红心萝卜水溶性色素的提取实验

一、实验目的

（1）巩固分离纯化水溶性色素的技术原理。

（2）掌握大孔吸附树脂分离纯化水溶性色素的原理和操作方法。

（3）学习和掌握评价色素提取率和精制效果的方法。

（4）培养学生的实验组织能力、自主实验能力和创新能力。

二、实验原理

水溶性食用色素广泛应用于食品中，天然的水溶性色素在自然界广泛存在，可以作为食用色素的重要来源，如萝卜红色素、紫甘薯色素、甜菜红色素等都是我国允许生产和在食品中使用的天然水溶性色素品种，此外，还有许多新的水溶性色素资源将被利用，如紫甘蓝、紫玉米等。

红心萝卜富含花青素类色素，而花青素类物质易溶于水且在酸性条件下稳定，利用这些特性，采用酸性水溶液作为提取剂提取色素，再依据大孔吸附树脂对色素的吸附特性进行精制，即在水溶液中的花青素类物质可以与特定类型的大孔吸附树脂通过氢键结合被吸附到树脂上，而不能被吸附的组分则流出树脂，改变洗脱剂的极性可以使花青素从树脂上解吸下来，从而使其得到分离和精制，获得较高色价的食用天然色素。

三、实验材料、仪器与试剂

1.材料

新鲜的红心萝卜。

2.仪器

恒温水浴、温度计、布氏漏斗、循环水泵、小型离子交换柱、部分收集器及恒流泵、pH计、电子天平、分光光度计、电热干燥箱、真空旋转蒸发仪。

3.试剂

柠檬酸、磷酸氢二钠、大孔吸附树脂AB-8、乙醇、氢氧化钠。

四、实验步骤

1.提取剂、洗脱剂和缓冲液的配制

（1）提取剂 0.5g/100mL的柠檬酸水溶液，300mL。

（2）水洗剂 0.1g/100mL柠檬酸水溶液，150mL。

（3）洗脱剂 60mL/100mL的乙醇水溶液，100mL。

（4）pH 3.0柠檬酸—磷酸氢二钠缓冲液，250mL。

2.工艺流程

3.操作要点

（1）原料处理 称取100g新鲜的红心萝卜，清洗干净，切成3～5mm的细丝，置500mL容器中。

（2）提取 加入300mL提取剂，于50℃恒温水浴保温提取1h，间歇式搅拌。

（3）过滤 用纱布或滤布粗过滤，弃去滤渣。滤液用布氏漏斗抽滤，弃去滤渣。记录提取液体积V₁（mL）。

（4）树脂吸附 将预处理好的大孔吸附树脂湿法装柱，柱床体积约50mL，整个实验过程保持液面高出树脂面。用蒸馏水或去离子水洗至无乙醇。将色素提取液上柱吸附，吸附流速为每小时2～4倍柱床体积（BV/h），观察流出液颜色，至流出液吸光度值达到上柱液的10%时停止吸附，弃去流出液。

（5）水洗 用0.1%柠檬酸水溶液150mL洗去未被吸附的杂质，流速为3BV/h，弃去水洗液。

（6）洗脱 用洗脱剂解吸吸附的色素，流速为1BV/h，待红色流出时开始收集，至颜色很淡时停止收集。(www.xing528.com)

（7）真空浓缩 在40℃，真空度85～100kPa条件下真空浓缩，回收乙醇，得到精制色素液，记录体积V₂。

4.提取和精制效果评价

通过提取、精制得率和精制后色价提高的倍数评价提取和精制实验的效果。

（1）色价的测定 1%的色素在pH 3.0柠檬酸—磷酸氢二钠缓冲液中，用1cm比色皿测得在其最大吸收波长处的吸光度值。

（2）提取液色素的得率 每100g原料经一次提取得到的色素量（以色价计），即总色价。

提取液的总色价测定：取1mL提取液，用缓冲液定容至25mL，在λ=530nm，测定吸光度值A，如式（5-5）所示。

（3）提取液的色价（以干物质计）另取5mL用烘干法测定样品的干重率，并计算总干物质量，如式（5-6）所示。

（4）精制色素的得率 每100g原料经一次提取并精制后得到的色素量（以色价计），即总色价。

取0.1mL精制色素，用缓冲液定容至25mL，在λ=530nm，测定吸光度值A，如式（5-7）所示。

（5）精制色素的色价（以干物质计）另取5mL用烘干法测定样品的干重率，并计算总干物质量，如式（5-8）所示。

（6）精制后色价提高的倍数 如式（5-9）所示。

精制后色价提高的倍数=精制后样品的色价（以干物质计）/提取液的色价（以干物质计）（5-9）

5.树脂的回收与处理

用2mol/L的氢氧化钠处理2h，用蒸馏水洗至中性。

五、结果与讨论

（1）制订方案 根据老师指定的原料，结合实验条件，确定实验方案，通过查找资料自行设计红心萝卜水溶性色素色价提高方案，经指导教师审核批准后进行实验。

（2）评价提取和精制效果，并思考影响提取率和精制效果的因素有哪些？

（3）为什么在提取剂和水洗剂中加柠檬酸？

（4）测定花色苷的色价时，为什么要用pH 3.0的柠檬酸—磷酸氢二钠缓冲液？

（5）工业化生产采取什么流程和设备？

六、注意事项

整个实验过程要保持层析柱中液面高出树脂面，否则柱床中会产生气泡影响吸附和解吸效果。

思考题

提取温度的变化会影响红心萝卜水溶性色素的提取率吗？

参考文献

[1]中华人民共和国国家卫生和计划委员会．GB 25536-2010 中华人民共和国国家标准 食品添加剂萝卜红[S].北京：中国标准出版社，2010.

[2]吕晓玲．紫玉米芯色素提取工艺条件研究[J].食品研究与开发，2006（4）：76-78.

[3]王冀，等．大孔吸附树脂法紫玉米色素精制工艺的研究[J].中国食品添加剂，2006（6）：61-64.