黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）玉米皮色素的提取及其稳定性研究玉米皮色素的提取及其稳定性研究摘要以生产玉米淀粉的副产品玉米皮为原料，利用超声提取方法，在单因素实验的基础上，采用正交实验确定了玉米皮色素提取的最佳工艺条件为：提取溶剂为85%乙醇、提取温度为40℃、超声时间为50min、超声频率为45KHz，超声功率为100KW，料液比为1∶8、溶液pH值为6.50，在此条件下玉米皮色素的提取率可达8.30%，色素颜色为黄色。
通过对玉米皮色素的稳定性的研究，确定了玉米皮色素水溶性较好；色素溶液对光、热比较稳定；在酸碱、金属离子、氧化剂、蔗糖等添加剂中具有较好的稳定性；但在还原剂、苯甲酸钠等添加剂中稳定性较差。
关键词：玉米皮色素；提取；超声波；稳定性Study on the Extration and Stability of Corn BranAbstractThe corn bran from by-product of cornstarch produced was used the as raw materials. Adopting ultrasound extraction method, on the basis of single experiment, the optimum extraction technological conditions according to orthogonal tests were as folliws: 85% ethanol, extracting temperature 40 ℃, ultrasound time 50 min, ultrasonic frequency 45 KHz, ultrasonic power 100 KW, the ratio of solution to solid 1∶8, pH value 6.50. The extraction rate can reach up to 8.30 %. The pigment color was yellow.Through studing of the stability, water-solubility of corn bran pigment was better. Corn bran pigment was stable with light and heat. It shows that the pigment was stable in acidic and alkaline conditions、oxidant、sugar and et al. But the stability in reducing agent and sodium benzoate was poor.Keywords：Corn Bran; extraction; ultrasound; stability目录摘要 (i)Abstract (ii)1 绪论 (1)1.1玉米皮色素的主要成分及其原料资源状况 (1)1.1.1 玉米皮色素的主要成分 (1)1.1.2 玉米皮色素生产的原料资源 (1)1.2玉米皮色素的功能及其应用 (2)1.3玉米皮色素的提取方法 (3)1.3.1 溶剂提取法 (3)1.3.2 酶法提取 (3)1.3.3 超临界流体萃取法 (4)1.3.4 微波萃取法 (4)1.3.5超声波技术辅助萃取法 (4)1.3.6分子蒸馏技术 (4)1.4玉米皮色素的稳定性的研究 (5)1.5研究的目的与意义 (5)2试验部分 (6)2.1 试验仪器 (6)2.2 试验材料 (6)2.2.1 试验原料 (6)2.2.2 试验试剂 (6)2.3试验方法 (7)2.3.1 原料及其处理 (7)2.3.2 玉米皮色素溶液最大吸收波长的测定 (7)2.3.3 玉米皮色素提取方法的选择 (7)2.3.4 玉米皮色素提取的单因素实验 (7)2.3.5 玉米皮色素提取的正交实验 (8)2.3.6玉米皮色素稳定性的研究 (9)3 结果与讨论 (11)3.1 玉米皮色素溶液最大吸收波长的确定 (11)3.2 玉米色素提取方法的确定 (11)3.3玉米色素提取方法的单因素实验结果 (12)3.3.1 提取溶剂的确定 (12)3.3.2 乙醇浓度的确定 (12)3.3.3料液比的确定 (13)3.3.4 提取温度的确定 (13)3.3.5提取时间的确定 (14)3.3.6 提取pH值的确定 (14)3.4 玉米皮色素最佳提取工艺条件的确定 (15)3.5 验证实验 (16)3.6 玉米皮色素稳定性的确定 (16)3.6.1 不同pH对色素稳定性的影响 (16)3.6.2 常见食品添加剂对色素稳定性的影响 (17)3.6.3金属离子对色素稳定性的影响 (18)3.6.4 玉米皮色素的耐氧化性和耐还原性 (18)3.6.5 玉米皮色素的耐热性和耐光性 (19)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (23)1 绪论1.1玉米皮色素的主要成分及其原料资源状况1.1.1玉米皮色素的主要成分玉米皮色素是一种可以从玉米皮中提取的利用价值较高的天然食用色素。
玉米皮色素属于类胡萝卜素，是以β-胡萝卜素、玉米黄质(3,3-二羟基-β-胡萝卜素)、隐黄素(3-羟基-β-胡萝卜素)、叶黄素(3,3-二羟基-α-胡萝卜素)为主要成分的类胡萝卜素的混合物[1]。
1.1.2玉米皮色素生产的原料资源玉米皮色素主要来源于农作物玉米深加工的下脚料—玉米皮。
玉米资源十分丰富，是世界上重要的谷类作物。
1998 年开始玉米总产量已经超过稻谷和小麦，居世界首位。
世界玉米种植面积增长迅速。
80年代种植面积12954万公顷，90年代种植面积达到13618万公顷，增加了5.1%。
20年来，玉米种植面积增长最多的国家主要有中国，面积增加24.4%；泰国，面积增加20.1%；巴西，增长13.9%；墨西哥，面积增加7.4%；美国，面积增加6.3%[2]。
我国的玉米深加工的前景十分广阔。
玉米深加工企业主要分布的产区，以山东、吉林为主。
据统计，2007年山东省的玉米深加工企业玉米转化能力达到1500万吨，实际转化玉米超过1000万吨[3]。
吉林省的玉米深加工企业加工能力超过1200万吨，实际转化玉米850万吨左右。
两省不但有众多的中小型玉米深加工企业，而且都有几家年加工能力超过100万吨的企业。
如长春大成实业集团有限公司的年玉米加工能力超过了200万吨，吉林燃料乙醇的年玉米加工能力超过了150万吨。
山东西王集团的年玉米加工能力超过了150万吨[4]。
从其他省份来看，黑龙江省玉米深加工企业近年来发展迅速，其玉米加工能力约为650万吨。
辽宁省的玉米深加工企业发展较晚，上规模的不多，全省年玉米加工能力在320万吨左右。
河北省的玉米深加工能力在400万吨左右等等，这都为玉米皮色素生产提供丰富的原料。
随着人们对“回归自然”的呼声日益高涨，以及科学研究对天然食用色素生理活性的逐步发掘，天然食用色素在国际市场上销售额的年增长率一直保持在10%以上。
天然食用色素的市场巨大，需求量逐年上升，各国竞相开发生产，但目前我国天然食用色素的开发生产远不能满足现代工业发展的需要。
我国幅员辽阔，位处寒、温、亚热、热带地区，生物资源丰富，种类繁多，而且许多品种产地集中，特别是玉米等农产品更是随处可见，为我国玉米皮色素的开发生产提供了丰富的原料。
我国应抓住机遇，立足国内市场，开拓国际市场，充分利用资源优势。
利用玉米开发深加工产品，具有成本低，来源丰富和价格低廉的特点。
其中功能性食品或肽类药物是纯天然的无毒副作用，迎合了当今消费者心理，而且我国人口众多，相对需要量也多。
可以预见，开发高附加值的玉米深加工产品的市场是可观的，它必将为企业带来巨大经济效益，前景十分广阔。
1.2玉米皮色素的功能及其应用近年来,有关玉米皮色素功能研究越来越引起人们的关注，主要集中在有关玉米皮色素与眼部疾病、心脏疾病和癌症的关系上，同时对其抗氧化性质也颇感兴趣。
流行病学研究显示，摄入富含类胡萝卜素的蔬菜与癌症的发生呈负关系，多摄入富含类胡萝卜素食物可增进健康，降低患癌症、心血管疾病、眼部疾病和白内障等危险。
维生素对眼睛的重要性人所共知,最近又发现其它维生素、类胡萝卜素和微量元素对眼部营养也十分重要，如玉米黄质和叶黄素对眼睛也有保护作用。
研究显示摄入较多玉米黄质、叶黄素和维生素可防患眼部黄斑退化。
krinsky讨论玉米黄质和叶黄素对视网膜的保护作用，研究它们作为光过滤器的作用和抗氧化活性，及在饮食中增加玉米黄质和叶黄素摄入后使眼部黄斑色素增加[5]。
Mares和Perlman等人综述玉米黄质和叶黄素对健康的益处，认为增加这些类胡萝卜素的摄入将使人体器官中(特别是眼睛)这类物质的浓度上升，因而能够降低患慢性疾病(包括白内障、癌症和心脏病等)风险[5]。
Jewell认为食物中叶黄素和玉米黄质对眼部代谢和功能有直接的影响，叶黄素和玉米黄质能够选择性地在眼部黄斑积累，并提供黄斑色素。
关于玉米黄质和叶黄素的作用机理，推测叶黄素和玉米黄质可清除由于紫外线产生单分子氧对眼睛造成损害。
已经证实叶黄素和玉米黄质是视网膜黄斑区域中唯一存在的类胡萝卜。
在饮食中摄取的叶黄素和玉米黄质可影响黄斑色素密度，使黄斑色素水平较高，降低患老年性眼部黄斑退化可能性，也降低老年性失明危险[5]。
1995年Ariehlevy等研究发现，类胡萝卜素在生物机体的抗氧化防御机制中具有重要作用。
有人认为，细胞缺氧是癌症发生的基本原因之一，因此类胡萝卜素的抗癌作用可用抗氧化作用和缺氧的调节作用来解释。
玉米皮色素的抗氧化机理在于它作为类胡萝卜素所具有的共轭不饱和双键的特性，这一特性使之具有较强与氧反应的能力。
因此，绝大部分类胡萝卜素都是单线态氧及自由基的清除剂，可以与氧以及由于亚油酸氧化而产生的自由基快速反应，阻止了脂质过氧化反应的链式传递，中断过氧化的链式反应。
姚艾东[6]等对玉米皮色素的抗氧化能力进行了测定，并与常用的合成抗氧化剂BHT进行了比较。
结果表明,经氧处理后40min以内，加有玉米皮色素的样品中β-胡萝卜素的光密度下降较少，总体上讲与BHT的抗氧化能力相似，显然，玉米皮色素作为天然营养的添加剂完全可以替代抗氧剂BHT在食品中广泛应用[7]。
玉米皮色素为油溶性色素，可用于人造黄油、人造奶油、糖果、冰淇淋等食品中，其着色效果良好，色泽鲜明，无异味，口感好，产品质量稳定；同时它也是一种具有营养价值的天然食用色素，正在逐渐取代柠檬黄、日落黄等合成色素，是人体所必需的一类化合物，食用后在人体内转化成为维生素A，具有保护视力，促进人体生长发育和提高免疫力的作用。