1、 本科毕业论文 （ 20 届） 微波 -超声协同提取龙虾壳红色素工艺研究 所在学院 专业班级 食品科学与工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录 摘要 . 2 Abstract. 3 1 前言 . 5 1.1 概述 . 5 1.2 龙虾壳红色素的提取方法 . 5 1.2.1 有机溶剂提取法 . 5 1.2.2 微波 -超声协同萃取法 . 6 2.实验部分 . 7 2.1 实验主要原料，仪器和试剂 . 7 2.1.1 原料与试剂 . 7 2.1.2 仪器与设备 . 7 2.1.3 仪器与设备 . 7 2.2 原料预处理 . 7 2.3 主要试剂配置 . 7 2.4 试验方法
2、. 8 2.5 微波 -超声协同萃取最优工艺条件的筛选 . 8 2.5.1 最大吸收波长的确定和提取剂的选择 . 8 2.5.2 微波 -超声协同萃取液料比的选择 . 8 2.5.3 微波 -超声协同萃取温度的选择 . 9 2.5.4 微波 -超声协同萃取功率的选择 . 9 2.5.5 微波 -超声协同萃取时间的选择 . 9 2.5.6 微波 -超声协同萃取酸度的选择 . 9 2.6 正交试验 . 9 3 结果与讨论 . 10 3.1 吸收光谱的绘制 . 10 3.2 提取剂的选择 . 10 3.3 微波 -超声协同萃取最优工艺条件的筛选 . 11 3.3.1 微波 -超声协同萃取液料比的选择
3、 . 11 3.3.2 微波 -超声协同萃取温度的选择 . 12 3.3.3 微波 -超声协同萃取功率的选择 . 13 3.3.4 微波 -超声协同萃取时间的选择 . 13 3.3.5 微波 -超声协同萃取酸度的选择 . 14 3.4 正交试验 . 14 3.5 提取率的计算 . 15 4 小结 . 17 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 18 1 摘要 本试验以龙虾壳为原料，将龙虾壳洗净，粉碎，称取适量的虾壳粉置于萃取瓶中，加入 50 ml 无水乙醇作为提取剂，将萃取 瓶置于微波 -超声萃取仪中，设定合适的功率、时间和温度，进行萃取，萃取完成后，将萃取液过滤，取滤液使用紫外可见分
4、光光度计进行性质检测；首先做单因素试验，初步确定提取龙虾壳红色素最佳的液料比，微波 -超声协同萃取温度，微波 -超声协同萃取功率和微波 -超声萃取时间；然后以单因素实验的结果为依据选择 影响龙虾壳红色素提取的主要因素微波 -超声萃取时间，微波 -超声萃取功率，微波 -超声萃取温度，以龙虾壳红色素的吸光度为试验指标做 正交试验，最终确定微波 -超声协同萃取法萃取龙虾壳红色素的最佳萃取工艺。试验结果表明使用微波 -超声协同 萃取法萃取龙虾壳红色素的最佳微波 -超声协同萃取液料比为 10： 1（ ml/g） , 最佳微波 -超声协同萃取温度为50，最佳微波 -超声协同萃取功率为 100W，最佳微波
5、-超声协同萃取时间为 90S，在最佳萃取条件下提取虾红素的提取率为 91.2%. 关键词 龙虾壳；红色素；微波；超声；提取 2 Studying on Microwave-Ultrasonic Synergistic Extraction Red Pigment of Lobster Shell Abstract The lobster shell as raw material were used to this experiment， wash the lobster shells and crushing it， weighing moderate lobster shell powde
6、r on extraction bottle, append 50ml anhydrous alcohol as extraction agents， the extraction bottles were put in the microwave extraction apparatus， set the moderate power， time and temperature, after completion of extracting， filtering the extract liquor， Take the filtrate use uv-visspectrophotometer
7、 proceed the quality detection； by using anhydrous alcohol as solvent， simple fact test consisted of the ratio of material to ethanol absolute， the Microwave-Ultrasonic extraction time and Orthogonal test selected the effect of three factors such as the Microwave-Ultrasonic extraction temperature， t
8、he Microwave-Ultrasonic extraction power， the Microwave-Ultrasonic extraction time，detected by the absorbency were used to extract red pigment of lobster to research the optimum process conditions are obtained through the experiment。 The optimun conditions of extraction were obtained as follows： the
9、 ratio of material to ethanol Absolute of 10： 1 (ml/g)， the Microwave-Ultrasonic extraction temperature was 50 ,the Microwave-Ultrasonic extraction power was 100 W ， the Microwave-Ultrasonic extraction time was 90S， the extraction efficiency of in the best extraction conditions of extracted lobster
10、shell is 91.2%. Key Words Lobster Shell； Red pigment； Microwave ； Ultrasonic； Extraction 3 4 5 1 前言 1.1 概述 我国龙虾的资源非常丰富，龙虾体内不仅蕴含着丰富的营养价值，其肉质也非常的鲜美，因此龙虾在我国是一种深受人们喜爱的食品，但是由此也带来了大量的固体废弃物：虾头和虾壳，如果将它们仅以废弃物处理 ，不仅污染环境 , 更是一种资源的浪费，据有关研究发现虾头和虾壳内含有高于 20%的蛋白质和将近 5%的天然色素 1，龙虾壳红色素是可以从龙虾壳中提取出来的一种天然色素，随着人们养生意识的逐渐加强
11、 ,人们了解到大部分的合成色素对人体都是有害的，因此合成色素越来越受到人们的摒弃，而对龙虾壳红色素等天然色素的开发逐渐成为许多研发项目的重心和热点 2-4。 龙虾壳红色素在生物医药上的开发价值极大。汪振诚 , 陈永刚等 5采用有机溶剂提取法提取龙虾壳中的红色素，经其研究发现龙虾壳红色素的抗氧化的效果是维生素 C 的 10 倍，拥有极强的抗氧化性，将龙虾壳红色素超强的抗氧化性应用在抗肿瘤方面效果显著；而Miki6发现虾红素自由基的清除能力是同为天然色素的 -胡萝卜素的 10 多倍，是维生素 E的 500 多倍 ,在预防老年人心脑血管疾病上作用明显。 龙虾壳红色素在化妆品行业上的应用前景也非常的广
12、阔。随着人们生活及消费水平的逐渐提高，化妆产品越来越受到消费者的亲睐。大多数的化妆品它的主要功能就是抗氧化，维生 E 是目前国内外市场上应用在化妆品上最多而且是最主流的抗氧化剂，前已叙及龙虾壳红色素的自由基清除效果是维生素 E 的 500 多倍 ,还有经 宋光泉等 7研究发现，龙虾壳红色素还可以有效防止人体皮肤衰老。所以龙虾壳红色素很有潜力作为化妆品行业中又一主流抗氧化剂，开发出更具竞争性的化妆产品，它的工业开发价值及市场前景极大。 龙虾壳红色素在食品添加剂上的应用主要体现在着色上。经叶远涛 8研究发现虾红素能使虹蹲体表、肌肉以及卵子有效且快速的着色并且对提高虹蹲鱼肉质的效果也非常的显著。 龙
13、虾壳红色素是一种天然色素，具有超强的抗氧化性和良好的着色功能，而且安全无毒，不污染环境，开发及应用价值都很高，市场前景也相当广阔，因此提取龙虾壳红色素具有重要的实用价值。 1.2 龙虾壳红色素的提取方法 经查阅有关龙虾壳红色素的提取方法的文献，发现目前从龙虾壳中提取虾红素的方法主要是有机溶剂提取法，并没有查阅到以微波 -超声协同萃取法提取龙虾壳红色素的相关文献。 1.2.1 有机溶剂提取法 有机溶剂提取法是目前提取色素的一种常用的方法，肖伟敏 , 吴素芬等 9应用此法提取龙虾壳中的红色素并对提取工艺进行研究，经其研究发现采用有机溶剂提取法从龙虾壳中提取虾红素的 平均产率为 23.8%，其中最低
14、产率为 20.9% ，最高产率达到 26.6%。 姜启兴，夏文水 10也是利用有机溶剂提取法从 龙虾壳中提取虾红素并对龙虾壳中色素的稳定性进行研究。 虽然 有机溶剂提取法萃取剂价格比较便宜且对所需设备的要求相对较低 , 但是利用有机溶剂提取法提取某些产品所得到的产率存在相对偏低的缺点 ,这在很大程度上影响了产品的6 开发价值。 1.2.2 微波 -超声协同萃取法 微波 -超声波萃取技术是将超声振动技术与微波开放式技术整合在一起，该项技术充分的运用了超声波的空化作用以及微波的高能作用，通过对温度、时间及功率等工作参数的设定和控制，以及萃取提取剂的选择，实现对目标成分的高效，快速的萃取，使用微波
15、-超声协同萃取法萃取色素，与 传统的萃取方法如有机溶剂法等相比，微波 -超声协同萃取法萃取色素具有色素的提取速度更快，提取剂用量更少，更加节能等特点 11。 本试验以龙虾壳为原料 ,采用微波 -超声协同萃取法从龙虾壳中萃取天然龙虾壳红色素，并以吸光度值为检测指标对其最佳萃取工艺进行研究 ,为龙虾壳的深加工利用及开发新的虾壳红色素资源提供研究基础。 7 2.实验部分 2.1 实验主要原料，仪器和试剂 2.1.1 原料与试剂 龙虾：购自舟山北门菜市场 2.1.2 仪器与设备 仪器名称 型号 厂家 微波 -超声波萃取仪 CW-2000 上海新拓分析仪器科技有限公司 紫外可见分光光度计 UV/V-72
16、00 上海美谱达仪器有限公司 电热恒温鼓风干燥箱 DGG-9240H 上海森信实验仪器 旋转蒸发仪 SB-2000 型 上海博迅实业有限公司 电子天平 BS110S 北京赛多利斯仪器系统有限公司 电子分析天平 BS110 北京赛多利斯仪器系统有限公司 手提式粉碎机 DFT-200 温岭市林大机械有限公司 2.1.3 仪器与设备 试剂（规格） 厂家 50%乙醇（分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 95%乙醇（分析纯 A.R） 国药集团化学试剂 有限公司 无水乙醇 （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 丙酮（分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 NaOH（分析纯 A.R） 国
17、药集团化学试剂有限公司 邻苯二甲酸氢钾（分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 CH3COONa （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 KH2PO4 （分析纯 A.R） 中国医药集团上海化学试剂公司 Na2HPO4 （分析纯 A.R） 中国医药集团上海化学试剂公司 CH3COOH（分析纯 A.R） 杭州化学试剂有限公司 硼砂 （分析纯 A.R） 上海云岭化工厂 2.2 原料预处理 将龙虾洗净，剥壳，取虾壳，再次清洗虾壳，将洗净的虾壳置于烘箱中烘干，然后将烘干的虾壳置于手提式粉碎机中粉碎成粉末，将虾壳粉末密封保存备用。 2.3 主要试剂配置 PH=4 的缓冲溶液（ 0.05 mol.
18、-1L 邻苯二甲酸氢钾溶液）：使用电子天平准确称取邻苯二甲酸氢钾 1.0211g 放入烧杯中，用蒸馏水溶解，再移入 100ml 的容量瓶中，定容至 100 mL。 PH=5 的缓冲溶液（ 0.005754mol.-1L CH3COONa 和 0.01 mol.-1L CH3COOH 的混合溶液）：8 使用电子天平准确称取 0.4718gCH3COONa 和 0.6gCH3COOH 放入烧杯中，用蒸馏水溶解，再移入 1000ml 的容量瓶中，定容至 1000mL。 PH=7 的缓冲溶液（ 0.025mol.-1L KH2PO4 和 0.025mol.-1L Na2HPO4 的混合溶液） ） ：使
19、用电子天平准确称取 0.34g KH2PO4 和 0.3554g Na2HPO4 放入烧杯中，用蒸馏水溶解，再移入1000ml 的容量瓶中，定容至 1000 ml。 PH=9 的缓冲溶液（ 0.01 mol.-1L 硼砂溶液）：使用电子天平准确称取硼砂 3.8137g，用蒸馏水溶解，再移入 1000ml 的容量瓶中，定容至 1000 ml。 PH=12 的缓冲溶液（ 0.01 mol.-1LNaOH 溶液）：使用电子天平准确称取 NaOH0.4g， 用蒸馏水溶解，再移入 1000ml 的容量瓶中，定容至 1000 ml。 2.4 试验方法 吸光度法检测虾红素性质试验原理：虾红素为极性分子，以无
20、水乙醇为提取剂根据相似相溶的原理可将浸出的虾红素溶解，虾红素在无水乙醇萃取液中显红色，将萃取液置于紫外可见吸光光度计中根据不同分子的吸收光谱是不同的，即虾红素分子的吸收光谱也是固定的原理，在特定的波长处可进行性质检测，由于龙虾壳中除虾红素之外的其它色素在无水乙醇萃取液中不显色，故可排除其它色素对于虾红素无水乙醇萃取液显色的干扰。 试验方法：将龙虾虾壳洗净，烘干，磨碎再定 量称取适量虾壳粉末试样，置于合适的玻璃萃取容量瓶中，再向容量瓶中加入适量的萃取溶剂，再将容量瓶卡入微波腔中央底部，萃取容器通过转换接头与 球形冷凝管相连。设定萃取时间和微波辐射功率以及萃取温度，开启仪器，并开启超声辅助萃取模式
21、。当萃取完成后，放置冷却片刻，为防止刚萃取完的容量瓶带有静电，造成不必要的伤害，应用湿润的抹布揩拭容量瓶底端数遍然后将其取出。将容量瓶中的萃取液倒入玻璃漏斗中进行过滤，取滤液进行检测。 2.5 微波 -超声协同萃取最优工艺条件的筛选 11-14 2.5.1 最大吸收波长的确定和提取剂的选 择 称取龙虾虾壳粉末 1g 加入到 100ml 的萃取瓶中，然后分别向各萃取瓶中加入 50ml 的无水乙醇，丙酮，水， 50%乙醇和 95%乙醇，将各萃取瓶逐一逐次的置于微波仪中，在设定功率 200W，温度 50的条件下，处理 120S，取出萃取瓶，将萃取液过滤，取滤液使用紫外可见分光在 400600nm 波长范围内测定其吸光度值，以吸光度值为试验指标，判定最大吸收波长。 2.5.2 微波 -超声协同萃取液料比的选择 称取不同质量的龙虾壳粉末 10.0000， 5.0000g， 2.5000g， 1.6667g， 1.2500g， 1.0000g加入到 100ml 的萃取瓶中，然后分别向各萃取瓶中加入 50ml 的无水乙醇，将各萃取瓶逐次置于微波仪中，在功率 200W，温度 50条件下， 处理 120S， 取出萃取瓶，将萃取液过滤，取滤液使用 紫外可见分光光度计在 480nm 波长处，测定吸光度，以吸光度值为试验指标，分析液料比对色素提取的影响。
