超聲波輔助提取玉米紅曲色素的工藝研究

劉園園，高玉榮，田季

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶163319）

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

玉米紅曲粉：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)實驗室自行發(fā)酵制備。

1.2 實驗設(shè)備

25 mL具塞試管，HH-4電熱恒溫水浴鍋（蘇州威爾試驗用品有限公司），SB-5200數(shù)控超聲波清洗器（寧波新芝生物科技有限公司），BCW1000 A紫外可見分光光度計（上海第三分析儀器廠）。

1.3 實驗方法

1.3.1 乙醇濃度對玉米紅曲色素提取率的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g玉米紅曲粉末8份于8支具塞試管中分別加入10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%乙醇各10mL（先將乙醇溶液預(yù)熱到相應(yīng)的溫度后再將玉米紅曲粉加入），放入超聲波頻率為28 KHz，溫度40℃下浸提30min，過濾，用對應(yīng)濃度的乙醇定容到10 mL，505 nm波長下測定吸光度，計算出提取率。

1.3.2 料液比對玉米紅曲色素提取率的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g玉米紅曲粉末5份于5支具塞試管分別按料液比（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，在超聲波頻率28 KHz，溫度40℃下浸提30 min，過濾用60%的乙醇定容到10 mL，505 nm波長下測定吸光度，計算出提取率。

1.3.3 超聲波溫度對玉米紅曲色素提取率的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g玉米紅曲粉末6份于6支具塞試管中加入60%乙醇10 mL，充分混合后，在頻率28 KHz下，分別在25，30，36，40，45℃下超聲波浸提30 min，過濾后用60%的乙醇定容到10 mL，在505 nm波長下測定吸光度，計算出提取率。

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1.3.4 超聲波功率對玉米紅曲色素提取率的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g玉米紅曲粉末6份于6支具塞試管中加入60%乙醇10mL，混勻，分別在超聲波頻率為23，28，45，50，80，85 KHz，溫度40℃下浸提30 min，過濾后用60%乙醇定容到10mL，在505 nm波長下測定吸光度，計算出提取率。

1.3.5 超聲時間對玉米紅曲色素提取率的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g玉米紅曲粉末7份于7支具塞試管中加入60%乙醇各10 mL，在超聲波頻率28 KHz下，溫度40℃下，分別浸提10，15，20，25，30，35，40min，過濾后用60%乙醇定容到10mL，505 nm波長下測定吸光度，計算提取率。

1.4 色素提取率的測定

1.4.1 色價測定

采用食品添加劑紅曲米（粉）國家標(biāo)準(zhǔn)[7]。

1.4.2 色素的提取率計算

2 結(jié)果與分析

2.1 乙醇濃度對玉米紅曲色素提取的影響

圖1 乙醇濃度對紅曲色素提取的影響Fig.1 Effectof ethanol concentration on Monascus pigments extraction

從圖1可以看出，隨著乙醇濃度增大，提取率逐漸增大，當(dāng)提取劑濃度為70%時提取率最高，提取率達(dá)到92%，其后提取率隨濃度提高而下降，其原因可能是隨著乙醇濃度的增大，一些雜質(zhì)也隨著溶出，對提取過程產(chǎn)生了干擾。因此選用70%的乙醇溶液。

2.2 液固比對玉米紅曲色素提取率的影響

圖2 液固比對紅曲色素提取率的影響Fig.2 Effectof liquid solid ratio on Monascus pigments extraction

從圖2可以看出，當(dāng)固液比在5∶1～20∶1的范圍內(nèi)，提取率隨液固比增加而增大，達(dá)到20∶1時提取率達(dá)到93.3%，液固比繼續(xù)增加，提取率變化不明顯?？赡苁怯捎谌軇w積的增加使紅曲米顆粒與溶劑的接觸界面增大，從而提高了傳質(zhì)的效率;當(dāng)液料比繼續(xù)增大時，由于溶劑的增加，超聲波作用產(chǎn)生的能量被分散，攪拌不夠充分，反而造成了提取率降低[8]。因此液固比選擇20∶1為宜。

2.3 超聲波提取溫度對玉米紅曲色素提取率的影響

圖3 超聲波溫度對紅曲色素提取率的影響Fig.2 Effectof temperature on Monascus pigments extraction

從圖3可以看出，提取溫度在25～40℃的范圍內(nèi)，提取率不斷增加，達(dá)到40℃的時候提取率達(dá)到93.0%，但當(dāng)溫度繼續(xù)升高，提取率反而下降。這可能是由于溫度高時使紅曲粉末中蛋白變性沉淀，阻礙紅曲色素的釋放，而且紅曲色素在高溫下不穩(wěn)定易降解。所以提取溫度選擇40℃為宜。

2.4 超聲波頻率對玉米紅曲色素提取率的影響

圖4 超聲波頻率對玉米紅曲色素提取率的影響Fig.4 Effectof supersonic wave frequency on Monascus pigments extraction

由圖4可知，色素提取率在低頻28 KHz時達(dá)到93.3%，隨著頻率的升高提取率反而下降。這可能是由于超聲頻率過高，對玉米紅曲的組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了破壞作用，體系中有微小的淀粉顆粒析出并吸附了部分色素分子，提取結(jié)束后隨著過濾，大量紅色素被留在濾渣中，造成提取率降低。所以超聲波頻率選擇低頻即28 KHz。

2.5 超聲波提取時間對玉米紅曲色素提取率的影響

圖5 提取時間對玉米紅曲色素提取率的影響Fig.5 Effectof time on Monascus pigments extraction

由圖5可知，超聲時間較短時，紅曲色素不易溶出，在30min時提取率最大達(dá)到94.0%，隨著提取時間的延長提取率變化不大，而且超聲時間過長，紅曲色素又會因為長時間受熱而發(fā)生分解，影響色素的提取率。所以最佳提取時間選擇30min。

2.6 最佳提取條件下的提取率

在以上單因素確定的最佳條件下進(jìn)行三次實驗，實驗結(jié)果見表1。

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

如表1所示，在最佳條件下得提取率為95.4%，經(jīng)過計算得出提取率的標(biāo)準(zhǔn)差為0.529，相對標(biāo)準(zhǔn)差（RSD）為0.554%，均在2%以下，表明實驗具有較好的重復(fù)性。

3 結(jié)論

通過對單因素的實驗，研究了乙醇濃度、液料比、超聲頻率、提取溫度及提取時間，對提取玉米紅曲色素的影響并得到了最佳工藝條件。結(jié)果為乙醇濃度70%，液料比20∶1，超聲波頻率為28 KHz，提取溫度40℃，提取時間為30min。

在最佳工藝條件下得出玉米紅曲色素的提取率為95.4%。提取率的標(biāo)準(zhǔn)差為0.529，相對標(biāo)準(zhǔn)差（RSD）為0.554%，均在2%以下實驗重復(fù)性好，而且縮短時間，獲得了較高的提取率。

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[7]GB4926-2008，食品添加劑紅曲米（粉）[S].

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