0引言

食品色素是食品着色用的一种食品添加剂,广泛应用于食品、日化、医药等行业.目前,人工合成的色素多属于苯胺类化合物,对人体健康造成严重威胁,因而，其使用越来越受到严格的限制[1].相比起来,天然食用色素安全性较高、有的还有一定的药理作用,并且着色时颜色更接近天然物的颜色,因此，开发利用动植物天然食用色素资源,日益受到人们的重视[2].三角梅(Bougainvillea glabra)又名叶子花，在海南、福建、广东、广西、云南广为栽培,生存适应性强、花期长、无毒害、色泽鲜艳,所以三角梅可以作为天然食用色素的原材料[3].

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天然色素的提取方法有：浸提法、微波萃取法、超临界流体萃取法和超声波提取法[4]等.浸提法提取工艺烦琐,所需试剂量较大；微波和超声波提取法提取时间短,提取效率高,但是提取过程中会产生热量,对热不稳定的色素影响较大；超临界萃取提取效率较高,但设备的投资费用过高,并且还要消耗大量的CO2；超高压技术是近几年来发展迅速的一种科技环保的加工技术[5]，它不仅可以有效地杀灭食品中的微生物[6],而且还可以保留食品纯天然香、色、味和营养成分[7].超高压技术在提取功能性成分方面有特有的优点,工艺操作温度低，提取时间短，提取的效率高，能耗低，杂质含量少,能够明显减少原料中微生物含量,提高有效成分的生理活性[8].李永强等[2]采用水浸提法研究了三角梅红色素的提取工艺,刘建新等[1]采用乙醇浸提法提取了三角梅红色素,但未见有超高压提取三角梅红色素的报道.笔者采用超高压方法提取三角梅中的红色素,并对色素的稳定性进行研究,旨在为该色素的开发利用提供理论依据.

1材料与方法

1.1实验材料与仪器

三角梅(Bougainvillea glabra)：紫红色,采自海南热带海洋学院校园.

试剂：盐酸、氢氧化钠、氯化铁、氯化钾、氯化钙、氯化钠、氯化镁、硫酸铜、硫酸铝均为分析纯.

仪器：紫外可见分光光度计(UV-2550,日本岛津公司),超高压食品处理设备(HPP600MPa/30Li,包头九久科技发展有限公司),恒温水浴锅(HWS-26,金坛市盛蓝仪器制造有限公司),真空包装机(DZQ400-2D,上海申越包装机械制造有限公司).

1.2 实验方法

1.2.1 三角梅红色素的提取

1.5 统计学分析 采用SPSS 21.0统计软件，计量资料用表示，采用t检验，计数资料用例(%)表示，采用方差分析，P<0.05 为差异有统计学意义。

用电子天平称取一定量的三角梅花瓣放入真空包装袋,再按比例加入水进行真空包装.将包装好的三角梅放入超高压设备中,设定好参数开始超高压提取.完成后取出三角梅,进行抽滤得到三角梅红色素溶液,用紫外可见分光光度计测量其吸光度.

1.2.2 最大吸收波长的确定

准确称取5.0 g三角梅花瓣,在提取压力为200 MPa,液料比1∶20 (g∶mL)的条件下,提取3 min,用紫外可见分光光度计在200～700 nm的范围进行光谱扫描.

化学铣切(简称化铣)作为铝合金、钛合金产品减薄的重要方法，具有工艺简单、操作灵活、生产效率高等特点，被广泛应用于航空航天蒙皮类产品的成型过程中[1]。为了保护非化铣部位，先采用涂覆化铣保护胶的方式对产品进行整体保护，而后通过刻型使需要减薄的区域暴露在腐蚀性溶液中进行选择性腐蚀，最终形成凹槽和凸台。现阶段，化铣刻型主要是将样板套在产品上，由操作者手持刻型刀沿样板边缘划刻胶层(绿色)，如图1a所示。

1.2.3超高压提取三角梅红色素的单因素实验

1.2.3.1提取压力对三角梅红色素提取率的影响

分别取三角梅红色素提取液10 mL, 各加入10 mL的 0.1 mol /L 氯化铁、氯化钾、硫酸铝、硫酸铜、氯化镁、氯化钠、氯化钙溶液,摇匀,静置30 min,测量其在最大吸收波长处的吸光度，研究金属离子对三角梅红色素的影响.

1.2.3.2提取时间对三角梅红色素提取率的影响

准确称取5.0 g三角梅花瓣,在提取压力为200 MPa,液料比1∶20 (g∶mL)的条件下,提取时间为1,2,3,4,5 min,然后测定提取液在最大吸收波长处的吸光度,研究提取时间对三角梅红色素提取效率的影响,确定最佳提取时间.

1.2.3.3料液比对三角梅红色素提取率的影响

根据单因素实验结果,按照正交实验设计表设计3因素3水平实验,确定最佳提取工艺.

1.2.4超高压提取三角梅红色素的正交实验

根据单因素实验结果,按照正交实验设计表设计4因素3水平实验(表1),确定最佳提取工艺.

 

表1 正交实验因素水平表

  

因素水平-101A压力/MPa200300400B保压时间/min234C料液比/(g∶mL)1∶101∶151∶20

1.2.5 三角梅红色素的稳定性研究

1.2.5.1 pH对三角梅红色素稳定性的影响

分别取三角梅红色素提取液10 mL,调整其pH值为2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0,8.0,9.0,10.0.静置30 min后,测量其在最大吸收波长处的吸光度,研究pH值对三角梅红色素的影响.

1.2.5.2温度对三角梅红色素稳定性的影响

从图2可以看出,随着压力的增大,吸光度也随之增大,但压力超过300 MPa后,吸光度增加缓慢,说明在红色素基本达到溶解平衡,再增加压力也不能促进红色素的溶解[9],从提取效果和经济的角度考虑,压力以300 MPa为宜.

1.2.5.3 金属离子对三角梅红色素稳定性的影响

准确称取5.0 g三角梅花瓣,在液料比1∶20 (g∶mL),提取时间为3 min的条件下,提取压力为l00 ,200,300 ,400 ,500 MPa, 然后测定提取液在最大吸收波长处的吸光度,研究压力对三角梅红色素提取效率的影响,确定最佳提取压力.

水兴百业旺。结合饮水安全工程建设，各地的乡村振兴建设也搞得有声有色。有了水，农户就把改厕、改灶、改路结合起来，很多农村的面貌焕然一新。

2 结果与分析

2.1 三角梅红色素的紫外可见吸收光谱

从图4可以看出,随着提取液体积的增大,吸光度随之增大,料液比在1∶15(g∶mL)以后,吸光度趋向平稳,从生产的经济性和分离纯化的工作量考虑,适宜的料液比为1∶15(g∶mL).

  

图1 三角梅红色素的紫外-可见吸收光谱图

  

图2 压力对色素提取液吸光度的影响

2.2单因素实验结果与分析

2.2.1提取压力对三角梅红色素提取效果的影响

分别取三角梅红色素提取液10 mL,在 20,30,40,50,60,70,80 ℃下,恒温水浴1 h,冷却30 min后,测量其在最大吸收波长处的吸光度,研究温度对三角梅红色素的影响.

人行道系统在过桥列车的动荷载激励下，呈明显的动力反应特征，托架对列车激励有较大的动力放大效应，螺栓在交变荷载作用下，承受更大的反复应力作用，产生疲劳损伤，出现裂纹而不断扩展，最终发生脆断。因此，人行道托架螺栓在列车荷载的作用下受反复动应力作用产生疲劳破坏是导致螺栓折断的主要原因[4]。

2.2.2保压时间对三角梅红色素提取效果的影响

  

图3 保压时间对色素提取液吸光度的影响

  

图4 料液比对色素提取液吸光度的影响

从图3可以看出,随着保压时间的延长,吸光度也随之增大,但时间超过3 min后,吸光度增加缓慢,保压时间不仅能够保证溶剂溶质的平衡时间,一定程度下,在保压过程中还会延长压力对红色素的作用.当保压时间超出平衡所需时间后,溶剂中获得红色素的量便不再上升[10].因此，适宜的提取时间为3 min.

2.2.3 料液比对三角梅红色素提取效果的影响

从图1中可以看出,三角梅红色素在可见光区547 nm处有最大吸收,花色苷可见光范围的最大吸收峰在480～550 nm范围内[2],说明该色素符合花色苷的性质,可能为一种花色苷色素.

2.3超高压提取三角梅红色素的工艺条件优化

准确称取5.0 g三角梅花瓣,在提取压力200 MPa,提取时间3 min的条件下,提取液料比为1∶10,1∶15,1∶20,1∶25,1∶30 (g∶mL),然后测定提取液在最大吸收波长处的吸光度,研究提取料液比对三角梅红色素提取效果的影响,确定最佳提取料液比.

例如，在将《函数》这一章内容全部学习完以后，我又回过头来对以前教师所讲知识进行了再一次学习，同时就自己当时的学习行为进行了反思总结。于是，我发现自己对一次函数性质与图像相关知识内容的学习只停留在了记忆概念阶段，而难以结合空间想象进行深刻理解，因此我就结合多媒体三维立体图形对此部分内容重新进行了深入的研究与学习，最终为自身数学能力全面发展提供了助力。

按照表1安排正交实验,其实验结果见表2.

 

表2 正交实验结果

  

编号A超高压/MPaB保压时间/minC料液比/(g∶mL)吸光度1-1-1-10．86620110．347

 

续表2

  

编号A超高压/MPaB保压时间/minC料液比/(g∶mL)吸光度3-1110．35240-102．58950011．996601-13．57371-112．6810-13．23691102．53k10．5222．0182．558k22．7191．8601．822k32．7892．1521．649R2．2670．2920．909

通过表2的方差分析可知,对三角梅红色素提取率影响较大的3个因素中,压力影响最大,其次是料液比,最后是保压时间.优化的提取工艺为A1B1C-1,此工艺条件下,测定三角梅提取液的吸光度为3.825,比正交实验中的最大吸光度3.573大,最佳的提取工艺为A1B1C-1，即压力400 MPa,提取时间4 min,料液比1∶10(g∶mL).

2.4 三角梅红色素的稳定性研究

2.4.1 pH对三角梅红色素稳定性的影响

按照1.2.5.1的实验方法进行实验,pH值在2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，10.0的条件下，三角梅红色素吸光度分别为0.421，0.433，0.448，0.967，1.113，1.127，1.044，0.623，0.595.溶液pH在7.0时,吸光度最大,pH在2.0，3.0，4.0，9.0，10.0时，吸光度降低明显.结果表明，三角梅红色素不易保存在酸碱度过高环境中,最适的溶液pH值为6.0或7.0.

INVIMA对国内外的药企增加GLP检查。这里的GLP不是药品非临床研究所需遵循的规范，而是QC实验室的一般管理要求。具体来说，化学试验室部分参考WHO的第44次技术报告（A1部分）[6]；微生物实验室部分参考WHO第45次技术报告（A2部分）[7]。

2.4.2温度对三角梅红色素稳定性的影响

在 20 ，30 ，40 ，50，60，70 ，80 ℃的温度下,三角梅红色素吸光度分别为1.235，1.232，1.226，1.208，1.164，1.126，0.873.三角梅红色素吸光度在20～70 ℃变化不明显,在80 ℃有明显变化,说明三角梅红色素不耐80 ℃以上的温度.

2.4.3 金属离子对三角梅红色素稳定性的影响

 

表3 金属离子对三角梅红色素吸光度的影响

  

金属离子空白K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Fe3+Cu2+吸光度0．4260．6850．4530．4480．4510．5470．2270．224颜色浅红色浅红色浅红色浅红色浅红色浅红色浅黄色浅灰色

由表3可知,除了Fe3+,Cu2+离子外,在其他金属离子的溶液中,三角梅红色素的吸光度都上升,其中在K+,Al3+离子溶液中,吸光度增加较大；在Fe3+,Cu2+离子溶液中,吸光度减少很大,并且颜色分别变成浅黄色与浅灰色. Fe3+,Cu2+离子破坏色素分子,K+,Ca2+,Na+,Mg2+,Al3+有一定的护色作用,应避免接触Fe3+,Cu2+.

3 结论

通过正交实验,优化了超高压提取三角梅红色素的工艺,即压力400 MPa,提取时间4 min,料液比1∶10(g∶mL),提取效率比浸提法高.稳定性研究表明：pH在6.0～7.0时,较稳定;80 ℃以下,耐热性良好; Fe3+,Cu2+会破坏色素,K+,Ca2+,Na+,Mg2+,Al3+对色素有一定保护作用.

参考文献:

[1]刘建新,胡浩斌,赵国林.叶子花红色素的提取及其稳定性研究[J].食品科学,2006,27(8):98-102.

[2]李永强,杨士花,毕晓菲,等.二次通用旋转试验设计优化三角梅红色素提取工艺的研究[J].中国食品添加剂,2010(5):68-72.

[3]江丽芳.叶子花色素的提取及稳定性研究[J].松辽学刊(自然科学版),2002(3):32-34.

[4]杭瑜瑜,齐丹,刘志燕,等.超声波辅助提取菠萝皮中黄酮及其抗氧化性研究[J].琼州学院学报,2015,22(2):71-76.

[5]杜冰,温升南,杨公明,等.超高压提取灵芝抱子粉多糖的工艺研究[J].现代食品科技,2009,5(4):420-430.

[6]杭瑜瑜.鱼肉肠的超高压杀菌工艺研究[J].琼州学院学报,2012,19(2):11-14.

[7]陈瑞战,张守勤,刘志强.超高压技术在中药有效成分提取中的应用[J].中草药,2007,8(12):1905-1908.

[8]岳亚楠,岳田利,袁亚宏.超高压提取苹果渣中多酚的研究[J].西北农林科技大学学报,2013,41(3):179-186.

[9]郭文晶,张守勤,张格.超高压提取雨生红球藻中虾青素的工艺优化[J].农业机械学报,2008,39(5):201-203.

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