1、 2011 届毕业项目 毕毕 业业 项项 目目 2011 年 5 月 14 日 项目类别： 毕业论文 项目名称： 葡萄籽中原花青素提取工艺的研究 院 系 ： 食品与营养工程学院 专 业 ： 食品药品监督管理 姓 名 ： 陈垂强 学 号 ： 0102081403 班 级 ： 食检 084 指导教师： 吴君艳 2011 届毕业项目 诚 信 声 明 本人郑重声明： 所呈交的 毕业论文 葡萄籽中原花青素提取工艺的研究 是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人独自承担。 作者签名： 年 月
2、日 2011 届毕业项目 摘 要 ： 以铁盐催化比色法对脱脂葡萄籽中原花青 素 的含量进行测定， 对脱脂葡萄籽原花青素的提取工艺进行了研究 。 通 过 单因素和正交试验对影响葡萄籽原花青素提取工艺的关键因子及其相互作用进行分析， 研究得出 的工艺参数为：乙醇浓度 65%，料液比 1： 18，提取温度 30 ，提取时间 45min， pH 值为 4.5。在 上述 条件下，葡萄籽中原花青素 提取率 为 95.65%。 关键词 ： 脱脂葡萄籽，原花青素， 原花青素提取率 2011 届毕业项目 目 录 前言 . 1 1.1 葡萄籽 . 1 1.2 原花青素 . 1 1.3 葡萄籽中原花青素的提取方法
3、. 2 2 材料、仪器与方法 . 3 2.1 原料与试剂 . 3 2.2 主要仪器 . 3 2.3 试验方法 . 3 3 结果与分析 . 4 3.1 料液比对葡萄籽中原花青素提取率的影响 . 4 3.2 乙醇浓度对葡萄籽中原花青素提取率的影响 . 4 3.3 提取温度对葡萄籽中原花青素提取率的影响 . 5 3.4 提取时间对葡萄籽中原花青素提取率的影响 . 6 3.5 pH 值对葡萄籽中原花青素提取率的影响 . 6 3.6 正交试验结果分析 . 7 3.7 提取次数的确定 . 8 4 结论 .10 参考文献 . 11 致 谢 .12 2011 届毕业项目 第 1 页 共 12 页 葡萄籽中原花
4、青素提取工艺的 研究 前言 1.1 葡萄 籽 葡萄是我国重要的果树，近十年葡萄栽培面积和产量一直呈上升趋势。据农业部资 料统计， 2002 年全国葡萄栽培面积 392.4 千公顷 （ 588.6 万亩） ，产量4.48 107t。葡萄 籽 中含有的多酚类物质 原花青素 。原花青素 是一种良好的抗氧化剂。另外，葡萄子中还含有单宁等物质，他们均为重要的化工原料。每年用于酿造酒和其他饮料的鲜葡萄超过 0.1 106t，每年生产葡萄酒后的废渣中就有（ 0.4 104 0.6 104） t 的葡萄籽 1。国内还未对其进行充分的加工利用，一般只简单地作为饲料或肥料处理，甚至被当作无用的垃圾。宝贵的生物资源
5、未能得到充分利用。因此，开展对葡萄 籽 的利用研究，不仅可以提高经济效益，促进葡萄的产业化生产，而且能减少环境污染。目前，葡萄籽是公认的提取原花青素较好来源。 1.2 原花青素 1.2.1 原花青素的定义 原花青素 （ proanthocyanidins） 也称缩合单宁，是广泛存在于植物体内的黄烷 3 醇衍生物的总称，属天然聚多酚类化合物 2。此类聚多酚化合物在酸性介质中加热 均可产生花青素 （ anthocyanin） ，故命名为原花青素。原花青素是由多羟基黄烷 3 醇单元构成的低聚体和多聚体，由不同数量的儿茶素或表儿茶素结合而成。最简单的原花青素是儿茶素或表儿茶素或儿茶素与表儿茶素形成的二
6、聚体。依照原花青素聚合度 （组成单元的数目） 的不同，通常将二六聚体称为低聚原花青素或寡聚原花青素 （ oligoatcticproCyanidins，简称 OPC） ，将六聚体以上称为高聚原花青素或多聚原花青素 （ polymeircproCyanidins，简称 PPC）34。 原花青素主要存在于葡萄籽 、松树皮、苹果、山楂、花生、银杏、番荔枝、野草莓等植物中 5。研究发现在众多的植物组织中，葡萄籽与松树皮提取物中原2011 届毕业项目 第 2 页 共 12 页 花青素的含量最高 6。 1.2.3 原花青素的主要性质 原花青素在热酸条件下能够生成红色的花青素 ，此性质可用于原花青素的定性和
7、定量分析。结构中有较多的羟基，具有较大的极性，使其能够很好的溶解于水 、甲醇 、丙酮 、乙醇等极性溶剂而不溶解于苯、氯仿 、石油醚等非极性物质。较多羟基结构也使其成为良好的氢原子给予体 ，具有较强的抗氧化性质。 1.2.2 原花青素抗氧化的作用机理 葡萄籽原花青素是清除 自由基最强的抗氧化剂。 在人体内的抗氧化和清除自由基的能力是维生 E 的 50 倍，是维生素 C 的 20 倍 7。 其作用机理主要是原花青素能够与自由基交换一个氢原子或电子，与欲清除的自由基有近似的氧化还原电位，生成的自由基通过离域化而稳定由于原花青素分子结构上有多个酚羟基，它们可以与暂存性自由基结合，生成稳定的自由基，螯合
8、启动脂质过氧化的金属离子，参与抗氧化的协同作用。通过终止自由基链式反应，螯合金属离子，清除活性氧 （与封闭系统中的氧反应） ，原花青素可以减少或消除氧自由基对机体组织和器官的损害作用 8。原花青素能够通过 制造弹性蛋白和胶原纤维加固毛细血管壁，从而进一步防御自由基的侵蚀。高品质的低聚原花青素由于在水中和醇中具有良好的溶解性，加上色泽亮丽，资源丰富，疗效显著，副作用微小的特点，被广泛应用到药物、化妆品和功能性食品等领域。同时其既可作为营养强化剂，又可作为防腐剂替代合成防腐剂 （如苯甲酸等） ，符合人们回归自然的要求，提高了其应用的安全性 9。 1.3 葡萄籽 中 原花青素 的 提取 方法 目前国
9、内外关于原花青素的提取方法主要有溶剂提 取法 10-11、微波 提取 法 12和超临界 CO2 萃取法 13等。 第一种方法较为普遍， 而后 两 种方法目前在生产中应用还不广泛。本试验采用 乙醇 溶剂提 取法，通过单因素试验和正交试验研究低温短时优选工艺 ，使葡萄籽原花青素的生产降低能耗。 2011 届毕业项目 第 3 页 共 12 页 2 材料 、仪器 与方法 2.1 原料与试剂 原料： 脱脂葡萄 籽 粉 天津巨 峰有限公司 主要试剂： 硫酸铁铵 中国医药集团上海化学试剂公司 分析纯 甲醇 天津市大茂化学试剂厂 分析 纯 乙醇 天津市大茂化学仪器供应站 分析纯 盐酸 天津市大茂化学试剂厂 分
10、析纯 2.2 主要仪器 UV-2102C 型紫外可见分光光度计 上海尼龙科仪器有限公司 JJ500 精密 电子分析天平 新西兰 Mettler 公司 DZKW-4 电子 恒温水浴锅 上海精宏实验设备有限公司 JFSD 一 70 型谷物粉碎机 上海嘉定粮油检测仪器公司 LXJ- IIB 离心机 江苏金坛中大仪器厂 2.3 试验方法 2.3.1 提取方法 准确称取 一定量的 脱脂 葡萄籽粉 于 平底烧瓶中，在一定 料液比、乙醇浓度、提取温度、提取时间、 pH 值、 提取一次 ， 取滤液于 以（ 3000r/min） 离心 30min，再 取上 清液 1mL 定容至 60mL， 摇匀后从中取 1mL
11、 测定原花青素含量。 2.3.2 分析方法：铁盐催化比色法。 2.3.3 提取影响的因素 分别研究料液比、乙醇浓度、提 取温度、 提 取 时间、 pH 值、提取 次数对原花青素提取率 的影响，在此基础上进行正交试验， 确定最佳提取工艺。 2011 届毕业项目 第 4 页 共 12 页 3 结果与分析 3.1 料液比对葡萄籽中原花青素提取 率 的影响 溶剂用量直接影响 提取 时平衡浓度的大小，从而影响 提取率和 提 取 量。称取2.50g 脱脂 葡萄籽粉， 65%乙醇溶液 ， 调节 pH为 4.5， 料液比（ g/ml） 分别为 1:6、1:12、 1:18、 1:24、 1:30、 1:36,
12、在 30 恒温水浴中 提取 30min，将提取液在 3000r/min条件下离心 30min,取上清液显色分析。从图 2 中可知，原花青素的 提取 随料液比的升高而增加，料液比超过 1： 15 之后，趋势稍微平缓。考虑到后续加工中浓缩过程，料液比越高，浓缩时间越长，能耗越高，料液比选择 1:121:24 为 宜。 图2 料液比对原花青素提取率的影响50607080900 6 12 18 24 30 36料液比g / m l原花青素提取率/%3.2 乙醇浓度对葡萄籽中原花青素提取 率 的影响 称取质量为 2.50g 脱脂 葡萄籽粉，料液比为 1： 18（ m/V）， 调节 pH 为 4.5乙醇浓
13、度（ V/V）分别为 0%、 25%、 45%、 55%、 65%、 75%、 85%，在 30 恒温水浴中 提取 30min，将提取液在 3000r/min 条件下离心 30min，取上清液显色分析 。 由图 3 可知，乙醇浓度较低时， 提取率 随浓度的增加而迅速增大；浓度达到 65%时， 提取率 最高，提取效果最好；浓度大于 65%时，含量反而降低。 根据有机溶剂 “相似相溶原理 ”，原花青素的溶出度与溶剂的极性和本身的极性相2011 届毕业项目 第 5 页 共 12 页 关，极性相似可达到最大溶出度。乙醇浓度 65%时，提取率达到峰值 79.48%，因此乙醇浓度控制在 55%75%之间较
14、好。 图3 乙醇浓度对原花青素提取率的影响01020304050607080900 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90乙醇浓度/%原花青素提取率/%3.3 提取温度对葡萄籽中原花青素提取 率 的影响 取质量为 2.50g 的 脱脂 葡萄籽粉，料液比 1:18（ m/V），乙醇浓度（ V/V） 65%，调节 pH 为 4.5， 分别在 20 、 30 、 40 、 50 、 60 、 70 、 80 下 提取 30min，将提取液在 3000r/min 条件下离心 30min，取上清液显色分析 。 图4 温度对原花青素提取率的
15、影响60657075808590950 10 20 30 40 50 60 70 80温度/原花青素提取率/%结果如图 4 所示 ，随温度升高，原花青素提取率呈波浪型趋势，但在 30时达到最高点 85.09%。原花青素为热不稳定物质，一方面，随温度升高，原花青素 提 取 速度加快； 另一方面，随温度升高，原花青素的稳定性减弱。这种特殊状况造成此提取趋势的出现。综合考虑，提取温度在 2040 为宜。 2011 届毕业项目 第 6 页 共 12 页 3.4 提取时间对葡萄籽中原花青素提取 率 的影响 称取质量为 2.50g 的 脱脂 葡萄籽粉，料液比 1:18（ m/V） ,乙醇浓度为 65%（
16、V/V）， 调节 pH 为 4.5， 在 30 下分别 提取 15min、 25min、 35min、 45min、55min、 65min， 将提取液在 3000r/min 条件下离心 30min，取上清液显色分析，得原花青素提取率与时间的关系结果如图 5 所示。在 045min 时，原花青素提取率随 提取时间延长而增加， 45min 时达到最高 83.98%;45min 以后，原花青素提取率反而有略微降低。原花青素为不稳定物质，一方面，随时间延长，原花青素提取 率增加 ;另一方面，随时间延长，原花青素会有部分衰减。综合考虑，提取时间 35min55min 为宜。 图5 时间对原花青素提取率
17、影响60657075808590950 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70时间/ m i n原花青素提取率/%3.5 pH值对葡萄籽中 原 花青素提取 率 的影响 称取 2.50g 脱脂 葡萄籽粉，料液比 1:18（ m/V），乙醇浓度为 65%（ V/V），分别调节 pH 值为 3、 4、 4.5、 5、 5.5、 6、 6.5、 7，在 30 水浴条件下浸提 45min，提取液在 3000r/min 条件 下离心 30min，取上清液显色分析，原花青素得率与 pH的关系结果如图 6 所示 。当 pH34.5 时，原花青素的提取率随 pH 增加而增加，当 pH 大于 4.5 时，原花青素提取率开始呈现下降趋势，选择 pH 值 4.5 为宜。
