黃色素提取率影響的響應面三維圖，下圖為提取時間與乙醇濃度對桅子黃色素提取率影響的響應面二維圖；圖2是液料比變化對桅子黃色素提取率的影響圖；圖3是提取溫度變化對桅子黃色素提取率的影響圖；圖4是提取時間比變化對桅子黃色素提取率的影響圖；圖5是乙醇濃度比變化對桅子黃色素提取率的影響圖。
具體實施例方式實施例I、響應面法優(yōu)化桅子黃色素提取工藝的方法一、樣品準備將桅子果實干燥至含水率彡8% (重量含量)，粉碎，過100目篩，所得的桅子果實粉末作為樣品。用天平稱取樣品I. 00g，按物料比加入一定濃度的乙醇水溶液，在不同溫度下按一定的時間進行超聲波(30kHz的頻率)提取2次，提取后的溶液進行過濾，合并清液，用溶劑(該濃度的乙醇水溶液)定容到60ml，然后稀釋100倍(該濃度的乙醇水溶液)，采用GB7912—87桅子黃國家標準所述方法即(I %溶液，440 nm，ImL比色皿)于751 G分光光度計上測定吸光度。計算桅子黃色素提取率。提取率=(A*V)/(A總 *V總)
在最優(yōu)提取條件下，分級超聲波提取I. OOg的桅子果實粉末，直至提取液無色，然后合并各次提取液得到總體積(V,6)及總吸光度(Ag)。A表示該提取條件下測定的400nm吸光度，V表示提取液稀釋后的體積。二、實驗設計與統(tǒng)計分析I、單因素實驗改變乙醇濃度、提取溫度、提取時間、物料比進行單因素實驗，采用GB7912-87桅子黃國家標準所述方法于751 G分光光度計上測定吸光度(I %溶液，440 nm，lmL比色皿)，計算提取率。每次處理三次重復。2、響應面法優(yōu)化設計
根據單因素試驗結果，選取對桅子黃色素提取率影響較顯著的乙醇濃度、提取時間、提取溫度、物料比這四個因素，利用design expert軟件根據Box—Behnken設計原則設計實驗，選取提取溫度，提取時間和物料比進行實驗因素與水平的設定，設定結果見表I。表I實驗因素與水平設定
權利要求
1.桅子黃色素提取工藝，其特征是桅子果實粉末與體積濃度為7廣73%的乙醇水溶液按照23 24ml乙醇水溶液/ g桅子果實粉末的液料比混合，于5f52°C的溫度下超聲提取I. n. 2小時，提取次數為2次；合并2次所得的桅子黃色素提取液；所述超聲波頻率為27kHz 31kHz 赫茲。
2.根據權利要求I所述的桅子黃色素提取工藝，其特征是所述桅子果實粉末與體積濃度為72%的乙醇水溶液按照23. 5ml乙醇水溶液/ g桅子果實粉末的液料比混合，于51. 7°C的溫度下超聲提取I. 19小時，提取次數為2次。
3.—種響應面法優(yōu)化桅子黃色素提取工藝的方法，其特征是設置以下4個變量乙醇水溶液中乙醇的體積濃度，桅子果實粉末與乙醇水溶液的液料比、提取溫度和提取時間；利用design expert軟件根據Box—Behnken設計原則進行優(yōu)化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種梔子黃色素提取工藝，梔子果實粉末與體積濃度為71~73%的乙醇水溶液按照23~24ml乙醇水溶液 / g梔子果實粉末的液料比混合，于51~52℃的溫度下超聲提取1.1~1.2小時，提取次數為2次；合并2次所得的梔子黃色素提取液；超聲波頻率為27kHz～31kHz赫茲。本發(fā)明還公開了一種響應面法優(yōu)化梔子黃色素提取工藝的方法，設置以下4個變量乙醇水溶液中乙醇的體積濃度，梔子果實粉末與乙醇水溶液的液料比、提取溫度和提取時間；利用design expert軟件根據Box—Behnken設計原則進行優(yōu)化。采用本發(fā)明的梔子黃色素提取工藝能提高梔子黃色素的提取率。
文檔編號C09B61/00GK102746704SQ20121020512
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權日2012年6月20日
發(fā)明者呂貞兒, 陳紹瑗 申請人:浙江大學