不同方法提取板栗殼棕色素的研究

梁建蘭，劉秀鳳，侯亞濤，高宏寶，常學東,*

（1.河北科技師范學院食品工程系，河北昌黎066600；2.河北省板栗工程技術研究中心，河北秦皇島066004）

不同方法提取板栗殼棕色素的研究

梁建蘭1，2，劉秀鳳1，2，侯亞濤1，高宏寶1，常學東1，2,*

（1.河北科技師范學院食品工程系，河北昌黎066600；2.河北省板栗工程技術研究中心，河北秦皇島066004）

以板栗殼為原料，對其棕色素的不同提取工藝和提取效果進行比較。通過正交試驗得到微波提取法最佳提取條件為：提取劑為40%乙醇，提取時間90 s，微波功率640 W，料液比1∶8（g∶mL），提取6次，提取率為9.1%，超聲波提取法最佳提取條件為：溫度60℃，提取劑為50%的乙醇，料液比1∶8（g∶mL），時間90 min，超聲波功率80 W，提取8次，提取率為8.6%。結果表明：微波提取法比超聲波提取法的提取率高，作用時間短，節約成本，是一種短時、高效的提取方法。

板栗殼；棕色素；微波提取；超聲波提取

Abstract:The brown pigment extraction from chestnut shell by different methods was studied,with orthogonal experiment the optimum condition was:in microwave assisted extraction,under 640 W for 90 s,ratio of material to liquid was 1∶8 with 40%ethanol,extracted six times and extracting rate was up to 9.1%,by ultrasound,under 80 W for 90 min,ratio of material to liquid was 1∶8 with 50%ethanol,extracted eight times extracting rate was up to 8.9%.Microwave assisted extraction has a high extraction than ultrasound in the brown pigment,extraction with the characteristics of short-time and highly effective.

Key words：chestnut shell；brown pigments；microwave-assisted extraction；ultrasound extraction

板栗（castanea mollissin a Blume）屬殼斗科（Fag ceae）栗屬喬木經濟植物，主要分布于北半球溫帶及亞熱帶。我國大部分地區均有分布，尤其以華北和長江流域栽培集中，產量最大[1]。近年來，我國板栗產量達到全世界年產量的60%以上[2]，因此對板栗的加工生產以及如何創造更多的經濟效益就顯得非常重要。板栗殼是板栗加工中的廢棄物，研究發現，板栗殼含有多種成分[3]，其中板栗殼色素是組成之一，它水溶性好、著色力強、性質穩定，且具有抗氧化和抑菌作用[4-5]，是目前世界上并不多見的性質穩定的天然食用色素，開發價值極高。如今在食品行業中使用的合成色素其安全性問題日益嚴重，且我國仍以合成色素使用為主，所以天然色素的開發和利用就顯得非常迫切[6]。

目前，許多方法被用來提取板栗殼棕色素[7-10]，其中微波提取法和超聲波提取法因其提取時間短，能強化提取等特點，引起人們的高度重視和研究興趣[6]。

本文以板栗殼為原料，重點研究了微波提取法和超聲波提取法提取板栗殼棕色素工藝條件的優化，采取分光光度法測定提取物中板栗棕色素的吸光度，以板栗殼棕色素的提取率為指標，對2種方法進行了比較，以期得到一種更簡單易行、高效的提取方法，為板栗殼棕色素的研究和生產提供理論技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮板栗殼產自河北省遵化市。

1.2 儀器與設備

UV759紫外-可見分光光度計：上海精密科學儀器有限公司；LG微波爐：樂金電子電器有限公司；KQ5200DB數控超聲波清洗器：江蘇昆山市超聲儀器有限公司；D2F-6050真空干燥箱：上海精密實驗設備有限公司；R-201旋轉蒸發儀：上海申勝生物技術有限公司；JFSD-70實驗室粉碎機：上海嘉定糧油儀器有限公司；HH-S數顯恒溫水浴鍋：江蘇金壇市醫療器械儀器廠；無水乙醇，分析純。

1.3 紫外可見光譜最大吸收波長的確定

對板栗殼提取棕色素后的乙醇溶液在可見光區300 nm~600 nm測其吸光度，確定該色素在可見光下的最大吸收波長為480 nm，所以以下試驗的吸光度都選擇480 nm處測定。

1.4 提取方法

稱取2 g被粉碎過20目篩的板栗殼，以一定濃度的乙醇作為提取劑，調節好提取條件，分別用超聲波提取法、微波提取法進行提取。將提取液離心分離，取1 mL的上清液于10 mL的棕色容量瓶，用無水乙醇定容，再取0.5 mL的溶液于10 mL的容量瓶定容，用紫外-可見分光光度計在480 nm出的吸光度，試驗通過乙醇濃度、提取功率、微波（超聲波）作用時間、提取溫度及料液比的單因素試驗，并在此基礎上進行正交試驗，以確定微波（超聲波）提取板栗殼棕色素的最佳條件。

1.5 最佳提取方法的確定

分別用微波、超聲波提取法的最佳條件，提取棕色素直到所得溶液為無色，通過旋轉蒸發、真空濃縮，在30℃~35℃下干燥，得到棕色粉末狀色素，以確定最佳提取方法。

板栗殼棕色素提取率=板栗殼棕色素/板栗殼×100%

2 結果與分析

2.1 微波提取法對板栗殼棕色素吸光度的影響

根據單因素試驗，選出乙醇提取濃度、微波功率、作用時間、料液比4個因素，進行L9(34)正交試驗，試驗結果見表1。

表1 微波提取法正交試驗結果Table 1 Orthogonal test results of microwave assisted extraction

結果表明，影響因素中以乙醇濃度對棕色素的提取效果影響最大，其它影響因素較小，由表1可知，各因素影響大小順序為 A＞C＞B＞D，最佳組合為A1C2B3D1，即乙醇濃度為40%，提取時間為90 s,微波功率為 640 W，料液比為 1∶8。

2.2 超聲波提取對板栗棕色素吸光度的影響

根據單因素試驗，選出超聲波功率、作用時間、作用溫度、料液比、乙醇提取濃度5個因素，進行L16（45）正交試驗，試驗結果見表2。

從表2的試驗結果可以看出影響因素中以作用溫度對棕色素的提取效果影響最大，其次為乙醇濃度，其它影響因素較小。由表2可知，各因素影響大小順序為 C＞E＞D＞B＞A，最終組合為 C3E1D1B3A1,即溫度為 60℃，乙醇提取濃度為50%，料液比為1∶8，作用時間為90 min，超聲波功率為80 W。

表2 超聲波提取法正交試驗結果Table 2 Orthogonal test results of ultrasonic extraction

2.3 兩種提取方法試驗結果的比較

根據2.1和2.2的結果列出不同提取方法比較的結果表，見表3。

表3 不同提取方法比較結果Table 3 Comparison of different extraction methods

由表3可以看出，微波提取法的提取率比超聲波提取法有所增加，提取次數降低，且提取時間大為縮短。由于微波提取法的均勻加熱作用，省去了常規加熱由表及里熱傳導所需的時間，迅速省時，節約能源，降低成本。微波輔助提取法使用40%的乙醇作溶劑，比超聲波提取法使用50%乙醇的成本更低。

3 結論

1）微波提取板栗殼棕色素的最佳條件是：乙醇濃度 40%，時間 90 s，功率 640 W，料液比 1∶8。

2）超聲波提取法提取板栗殼棕色素的最佳條件是：溫度60℃，乙醇濃度50%，料液比1∶8，時間90 min，功率80 W。

3）最佳提取工藝條件下，微波提取法和超聲波提取法的色素提取率分別為9.1%和8.6%。

4）微波提取法由于快速、節能、高效的特點，符合天然能源的高效開發和生產過程的節能、環保、安全的發展趨向，比較適合于板栗殼棕色素類天然色素的提取。

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Study on Extraction of Brown Pigments in Chestnut Shell by Different Methods

LIANG Jian-lan1，2，LIU Xiu-feng1，2，HOU Ya-tao1，GAO Hong-bao1，CHANG Xue-dong1，2，*
（1.Hebei Normal University of Science and Technology，Department of Food Engineer，Changli 066600，Hebei,China；2.Chestnut Engineering Research Center of Hebei，Qinhuangdao 066004，Hebei,China）

2009-12-23

國家農業科技成果轉化資金項目（2008GB2A200014）;河北省科技廳科學研究資助項目（09231001D-1）

梁建蘭（1977—），女（漢），講師，碩士，主要從事農產品加工方面的研究。

*通訊作者：常學東（1967—），男，教授。