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摘要：本文主要研究了提取料液比、超声温度、超声时间以及提取时超声功率对红色素提取效果的影响。通过正交试验确定了最佳工艺条件。结果表明，在以80%乙醇为提取剂，超声提取频率为24KHZ的条件下，提取料液比为1：7，超声温度为60℃，超声时间50min，超声功率为80W时可取得最佳提取效果。各因素对提取效果的影响次序为：超声温度 > 提取料液比 > 超声时间 > 超声功率。
关键词：超声波；“玫瑰香”葡萄；花色素；提取
引言
食用色素广泛用于色酒、汽水、可乐 饮料、糖果、糕点的食品着色中。而色素的种类主要有天然的和化学合成的两种.由于合成色素中某些品种具有慢毒性，甚至可以导致癌症[2]。天然色素具有安全无毒的优点，需求量不断增加。葡萄皮中色素来源较为丰富， 而且一般来说天然色素的提取工艺不是很复杂， 但因提取率低，成本高等原因而导致价格昂贵 。我国葡萄资源丰富，在葡萄饮料和酿酒生产中应用广泛，但生产中大量废弃的葡萄皮残渣不仅浪费资源，使生产成本增加，同时也对环境造成污染， 因此从葡萄皮中提取天然色素可以充分利用废弃资源，减少环境污染，提高生产效益。
1材料与方法
1.1材料与试剂
“玫瑰香”葡萄皮渣 生物工程系葡萄酒生产副产物；
无水乙醇、盐酸、磷酸、磷酸氢二钠均为分析纯。
1.2仪器与设备
超声波清洗器、PHS-3C精密PH计、分光光度计、离心机
1.3试验方法
1.3.1超声波法提取葡萄皮渣红色素
工艺流程：葡萄皮渣→60℃干燥→粉碎→过80目筛→称重→超声波提取→定容→分光光度计测定
工艺方法：准确称量干燥后的葡萄皮渣粉末（过80目筛）1g于50ml磨口三角瓶中，按照一定料液比加入80%乙醇溶液作为提取剂，加入1.5%的HCL溶液调节pH值，置于超声波清洗器中，在一定的超声波条件下提取。将提取液在离心机中以4500r/min离心15分钟，取上清液，用 pH2.0的磷酸-磷酸氢二钠缓冲溶液定容至100ml后，在536nm处测定溶液的吸光度。
1.3.2超声波法提取红色素的单因素试验及工艺设计
根据超声波提取技术和溶剂提取法的基本理论，以80%乙醇溶液作为提取剂，加入1.5%的HCL溶液调节pH值，重点考察提取料液比、超声温度、超声时间、超声功率等单因素对提取效果的影响；在单因素试验的基础上初步确定了提取条件，再用正交试验法优化得到最佳的提取工艺条件。
2.结果与分析
2.1超声波提取法的单因素试验
2.1.1提取料液比对提取率的影响
以80%乙醇溶液作为提取溶剂，加入1.5%的HCL调节pH值，设定提取温度为50℃，料液比分别为1：3，1：4，1：5，1：6，1：7，采用超声波清洗器频率为24KHZ、功率为50W的条件下提取60min，平行提取3次，在536nm处测定提取液的吸光度值，结果如图1所示。 图1 提取料液对提取率的影响
由图1可知，随提取剂用量的增加，提取率明显提高。在料液比1：3～1：7范围内，随着提取剂的增加，葡萄皮红色素浸出率增加很大；当料液比为1：7时，红色素浸出率达到最大，即已将有效红色素成分基本完全溶出；当料液比超过1：7时，红色素浸出率不再增加，而且增大料液比还会使更多的杂质被溶出，给后续工作带来困难。综合考虑，确定料液比为1：7左右时，提取葡萄皮渣红色素较好。
2.1.2提取时间对提取率的影响
以80%乙醇溶液作为提取溶剂，加入1.5%的HCL調节pH值，设定提取料液比为1：7，提取温度为50℃，提取时间分别为30min，40min，50min，60min，70min，采用超声波清洗器频率为24KHZ，功率为50W的条件下提取，平行提取3次，在536nm处测定提取液的吸光度值，结果如图2所示。
由图2可知，提取时间低于60min时，随着提取时间的延长，红色素提取率明显提高。提取时间高于60min时，提取率不再升高，反而稍微有所降低，这是由于红色素的稳定性较差，随着时间延长，红色素在长时高温下被氧化破坏的结果。因此，我们确定提取时间为60℃较合适。
2.1.3提取超声功率对提取率的影响
以80%乙醇溶液作为提取溶剂，加入1.5%的HCL调节pH值，设定提取料液比为1：7，提取温度分别为50℃，超声波清洗器频率为24KHZ，超声功率分别为50W，60W，70W，80W，90W的条件下提取60min，平行提取3次，在536nm处测定提取液的吸光度值，结果如图3所示。
由图3可以看到超声功率对红色素的提取影响较大。在超声功率50W～80W的范围内，葡萄皮渣红色素的提取率随着功率的增加而增加很快，在超声功率为80W时提取率达到最大，但当超声功率超过80W时，红色素的提取率反而有所降低，这可能是因为超声功率增大，对红色素的化学结构产生了破坏作用，从而导致吸光度值的降低。因此，选择超声功率为80W左右时，红色素提取率较高。
2.1.3提取温度对提取率的影响
以80%乙醇溶液作为提取溶剂，加入1.5%的HCL调节pH值，设定提取料液比为1：7，提取温度分别为30℃，40℃，50℃，60℃，70℃，80℃，采用超声波清洗器频率为24KHZ，功率为80W的条件下提取60min，平行提取3次，在536nm处测定提取液的吸光度值，结果如图4所示。
由图4可知，在温度30～50℃之间，葡萄皮渣红色素提取率随着提取温度的升高而升高，在温度 50℃时，提取率达到最大，当温度超过50℃时，随着提取温度的升高，提取率反而有所降低，这可能是因为随着温度的升高，红色素的结构也容易被破坏，从而导致了总提取率的降低。因此认为，当提取温度在50℃左右时，提取效果较好。
2.1.2超声波浸提正交试验确定最优提取方案
由单因素试验可知，不同的料液比、提取时间、超声功率以及提取温度都会对提取效果产生不同程度的影响，综合分析上述各个因素，以料液比、提取时间、提取温度和提取功率做四因素三水平的正交试验，以期得到超声波提取的最佳工艺条件。水平因素见表1，正交试验数据用正交设计专业软件处理，结果如表2，3所示。
由表2中的平均值K和极差R分析表明，超声波法中各提取因素对提取效果都有一定的影响，影响大小顺序为提取温度 > 提取料液比 > 提取时间 > 超声功率。得出的最佳提取工艺为A3B1C2D2 ，即提取温度为60℃，提取时间为50min，提取料液比为1：7，提取时超声功率为80W。
3.结论
超声波提取在天然色素提取应用越来越广泛[3]，本文通过单因子实验及正交实验方法，确定了超声波法提取葡萄皮色素的最佳工艺，给天然色素的提取提供了方法依据，对工业生产降低生产成本，减少浪费及环境污染，具有一定的指导意义。
参考文献：
[1] 苗颖，吴淑娟等，超声波提取葡萄皮色素[J]，食品研究与开发，2009，30（3）。
[2] 岳辉吉，朱杰. 天然色素的超声提取研究[ J ]. 现代生物医学进展， 2006，6 （5）。
[3] 曾顺德等，天然色素的提取、纯化及应用[J]，食品研究与开发，2014，12（25）。
关键词：超声波；“玫瑰香”葡萄；花色素；提取
引言
食用色素广泛用于色酒、汽水、可乐 饮料、糖果、糕点的食品着色中。而色素的种类主要有天然的和化学合成的两种.由于合成色素中某些品种具有慢毒性，甚至可以导致癌症[2]。天然色素具有安全无毒的优点，需求量不断增加。葡萄皮中色素来源较为丰富， 而且一般来说天然色素的提取工艺不是很复杂， 但因提取率低，成本高等原因而导致价格昂贵 。我国葡萄资源丰富，在葡萄饮料和酿酒生产中应用广泛，但生产中大量废弃的葡萄皮残渣不仅浪费资源，使生产成本增加，同时也对环境造成污染， 因此从葡萄皮中提取天然色素可以充分利用废弃资源，减少环境污染，提高生产效益。
1材料与方法
1.1材料与试剂
“玫瑰香”葡萄皮渣 生物工程系葡萄酒生产副产物；
无水乙醇、盐酸、磷酸、磷酸氢二钠均为分析纯。
1.2仪器与设备
超声波清洗器、PHS-3C精密PH计、分光光度计、离心机
1.3试验方法
1.3.1超声波法提取葡萄皮渣红色素
工艺流程：葡萄皮渣→60℃干燥→粉碎→过80目筛→称重→超声波提取→定容→分光光度计测定
工艺方法：准确称量干燥后的葡萄皮渣粉末（过80目筛）1g于50ml磨口三角瓶中，按照一定料液比加入80%乙醇溶液作为提取剂，加入1.5%的HCL溶液调节pH值，置于超声波清洗器中，在一定的超声波条件下提取。将提取液在离心机中以4500r/min离心15分钟，取上清液，用 pH2.0的磷酸-磷酸氢二钠缓冲溶液定容至100ml后，在536nm处测定溶液的吸光度。
1.3.2超声波法提取红色素的单因素试验及工艺设计
根据超声波提取技术和溶剂提取法的基本理论，以80%乙醇溶液作为提取剂，加入1.5%的HCL溶液调节pH值，重点考察提取料液比、超声温度、超声时间、超声功率等单因素对提取效果的影响；在单因素试验的基础上初步确定了提取条件，再用正交试验法优化得到最佳的提取工艺条件。
2.结果与分析
2.1超声波提取法的单因素试验
2.1.1提取料液比对提取率的影响
以80%乙醇溶液作为提取溶剂，加入1.5%的HCL调节pH值，设定提取温度为50℃，料液比分别为1：3，1：4，1：5，1：6，1：7，采用超声波清洗器频率为24KHZ、功率为50W的条件下提取60min，平行提取3次，在536nm处测定提取液的吸光度值，结果如图1所示。 图1 提取料液对提取率的影响
由图1可知，随提取剂用量的增加，提取率明显提高。在料液比1：3～1：7范围内，随着提取剂的增加，葡萄皮红色素浸出率增加很大；当料液比为1：7时，红色素浸出率达到最大，即已将有效红色素成分基本完全溶出；当料液比超过1：7时，红色素浸出率不再增加，而且增大料液比还会使更多的杂质被溶出，给后续工作带来困难。综合考虑，确定料液比为1：7左右时，提取葡萄皮渣红色素较好。
2.1.2提取时间对提取率的影响
以80%乙醇溶液作为提取溶剂，加入1.5%的HCL調节pH值，设定提取料液比为1：7，提取温度为50℃，提取时间分别为30min，40min，50min，60min，70min，采用超声波清洗器频率为24KHZ，功率为50W的条件下提取，平行提取3次，在536nm处测定提取液的吸光度值，结果如图2所示。
由图2可知，提取时间低于60min时，随着提取时间的延长，红色素提取率明显提高。提取时间高于60min时，提取率不再升高，反而稍微有所降低，这是由于红色素的稳定性较差，随着时间延长，红色素在长时高温下被氧化破坏的结果。因此，我们确定提取时间为60℃较合适。
2.1.3提取超声功率对提取率的影响
以80%乙醇溶液作为提取溶剂，加入1.5%的HCL调节pH值，设定提取料液比为1：7，提取温度分别为50℃，超声波清洗器频率为24KHZ，超声功率分别为50W，60W，70W，80W，90W的条件下提取60min，平行提取3次，在536nm处测定提取液的吸光度值，结果如图3所示。
由图3可以看到超声功率对红色素的提取影响较大。在超声功率50W～80W的范围内，葡萄皮渣红色素的提取率随着功率的增加而增加很快，在超声功率为80W时提取率达到最大，但当超声功率超过80W时，红色素的提取率反而有所降低，这可能是因为超声功率增大，对红色素的化学结构产生了破坏作用，从而导致吸光度值的降低。因此，选择超声功率为80W左右时，红色素提取率较高。
2.1.3提取温度对提取率的影响
以80%乙醇溶液作为提取溶剂，加入1.5%的HCL调节pH值，设定提取料液比为1：7，提取温度分别为30℃，40℃，50℃，60℃，70℃，80℃，采用超声波清洗器频率为24KHZ，功率为80W的条件下提取60min，平行提取3次，在536nm处测定提取液的吸光度值，结果如图4所示。
由图4可知，在温度30～50℃之间，葡萄皮渣红色素提取率随着提取温度的升高而升高，在温度 50℃时，提取率达到最大，当温度超过50℃时，随着提取温度的升高，提取率反而有所降低，这可能是因为随着温度的升高，红色素的结构也容易被破坏，从而导致了总提取率的降低。因此认为，当提取温度在50℃左右时，提取效果较好。
2.1.2超声波浸提正交试验确定最优提取方案
由单因素试验可知，不同的料液比、提取时间、超声功率以及提取温度都会对提取效果产生不同程度的影响，综合分析上述各个因素，以料液比、提取时间、提取温度和提取功率做四因素三水平的正交试验，以期得到超声波提取的最佳工艺条件。水平因素见表1，正交试验数据用正交设计专业软件处理，结果如表2，3所示。
由表2中的平均值K和极差R分析表明，超声波法中各提取因素对提取效果都有一定的影响，影响大小顺序为提取温度 > 提取料液比 > 提取时间 > 超声功率。得出的最佳提取工艺为A3B1C2D2 ，即提取温度为60℃，提取时间为50min，提取料液比为1：7，提取时超声功率为80W。
3.结论
超声波提取在天然色素提取应用越来越广泛[3]，本文通过单因子实验及正交实验方法，确定了超声波法提取葡萄皮色素的最佳工艺，给天然色素的提取提供了方法依据，对工业生产降低生产成本，减少浪费及环境污染，具有一定的指导意义。
参考文献：
[1] 苗颖，吴淑娟等，超声波提取葡萄皮色素[J]，食品研究与开发，2009，30（3）。
[2] 岳辉吉，朱杰. 天然色素的超声提取研究[ J ]. 现代生物医学进展， 2006，6 （5）。
[3] 曾顺德等，天然色素的提取、纯化及应用[J]，食品研究与开发，2014，12（25）。