不同方法提取板栗壳棕色素的研究

梁建兰，刘秀凤，侯亚涛，高宏宝，常学东,*

（1.河北科技师范学院食品工程系，河北昌黎066600；2.河北省板栗工程技术研究中心，河北秦皇岛066004）

不同方法提取板栗壳棕色素的研究

梁建兰1，2，刘秀凤1，2，侯亚涛1，高宏宝1，常学东1，2,*

（1.河北科技师范学院食品工程系，河北昌黎066600；2.河北省板栗工程技术研究中心，河北秦皇岛066004）

以板栗壳为原料，对其棕色素的不同提取工艺和提取效果进行比较。通过正交试验得到微波提取法最佳提取条件为：提取剂为40%乙醇，提取时间90 s，微波功率640 W，料液比1∶8（g∶mL），提取6次，提取率为9.1%，超声波提取法最佳提取条件为：温度60℃，提取剂为50%的乙醇，料液比1∶8（g∶mL），时间90 min，超声波功率80 W，提取8次，提取率为8.6%。结果表明：微波提取法比超声波提取法的提取率高，作用时间短，节约成本，是一种短时、高效的提取方法。

板栗壳；棕色素；微波提取；超声波提取

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）属壳斗科（Fag ceae）栗属乔木经济植物，主要分布于北半球温带及亚热带。我国大部分地区均有分布，尤其以华北和长江流域栽培集中，产量最大[1]。近年来，我国板栗产量达到全世界年产量的60%以上[2]，因此对板栗的加工生产以及如何创造更多的经济效益就显得非常重要。板栗壳是板栗加工中的废弃物，研究发现，板栗壳含有多种成分[3]，其中板栗壳色素是组成之一，它水溶性好、着色力强、性质稳定，且具有抗氧化和抑菌作用[4-5]，是目前世界上并不多见的性质稳定的天然食用色素，开发价值极高。如今在食品行业中使用的合成色素其安全性问题日益严重，且我国仍以合成色素使用为主，所以天然色素的开发和利用就显得非常迫切[6]。

目前，许多方法被用来提取板栗壳棕色素[7-10]，其中微波提取法和超声波提取法因其提取时间短，能强化提取等特点，引起人们的高度重视和研究兴趣[6]。

本文以板栗壳为原料，重点研究了微波提取法和超声波提取法提取板栗壳棕色素工艺条件的优化，采取分光光度法测定提取物中板栗棕色素的吸光度，以板栗壳棕色素的提取率为指标，对2种方法进行了比较，以期得到一种更简单易行、高效的提取方法，为板栗壳棕色素的研究和生产提供理论技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜板栗壳产自河北省遵化市。

1.2 仪器与设备

UV759紫外-可见分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；LG微波炉：乐金电子电器有限公司；KQ5200DB数控超声波清洗器：江苏昆山市超声仪器有限公司；D2F-6050真空干燥箱：上海精密实验设备有限公司；R-201旋转蒸发仪：上海申胜生物技术有限公司；JFSD-70实验室粉碎机：上海嘉定粮油仪器有限公司；HH-S数显恒温水浴锅：江苏金坛市医疗器械仪器厂；无水乙醇，分析纯。

1.3 紫外可见光谱最大吸收波长的确定

对板栗壳提取棕色素后的乙醇溶液在可见光区300 nm~600 nm测其吸光度，确定该色素在可见光下的最大吸收波长为480 nm，所以以下试验的吸光度都选择480 nm处测定。

1.4 提取方法

称取2 g被粉碎过20目筛的板栗壳，以一定浓度的乙醇作为提取剂，调节好提取条件，分别用超声波提取法、微波提取法进行提取。将提取液离心分离，取1 mL的上清液于10 mL的棕色容量瓶，用无水乙醇定容，再取0.5 mL的溶液于10 mL的容量瓶定容，用紫外-可见分光光度计在480 nm出的吸光度，试验通过乙醇浓度、提取功率、微波（超声波）作用时间、提取温度及料液比的单因素试验，并在此基础上进行正交试验，以确定微波（超声波）提取板栗壳棕色素的最佳条件。

1.5 最佳提取方法的确定

分别用微波、超声波提取法的最佳条件，提取棕色素直到所得溶液为无色，通过旋转蒸发、真空浓缩，在30℃~35℃下干燥，得到棕色粉末状色素，以确定最佳提取方法。

板栗壳棕色素提取率=板栗壳棕色素/板栗壳×100%

2 结果与分析

2.1 微波提取法对板栗壳棕色素吸光度的影响

根据单因素试验，选出乙醇提取浓度、微波功率、作用时间、料液比4个因素，进行L9(34)正交试验，试验结果见表1。

表1 微波提取法正交试验结果Table 1 Orthogonal test results of microwave assisted extraction

结果表明，影响因素中以乙醇浓度对棕色素的提取效果影响最大，其它影响因素较小，由表1可知，各因素影响大小顺序为 A＞C＞B＞D，最佳组合为A1C2B3D1，即乙醇浓度为40%，提取时间为90 s,微波功率为 640 W，料液比为 1∶8。

2.2 超声波提取对板栗棕色素吸光度的影响

根据单因素试验，选出超声波功率、作用时间、作用温度、料液比、乙醇提取浓度5个因素，进行L16（45）正交试验，试验结果见表2。

从表2的试验结果可以看出影响因素中以作用温度对棕色素的提取效果影响最大，其次为乙醇浓度，其它影响因素较小。由表2可知，各因素影响大小顺序为 C＞E＞D＞B＞A，最终组合为 C3E1D1B3A1,即温度为 60℃，乙醇提取浓度为50%，料液比为1∶8，作用时间为90 min，超声波功率为80 W。

表2 超声波提取法正交试验结果Table 2 Orthogonal test results of ultrasonic extraction

2.3 两种提取方法试验结果的比较

根据2.1和2.2的结果列出不同提取方法比较的结果表，见表3。

表3 不同提取方法比较结果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声波提取法有所增加，提取次数降低，且提取时间大为缩短。由于微波提取法的均匀加热作用，省去了常规加热由表及里热传导所需的时间，迅速省时，节约能源，降低成本。微波辅助提取法使用40%的乙醇作溶剂，比超声波提取法使用50%乙醇的成本更低。

3 结论

1）微波提取板栗壳棕色素的最佳条件是：乙醇浓度 40%，时间 90 s，功率 640 W，料液比 1∶8。

2）超声波提取法提取板栗壳棕色素的最佳条件是：温度60℃，乙醇浓度50%，料液比1∶8，时间90 min，功率80 W。

3）最佳提取工艺条件下，微波提取法和超声波提取法的色素提取率分别为9.1%和8.6%。

4）微波提取法由于快速、节能、高效的特点，符合天然能源的高效开发和生产过程的节能、环保、安全的发展趋向，比较适合于板栗壳棕色素类天然色素的提取。

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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

国家农业科技成果转化资金项目（2008GB2A200014）;河北省科技厅科学研究资助项目（09231001D-1）

梁建兰（1977—），女（汉），讲师，硕士，主要从事农产品加工方面的研究。

*通讯作者：常学东（1967—），男，教授。