超声波辅助提取玉米红曲色素的工艺研究

刘园园，高玉荣，田季

（黑龙江八一农垦大学食品学院，大庆163319）

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

玉米红曲粉：黑龙江八一农垦大学实验室自行发酵制备。

1.2 实验设备

25 mL具塞试管，HH-4电热恒温水浴锅（苏州威尔试验用品有限公司），SB-5200数控超声波清洗器（宁波新芝生物科技有限公司），BCW1000 A紫外可见分光光度计（上海第三分析仪器厂）。

1.3 实验方法

1.3.1 乙醇浓度对玉米红曲色素提取率的影响

准确称取1.000 g玉米红曲粉末8份于8支具塞试管中分别加入10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%乙醇各10mL（先将乙醇溶液预热到相应的温度后再将玉米红曲粉加入），放入超声波频率为28 KHz，温度40℃下浸提30min，过滤，用对应浓度的乙醇定容到10 mL，505 nm波长下测定吸光度，计算出提取率。

1.3.2 料液比对玉米红曲色素提取率的影响

准确称取1.000 g玉米红曲粉末5份于5支具塞试管分别按料液比（m:v）5∶1，10∶1，15∶1，20∶1，25∶1的比例，加入60%的乙醇，充分混合，在超声波频率28 KHz，温度40℃下浸提30 min，过滤用60%的乙醇定容到10 mL，505 nm波长下测定吸光度，计算出提取率。

1.3.3 超声波温度对玉米红曲色素提取率的影响

准确称取1.000 g玉米红曲粉末6份于6支具塞试管中加入60%乙醇10 mL，充分混合后，在频率28 KHz下，分别在25，30，36，40，45℃下超声波浸提30 min，过滤后用60%的乙醇定容到10 mL，在505 nm波长下测定吸光度，计算出提取率。

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1.3.4 超声波功率对玉米红曲色素提取率的影响

准确称取1.000 g玉米红曲粉末6份于6支具塞试管中加入60%乙醇10mL，混匀，分别在超声波频率为23，28，45，50，80，85 KHz，温度40℃下浸提30 min，过滤后用60%乙醇定容到10mL，在505 nm波长下测定吸光度，计算出提取率。

1.3.5 超声时间对玉米红曲色素提取率的影响

准确称取1.000 g玉米红曲粉末7份于7支具塞试管中加入60%乙醇各10 mL，在超声波频率28 KHz下，温度40℃下，分别浸提10，15，20，25，30，35，40min，过滤后用60%乙醇定容到10mL，505 nm波长下测定吸光度，计算提取率。

1.4 色素提取率的测定

1.4.1 色价测定

采用食品添加剂红曲米（粉）国家标准[7]。

1.4.2 色素的提取率计算

2 结果与分析

2.1 乙醇浓度对玉米红曲色素提取的影响

图1 乙醇浓度对红曲色素提取的影响Fig.1 Effectof ethanol concentration on Monascus pigments extraction

从图1可以看出，随着乙醇浓度增大，提取率逐渐增大，当提取剂浓度为70%时提取率最高，提取率达到92%，其后提取率随浓度提高而下降，其原因可能是随着乙醇浓度的增大，一些杂质也随着溶出，对提取过程产生了干扰。因此选用70%的乙醇溶液。

2.2 液固比对玉米红曲色素提取率的影响

图2 液固比对红曲色素提取率的影响Fig.2 Effectof liquid solid ratio on Monascus pigments extraction

从图2可以看出，当固液比在5∶1～20∶1的范围内，提取率随液固比增加而增大，达到20∶1时提取率达到93.3%，液固比继续增加，提取率变化不明显。可能是由于溶剂体积的增加使红曲米颗粒与溶剂的接触界面增大，从而提高了传质的效率;当液料比继续增大时，由于溶剂的增加，超声波作用产生的能量被分散，搅拌不够充分，反而造成了提取率降低[8]。因此液固比选择20∶1为宜。

2.3 超声波提取温度对玉米红曲色素提取率的影响

图3 超声波温度对红曲色素提取率的影响Fig.2 Effectof temperature on Monascus pigments extraction

从图3可以看出，提取温度在25～40℃的范围内，提取率不断增加，达到40℃的时候提取率达到93.0%，但当温度继续升高，提取率反而下降。这可能是由于温度高时使红曲粉末中蛋白变性沉淀，阻碍红曲色素的释放，而且红曲色素在高温下不稳定易降解。所以提取温度选择40℃为宜。

2.4 超声波频率对玉米红曲色素提取率的影响

图4 超声波频率对玉米红曲色素提取率的影响Fig.4 Effectof supersonic wave frequency on Monascus pigments extraction

由图4可知，色素提取率在低频28 KHz时达到93.3%，随着频率的升高提取率反而下降。这可能是由于超声频率过高，对玉米红曲的组织结构产生了破坏作用，体系中有微小的淀粉颗粒析出并吸附了部分色素分子，提取结束后随着过滤，大量红色素被留在滤渣中，造成提取率降低。所以超声波频率选择低频即28 KHz。

2.5 超声波提取时间对玉米红曲色素提取率的影响

图5 提取时间对玉米红曲色素提取率的影响Fig.5 Effectof time on Monascus pigments extraction

由图5可知，超声时间较短时，红曲色素不易溶出，在30min时提取率最大达到94.0%，随着提取时间的延长提取率变化不大，而且超声时间过长，红曲色素又会因为长时间受热而发生分解，影响色素的提取率。所以最佳提取时间选择30min。

2.6 最佳提取条件下的提取率

在以上单因素确定的最佳条件下进行三次实验，实验结果见表1。

表1 最佳提取条件下的提取率Table1 Extraction ratio on the optimal conditions

如表1所示，在最佳条件下得提取率为95.4%，经过计算得出提取率的标准差为0.529，相对标准差（RSD）为0.554%，均在2%以下，表明实验具有较好的重复性。

3 结论

通过对单因素的实验，研究了乙醇浓度、液料比、超声频率、提取温度及提取时间，对提取玉米红曲色素的影响并得到了最佳工艺条件。结果为乙醇浓度70%，液料比20∶1，超声波频率为28 KHz，提取温度40℃，提取时间为30min。

在最佳工艺条件下得出玉米红曲色素的提取率为95.4%。提取率的标准差为0.529，相对标准差（RSD）为0.554%，均在2%以下实验重复性好，而且缩短时间，获得了较高的提取率。

[1]杨涛，林亲录，马美湖.高色价低桔霉素红曲色素的提取研究[J].食品科技，2005（11）：42-44.

[2]Lee B K，Piao Haiyan，Chung W J.Production of red pigments by Monascus purpureus in solid state culture[J].Bio technology and Bioprocess Engineering，2002，7（1）：21-25.

[3]Lin T F，Demain A L.Effect of nutrition of Monascus sp.on formation of red pigment[J].Appl Microbiol Biotechnol，1991，36（1）：70.

[4]黄丹，方春玉，周健，等.超声波辅助法在红曲色素提取中的应用研究[J].中国调味品，2010，35（4）：65-68.

[5]嵇豪，蒋冬花，杨叶，等.响应面法优化超声波辅助提取红曲米中水溶性色素[J].浙江师范大学学报，2011，34（1）：91-96.

[6]温拥军，鄢东.超声辅助乙醇提取菌丝体中红曲色素的研究[J].中国调味品，2010（10）：100-103.

[7]GB4926-2008，食品添加剂红曲米（粉）[S].

[8]谢林明，励建荣.红曲色素的提取及其稳定性研究[J].食品工业科技，2004（3）：118-121.