榛子壳棕色素提取、纯化及性质研究
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摘要
榛子壳是榛子加工生产中的废弃物,被丢弃后既污染环境又是资源的巨大浪费。从榛子壳中可以提取出棕色素,该色素水溶性好,性质较稳定,可以作为天然色素应用于饮料、糕点、酱油等食品行业。本论文以榛子壳为原料,对榛子壳棕色素的提取条件、纯化条件、色素的稳定性和体外抗氧化性进行了研究,实验内容及结果如下：
采用超声波辅助纤维素酶的方法提取榛子壳棕色素,研究了溶剂pH值、料液比、加酶量、酶解时间、超声时间以及超声功率等因素对提取效果的影响,通过正交实验确定色素最佳提取条件为：料液比1：25、超声时间25min、酶用量14.0mg/g、超声功率600W,此条件下的色素吸光值为1.032。
对大孔树脂吸附分离榛子壳棕色素粗品条件进行研究。在树脂筛选中选取D4020作为纯化树脂,通过静态及动态实验,确定最佳纯化条件为：色素上样液浓度为2.0mg/mL、pH值6.0、吸附流速1.0mL/min、洗脱剂乙醇浓度为80%,洗脱剂洗脱流速0.5mL/min、洗脱剂用量150mL。纯化后的色素比纯化前的色素色价提高了1.39倍。对纯化后的榛子壳棕色素进行定性实验,证明榛子壳棕色素是黄酮类化合物。
对纯化后的榛子壳棕色素进行稳定性的研究,实验结果表明：榛子壳棕色素对室外自然光较敏感,色素易分解；而对热稳定；在弱酸性、中性以及碱性条件下均能稳定存在；大部分金属离子对榛子壳棕色素影响不大,但是色素对Fe2+、Fe3+、Cu2+Zn2+、Al3+敏感,这些金属离子会导致色素出现沉淀,颜色也发生较大变化,其中Fe2+、Fe3+影响最大,使色素吸光值分别增加了1.004和1.096。
榛子壳棕色素的体外抗氧化性实验表明：其对羟基自由基、超氧阴离子自由基有很好的清除效果,对脂质体过氧化也具有一定的抑制作用。其中,榛子壳棕色素清除羟自由基的能力优于抗坏血酸22.9%。表明榛子壳棕色素具有较好的抗氧性能力,可以作为天然抗氧化剂。
Hazelnut shell is production of waste when hazelnut is been processed, since it will be pollution of the environment and also an enormous waste to the resources. The brown pigment can be get from the shell of hazelnut, whose water-soluble well, and nature is stable, it can be used to drink, soy sauce, pastry food industry and so on as the natural pigment. In this paper, for the raw material of shell hazelnut, studied the extraction conditions of hazelnut shell brown pigment, purification, stability conditions of pigment and external oxidation, and the results of experimental contents are as follows:
The technological conditions for ultrasonic-assisted-cellulose extraction of hazelnut shell brown pigment were studied, which included the solvent pH value, solid-liquid ratio, the enzyme concentration, hydrolysis time, ultrasound time and ultrasonic power, etc. By the single factors and orthogonal experimental, the optimum technological parameters of the extraction were as followed: solid-liquid ratio was 1:25, ultrasonic time was 25min, enzyme dosage was 14.0mg/g, ultrasonic power was 600W, on this condition, the pigment absorbance value was 1.032.
The adsorption and desorption of the hazelnut shell brown pigment with macro porous resin were studied. The optimum purification conditions were as followed:consistence of adsorption liquid was 2.0mg/mL, pH value was 6.0, flowing rate ether on adsorption was 1.0mL/min, and elution of ethanol was 80%,150mLcolumn volume, flowing rate ether on desorption was 0.5mL/min. The color value of purified pigment was 1.39 times higher than that of the beginning. Purified Hazelnut shell pigment preliminary qualitative experiments showed that it was a kind of flavonoids.
The relevant experimental results about the stability of the purified hazelnut shell brown pigment showed that:hazelnut shell brown pigment was sensitive to the out door natural light and easy to decompose; it was hest-stable; it can stable exist under the weakly acidic, neutral and alkaline conditions; most of metal ions on hazelnut shell brown pigment little effect, but Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, Al3+were sensitive to the pigment, which will lead to pigment precipitation occurs, and color changed., the Fe2+, Fe3+ had great impact, which made the pigment absorbance increased by 1.004 and 1.096.
Hazelnut shell brown pigment oxidation in vitro experiments showed that the pigment had scavenging effects on hydroxyl radical, superoxide anion radical and aliphatic radicals on lipid-per oxidation. Hazelnut shell brown pigment removal ability of hydroxyl radical was also much better thanVc 22.9%.The results suggested that Hazelnut shell brown pigment can be used as natural anti-oxidants.
采用超声波辅助纤维素酶的方法提取榛子壳棕色素,研究了溶剂pH值、料液比、加酶量、酶解时间、超声时间以及超声功率等因素对提取效果的影响,通过正交实验确定色素最佳提取条件为：料液比1：25、超声时间25min、酶用量14.0mg/g、超声功率600W,此条件下的色素吸光值为1.032。
对大孔树脂吸附分离榛子壳棕色素粗品条件进行研究。在树脂筛选中选取D4020作为纯化树脂,通过静态及动态实验,确定最佳纯化条件为：色素上样液浓度为2.0mg/mL、pH值6.0、吸附流速1.0mL/min、洗脱剂乙醇浓度为80%,洗脱剂洗脱流速0.5mL/min、洗脱剂用量150mL。纯化后的色素比纯化前的色素色价提高了1.39倍。对纯化后的榛子壳棕色素进行定性实验,证明榛子壳棕色素是黄酮类化合物。
对纯化后的榛子壳棕色素进行稳定性的研究,实验结果表明：榛子壳棕色素对室外自然光较敏感,色素易分解；而对热稳定；在弱酸性、中性以及碱性条件下均能稳定存在；大部分金属离子对榛子壳棕色素影响不大,但是色素对Fe2+、Fe3+、Cu2+Zn2+、Al3+敏感,这些金属离子会导致色素出现沉淀,颜色也发生较大变化,其中Fe2+、Fe3+影响最大,使色素吸光值分别增加了1.004和1.096。
榛子壳棕色素的体外抗氧化性实验表明：其对羟基自由基、超氧阴离子自由基有很好的清除效果,对脂质体过氧化也具有一定的抑制作用。其中,榛子壳棕色素清除羟自由基的能力优于抗坏血酸22.9%。表明榛子壳棕色素具有较好的抗氧性能力,可以作为天然抗氧化剂。
Hazelnut shell is production of waste when hazelnut is been processed, since it will be pollution of the environment and also an enormous waste to the resources. The brown pigment can be get from the shell of hazelnut, whose water-soluble well, and nature is stable, it can be used to drink, soy sauce, pastry food industry and so on as the natural pigment. In this paper, for the raw material of shell hazelnut, studied the extraction conditions of hazelnut shell brown pigment, purification, stability conditions of pigment and external oxidation, and the results of experimental contents are as follows:
The technological conditions for ultrasonic-assisted-cellulose extraction of hazelnut shell brown pigment were studied, which included the solvent pH value, solid-liquid ratio, the enzyme concentration, hydrolysis time, ultrasound time and ultrasonic power, etc. By the single factors and orthogonal experimental, the optimum technological parameters of the extraction were as followed: solid-liquid ratio was 1:25, ultrasonic time was 25min, enzyme dosage was 14.0mg/g, ultrasonic power was 600W, on this condition, the pigment absorbance value was 1.032.
The adsorption and desorption of the hazelnut shell brown pigment with macro porous resin were studied. The optimum purification conditions were as followed:consistence of adsorption liquid was 2.0mg/mL, pH value was 6.0, flowing rate ether on adsorption was 1.0mL/min, and elution of ethanol was 80%,150mLcolumn volume, flowing rate ether on desorption was 0.5mL/min. The color value of purified pigment was 1.39 times higher than that of the beginning. Purified Hazelnut shell pigment preliminary qualitative experiments showed that it was a kind of flavonoids.
The relevant experimental results about the stability of the purified hazelnut shell brown pigment showed that:hazelnut shell brown pigment was sensitive to the out door natural light and easy to decompose; it was hest-stable; it can stable exist under the weakly acidic, neutral and alkaline conditions; most of metal ions on hazelnut shell brown pigment little effect, but Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, Al3+were sensitive to the pigment, which will lead to pigment precipitation occurs, and color changed., the Fe2+, Fe3+ had great impact, which made the pigment absorbance increased by 1.004 and 1.096.
Hazelnut shell brown pigment oxidation in vitro experiments showed that the pigment had scavenging effects on hydroxyl radical, superoxide anion radical and aliphatic radicals on lipid-per oxidation. Hazelnut shell brown pigment removal ability of hydroxyl radical was also much better thanVc 22.9%.The results suggested that Hazelnut shell brown pigment can be used as natural anti-oxidants.
引文
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