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      紅心番木瓜色素提取及穩(wěn)定性

      2021-06-28 14:21:06張燕張洪斌
      食品工業(yè) 2021年6期
      關(guān)鍵詞:番木瓜紅心色素

      張燕,張洪斌

      海南熱帶海洋學(xué)院海洋科學(xué)技術(shù)學(xué)院(三亞 572022)

      番木瓜(Carica papayaL.)亦稱萬壽果、番瓜、乳瓜,隸屬番木瓜科番木瓜屬,是一種熱帶常綠果樹[1]。成熟的番木瓜果實(shí)綿甜而醇香,營養(yǎng)豐富,含有多種氨基酸、酶、有機(jī)酸、維生素、微量元素、胡蘿卜素、纖維素等物質(zhì)[2]。番木瓜果實(shí)不僅作水果、蔬菜食用,還具有多種藥用功效,能助消化、治便秘、祛風(fēng)濕、清心潤肺、舒筋活絡(luò)、軟化血管等[3]。除此,番木瓜還有美容養(yǎng)顏的作用。民間許多哺乳期婦女在乳汁缺乏時(shí)常食用番木瓜進(jìn)行催乳?,F(xiàn)有的文獻(xiàn)對(duì)番木瓜在組培快繁[4-5]、栽培技術(shù)[6-7]、育苗[8]、貯藏保鮮[9-12]、病毒及病原菌鑒定[13-15]、次生代謝產(chǎn)物提取[16-18]、復(fù)合飲料制作[19-20]等方面報(bào)道較多,而在色素提取及穩(wěn)定性方面鮮見報(bào)道。試驗(yàn)開展紅心番木瓜色素提取及穩(wěn)定性研究,旨在進(jìn)一步提高番木瓜的經(jīng)濟(jì)附加值,為番木瓜天然色素資源的深度開發(fā)提供理論依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 材料與試劑

      紅心番木瓜(三亞市售,新鮮成熟)。

      丙酮、濃鹽酸、氫氧化鈉、無水乙醇、氯化鈉、氯化鈣、乙酸乙酯、亞硫酸鈉、氯化鎂、抗壞血酸、氯化鉀、檸檬酸、硫酸鋅、苯甲酸鈉、30%過氧化氫、葡萄糖等(均為分析純,購于上海化學(xué)試劑有限公司)。

      1.2 主要儀器與設(shè)備

      752紫外-可見分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司);LH-95D隔膜式真空泵(臨海市永昊真空設(shè)備有限公司);1 L溶劑過濾器(天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋(國華電器有限公司);JA2103N電子天平(上海精其儀器有限公司);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀RE-201D(鄭州南北儀器設(shè)備有限公司)。

      1.3 方法

      1.3.1 選擇提取溶劑和確定最大吸收波長

      稱取10 g紅心番木瓜果肉,粉碎,分別加入50 mL蒸餾水、丙酮、無水乙醇、乙酸乙酯,攪勻,均在40℃水浴鍋中浸提1 h,抽濾,減壓濃縮,用相應(yīng)的提取溶劑分別稀釋15倍,在白背景下觀察顏色深淺,選擇最優(yōu)提取溶劑。

      稱取10 g紅心番木瓜果肉,粉碎,加入50 mL無水乙醇,攪勻,在40 ℃水浴鍋中浸提1 h,抽濾,減壓濃縮,用無水乙醇稀釋15倍。以無水乙醇做空白,分光光度計(jì)在300~700 nm范圍內(nèi)掃描,確定番木瓜色素的最大吸收波長。

      1.3.2 單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)

      1.3.2.1 單因素試驗(yàn)

      分別考察提取液體積分?jǐn)?shù)(乙醇體積分?jǐn)?shù)80%,85%,90%,95%和100%)、提取溫度(40,45,50,55和60 ℃)、提取時(shí)間(1.0,1.5,2.0,2.5和3.0 h)、料液比(1∶3,1∶4,1∶5,1∶6和1∶7 g/mL)對(duì)紅心番木瓜色素提取效果的影響。

      稱取10 g紅心番木瓜果肉,粉碎,加入乙醇溶液,攪勻,在恒溫水浴鍋中浸提,抽濾,減壓濃縮,用相應(yīng)體積分?jǐn)?shù)乙醇液稀釋15倍,在430 nm測(cè)定吸光度。

      在40 ℃、浸提1 h條件下選擇最佳提取液體積分?jǐn)?shù)→在最佳提取液體積分?jǐn)?shù)條件下,選擇最佳提取溫度→在最佳提取液體積分?jǐn)?shù)、溫度條件下選擇最佳提取時(shí)間→在最佳提取液體積分?jǐn)?shù)、溫度、提取時(shí)間條件下選擇最佳料液比

      1.3.2.2 正交試驗(yàn)

      依據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,按L9(34)正交設(shè)計(jì)優(yōu)化紅心番木瓜色素提取工藝參數(shù)。

      表1 正交試驗(yàn)因素與水平

      1.3.3 紅心番木瓜色素穩(wěn)定性試驗(yàn)

      1.3.3.1 紅心番木瓜色素樣液制備

      取60 g新鮮番木瓜紅果肉,粉碎,加入300 mL 95%乙醇溶液,在55 ℃水浴鍋下浸提1.5 h,冷卻,抽濾,減壓濃縮,用95%乙醇稀釋15倍,備用。

      1.3.3.2 光照對(duì)紅心番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      分別取等量色素液放在室內(nèi)散光、室內(nèi)避光和室外強(qiáng)光處,放置0,1,2,3和4 h,在430 nm測(cè)定吸光度。

      1.3.3.3 pH對(duì)紅心番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      取等量色素液,分別滴入等體積用HCl和NaOH配制的pH 2,4,6,7,8和10溶液,混勻,避光處靜置20 min,在430 nm測(cè)定吸光度。

      1.3.3.4 金屬離子對(duì)紅心番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      取等量色素液,分別滴入等體積0.01,0.05,0.10和0.50 mol/L的CaCl2、MgCl2、NaCl、KCl、ZnSO4溶液,混勻,避光放置24 h,在430 nm測(cè)定吸光度。

      1.3.3.5 還原劑、氧化劑對(duì)紅心番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      取等量色素液,分別滴入等體積1%,3%,5%和7%的Na2SO3、H2O2溶液,混勻,避光放置1 h,在430 nm測(cè)定吸光度。

      1.3.3.6 常用食品添加劑對(duì)紅心番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      取等量色素液,分別滴入等體積2%,4%,6%和8%的葡萄糖、檸檬酸、苯甲酸鈉、抗壞血酸溶液,混勻,避光放置3 h,在430 nm測(cè)定吸光度。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 選擇提取劑

      用蒸餾水、丙酮、乙酸乙酯、無水乙醇分別浸提番木瓜果肉色素,獲得的色素液顏色分別為淡紅、粉紅、粉紅、深紅。由顏色深淺可知,無水乙醇的浸提效果最佳,因此,選擇無水乙醇作為紅心番木瓜色素提取劑。

      2.2 確定最大吸收波長

      通過掃描可知,色素最大吸收峰在430 nm處,由此確定紅心番木瓜色素最大吸收波長為430 nm。

      2.3 單因素試驗(yàn)

      2.3.1 提取液體積分?jǐn)?shù)的影響

      圖2顯示,乙醇體積分?jǐn)?shù)80%~90%時(shí),紅心番木瓜色素吸光度逐漸上升;而乙醇體積分?jǐn)?shù)高于90%后,紅心番木瓜色素吸光度逐漸下降。故確定乙醇體積分?jǐn)?shù)90%為紅心番木瓜色素最佳提取液體積分?jǐn)?shù)。

      圖2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)番木瓜色素提取效果的影響

      2.3.2 提取溫度的影響

      圖3顯示,提取溫度40~50 ℃時(shí),紅心番木瓜色素吸光度隨溫度升高而增高,提取溫度高于50 ℃后,色素吸光度明顯下降。由此確定紅心番木瓜色素的最佳提取溫度為50 ℃。

      圖3 提取溫度對(duì)番木瓜色素提取效果的影響

      2.3.3 提取時(shí)間的影響

      圖4顯示,提取時(shí)間1~2 h內(nèi),紅心番木瓜色素吸光度隨時(shí)間延長而明顯增加,2 h后,隨時(shí)間推移,色素吸光度明顯下降。由此確定紅心番木瓜色素的最佳提取時(shí)間為2 h。

      圖4 提取時(shí)間對(duì)番木瓜色素提取效果的影響

      2.3.4 料液比的影響

      圖5顯示,料液比在1∶3~1∶5(g/mL)時(shí),色素吸光度隨料液比增加而明顯增大,料液比大于1∶5(g/mL)后,色素吸光度隨料液比的增加反而下降。因此,確定紅心番木瓜色素提取的最佳料液比為1∶5(g/mL)。

      圖5 料液比對(duì)番木瓜色素提取效果的影響

      2.4 正交試驗(yàn)結(jié)果

      從表2分析可知,A、B、C、D這4個(gè)因素對(duì)紅心番木瓜色素提取效果影響的排序?yàn)锽>A>D>C,即提取液體積分?jǐn)?shù)>提取溫度>料液比>提取時(shí)間;紅心番木瓜色素最佳提取組合為A3B3C1D2,即乙醇體積分?jǐn)?shù)95%、提取溫度55 ℃、料液比1∶5(g/mL)、提取時(shí)間1.5 h,在此條件下得到的紅心番木瓜色素液測(cè)得吸光度為0.824,高于表2中的最大吸光度0.793。

      表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

      2.5 紅心番木瓜色素穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

      2.5.1 紅心番木瓜色素光的穩(wěn)定性

      圖6顯示,番木瓜色素在室內(nèi)避光下存放,吸光度幾乎沒變化;在室內(nèi)散光下存放吸光度變化極微;在室外日光下放置,吸光度下降顯著,說明番木瓜色素不耐光照,應(yīng)避光放置。

      圖6 光照對(duì)番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      2.5.2 pH對(duì)紅心番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      圖7表明,pH 2~4時(shí),番木瓜色素吸光度有小幅變化,pH 4~7時(shí),吸光度變化微小,pH>7后,吸光度有顯著變化,說明番木瓜色素在酸性和中性環(huán)境中穩(wěn)定,在堿性環(huán)境中不穩(wěn)定。

      圖7 pH對(duì)番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      2.5.3 金屬離子對(duì)紅心番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      圖8顯示,隨著金屬離子濃度增大,加入Ca2+、Na+溶液的色素吸光度都略微增加,加入K+、Mg2+溶液的色素吸光度都略微下降,而加入Zn2+溶液的色素吸光度升降變化明顯。說明番木瓜色素對(duì)Ca2+、K+、Mg2+、Na+的穩(wěn)定性較好,對(duì)Zn2+的穩(wěn)定性差,番木瓜色素應(yīng)避免與Zn2+接觸。

      圖8 金屬離子對(duì)番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      2.5.4 還原劑、氧化劑對(duì)紅心番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      圖9表明,隨著氧化劑H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,番木瓜色素吸光度發(fā)生輕微變化;隨著還原劑Na2SO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,番木瓜色素吸光度呈現(xiàn)先升后降的現(xiàn)象,變化顯著。說明番木瓜色素對(duì)氧化劑H2O2穩(wěn)定,對(duì)還原劑Na2SO3不穩(wěn)定。

      圖9 還原劑、氧化劑對(duì)番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      2.5.5 常用食品添加劑對(duì)紅心番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      圖10顯示,隨著添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,葡萄糖、苯甲酸鈉、抗壞血酸、檸檬酸4種添加劑均使色素吸光度發(fā)生升降變化,但變化幅度都不大。說明葡萄糖、苯甲酸鈉、抗壞血酸、檸檬酸4種常用添加劑對(duì)番木瓜色素的穩(wěn)定性影響不大。

      圖1 確定最大吸收波長

      圖10 食品添加劑對(duì)番木瓜色素穩(wěn)定性的影響

      3 結(jié)論

      以紅心番木瓜果肉為試驗(yàn)材料,乙醇為提取溶劑,通過單因素試驗(yàn)分別探究乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取時(shí)間、提取溫度、料液比4個(gè)因素對(duì)番木瓜色素提取效果的影響。以單因素試驗(yàn)結(jié)果確定正交試驗(yàn)因素和水平。正交試驗(yàn)結(jié)果表明,影響番木瓜色素提取效果因素的排序?yàn)橐掖俭w積分?jǐn)?shù)>提取溫度>料液比>提取時(shí)間。色素的最佳提取工藝組合為乙醇體積分?jǐn)?shù)95%、提取溫度55 ℃、料液比1∶5(g/mL)、提取時(shí)間1.5 h。此條件下提取的色素液測(cè)得的吸光度最大。番木瓜色素穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果表明,番木瓜色素在酸性和中性環(huán)境中穩(wěn)定,對(duì)氧化劑H2O2,金屬離子Ca2+、K+、Mg2+、Na+以及食品添加劑葡萄糖、苯甲酸鈉、抗壞血酸、檸檬酸的穩(wěn)定性好;但番木瓜色素不耐光照,在堿性環(huán)境中不穩(wěn)定,對(duì)還原劑Na2SO3和Zn2+的穩(wěn)定性差。因此,番木瓜色素適宜在避光、酸性或中性條件下保存,避免與還原劑和Zn2+接觸。試驗(yàn)結(jié)果為開發(fā)番木瓜色素成為天然食用色素應(yīng)用在食品、藥品、化妝品領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)。

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