生物工程毕业设计（论文）不同溶剂提取菠菜色素的研究

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1、攀枝花学院本科毕业设计（论文）不同溶剂提取菠菜色素的研究学生姓名： 学生学号： 院（系）： 生物与化学工程学院 年级专业： 03级生物工程 指导教师： 助理指导教师： 二七年六月攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘 要摘 要菠菜叶中含有叶绿素，叶黄素，胡萝卜素等多种色素，是健康营养的天然色素。色素可以用来作各种食品或者化妆品的添加剂以使其色彩鲜艳诱人。而色素有天然的和合成的。由于使用最多的合成色素的致癌作用已被人们逐渐熟知和重视，天然色素成为了人们更好的选择且需求量越来越大。但是从新鲜植物中提取天然色素比较困难，存在提取时间长，劳动强度大，生产的色素纯度较差等缺点，因此还需继续研究找出提高生产质

2、量的方法。选出提取菠菜色素的最佳溶剂可以有助于提取效果的提高。实验用乙醇，正己烷，丙酮和甲醇做溶剂，以温度、pH值、溶剂量三个因素来做三因素三水平的正交设计。根据各种溶剂做正交试验测量的提取液的吸光度值大小，确定最佳溶剂和最佳参数。以乙醇作提取溶剂时，最佳参数是30ml 乙醇，温度为45，pH为6；以正己烷作溶剂时，最佳参数是45ml 正己烷，温度为45，pH为8；以甲醇作溶剂时，最佳参数是30ml甲醇，温度为35，pH为8；以丙酮为溶剂时，最佳参数是30ml丙酮，温度为45，pH为8。最后通过比较四种溶剂提取得到的吸光度值，知丙酮提取时吸光度最大，所以得出丙酮是提取菠菜色素的最佳溶剂。 关键

3、词 菠菜色素，乙醇，正己烷，甲醇，丙酮攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACTABSTRACTSpinach leaves contain chlorophyll, lutein, beta-carotene and so on, these pigments are healthy nutrition natural pigments. Pigments can be used to be additives of various foods or cosmetics in order to make them colorful and attractive. And the pig

4、ment divides into two kinds, natural and synthetic. As the carcinogenic effect of the widely used synthetic pigment has been gradually known and highly regarded, Natural pigments become a better choices of people and the demand of them is increasing. But extract natural pigments from the fresh plant

5、 is more difficult, it needs a long time to extract and has a large labor intensity, and the pigments produced has shortcomings such as poor purity, so we need to continue research to identify new methods to improve production quality. Select the best spinach pigment extract solvent can contribute t

6、o improve the effect of extraction. Experiment use ethanol, n-hexane, acetone and methanol as solvent, make temperature, pH, solvent volume as three factors to do three levels and three factors orthogonal design. According to the measured absorbance value of various solvents in orthogonal test, we c

7、an determine the best solvent and the best parameters. When Ethanol is the extract solvent, the best parameter is 30 ml of ethanol, a temperature of 45, and pH is 6；N-hexane as a solvent, the optimal parameter is 45 ml hexane, a temperature of 45, pH is 8.；When Methanol serves as solvent, the optima

8、l parameter is 30 ml methanol, a temperature of 35, pH is 8；Acetone as the solvent, the best parameter is 30 ml acetone, a temperature of 45, pH is 8. Finally by comparing the absorbance of the four solvent when use them to extract, we know that when the acetone is used, the extracted solution has a

9、 maximum absorbance, So we can conclude that acetone is the best extract solvent for spinach pigments extraction.Key words Spinach pigments，ethanol，n-hexane，methanol，acetone 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录目 录摘 要ABSTRACT1 绪论111 课题背景1111 色素简介1112 选材理由1113 菠菜中色素的功能2114 天然植物色素特点3115 色素研究情况412 实验方法介绍52 实验研究621 菠菜色素提取

10、工艺概述622 实验材料及仪器6221 材料6222 实验试剂6223 仪器623 实验与分析检测方法7231 菠菜粉末的制备7232 菠菜色素提取方法7233 四种溶剂中最佳溶剂的选择113 实验结果与分析1231 菠菜色素的提取1232 以各种溶剂提取菠菜色素12321 乙醇为溶剂提取菠菜色素的正交试验12322 以正己烷为溶剂提取菠菜色素正交试验14323 以甲醇为溶剂提取菠菜色素的正交试验16324 以丙酮为溶剂提取菠菜色素的正交试验1833 最佳溶剂和条件的选择194 结论22参考文献23致谢24攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪 论1 绪论11 课题背景111 色素简介食品色泽，能

11、促进人的食欲，增加消化液的分泌，因而有利于消化和吸收，是食品的重要感官指标。天然食品在加工保存过程中容易退色或变色，为了改善食品的色泽，人们常常在加工的过程中添加食用色素1。食用色素是指用化学方法合成或从各种天然物如动物，植物和微生物中提取出来，用于给食品着色和改善食品色彩的一类添加剂。食用色素通过改善食品颜色使其鲜艳诱人以提高食品的商品价值和促进人们的食欲，另外还可以用于日用化工产品和化妆品的着色等，有着非常大的市场需求和发展潜力。色素可以分为天然的和合成的两种，最早使用的是从各种动物或植物中提取的天然色素。天然色素来自天然物，主要由植物组织中提取，也包括来自动物和微生物的一些色素2。随着时

12、间的推移和科学的发展，人们研究出了用化学物质合成色素的方法。之后由于合成色素色泽鲜艳, 稳定性好, 着色力强, 成本低廉, 所以在食品工业中曾经被大量使用3。但是合成色素多为焦油系列产品，本身没有营养价值，而且在人体内代谢会生成有致癌作用的物质，对人体健康有很大的伤害。随着人们物质生活水平的提高和对健康饮食的重视，其致癌作用逐渐被人们所熟知并因此开始被排斥和拒绝使用。虽然大多数天然色素存在易受食品pH值，加工条件，热和光的影响以及颜色不够鲜艳，价格也较高的缺点，但是它安全，色泽自然，而且有的色素还有一定营养价值或药理作用4，它们所含的活性成分可以预防疾病。因此，大多数人又开始倾向于选用添加了健

13、康营养，无毒副作用的天然色素的产品。这样，天然色素的市场需求就不断地增大，生产天然色素成为了极具潜力的产业。面对天然色素逐渐取代合成色素的发展趋势，充分利用价廉的天然资源制取食用色素是色素应用的必经之路5。但是天然色素的提取还是存在着固有的困难，就是生产劳动强度大，且生产的产品纯度不高等。为了满足日益扩大的市场需求，提取天然色素的生产工艺和技术还有待继续研究和发展，开发更多的天然色素种类也是另一个很重要的扩大色素生产量的途径。112 选材理由本次实验的原料菠菜被誉为“黄绿色蔬菜之王”，含有丰富的维生素和矿物质，可以改善贫血、便秘、体质虚弱等症状，因此深受人们欢迎。菠菜含叶绿素，胡萝卜素和叶黄素

14、等多种天然色素，几乎每种色素都有很好的药理作用和价值。而且菠菜资源丰富，栽培地区广泛，供应时间较长，实验取材也十分方便。另外，菠菜含有多种丰富的营养素，营养价值颇高。尤其是它所含的蛋白质中具有大量多种人体所必需的氨基酸，这些氨基酸必须从现成的食品中获得，人体内不易合成，所以特别适宜老人、儿童及病人食用。更值得一提的是，菠菜的药用价值很高，有补血止血、利五脏、通血脉、止渴润肠、促进胰腺分泌、帮助消化等功能。菠菜含维生素A较多，铁、钙等多种矿物质的含量也较高,可治夜盲症、色盲、贫血等病症。选择菠菜为原料，提取出的天然色素可以保留菠菜中的各种营养因素和活性物质，因此，用作食品添加剂更健康实用，能满足

15、人们对健康的追求和倾向于选择保健食品的心理。113 菠菜中色素的功能菠菜中含有的叶绿素本身是植物进行光合作用所必需的催化剂，只有含一定叶绿素的绿色植物才可以完成它们生命的这一重要过程。但它也是绿色的且可以食用的天然色素，把它添加在胶母糖中还有消除口臭的功效。研究证实，叶绿素能抑制多环芳烃类的诱变作用。此外，它还能抑制许多环境和膳食中经常接触的复杂混合物，如炸牛肉、香烟烟雾、煤尘、柴油排出物等的诱变作用。这表明叶绿素很可能有防癌作用。叶绿素来源丰富，没有毒性，由其较肯定的抗突变作用深入探讨其抗肿瘤作用，并使之用于肿瘤、某些心血管疾病和衰老的预防，该研究领域具有广阔的发展前景6。叶绿素铜钠酸盐是天

16、然叶绿素a经酸离解、置换配位金属离子后得到的钠盐铜络合物，目前已用作食品添加剂及抗贫血药，是一种安全食用色素，性质稳定、色泽鲜亮，不仅安全性高，色调柔和，而且具有较高的营养价值和药理作用7-8。另一种色素叶黄素，是属于人体内不能合成的、只能从食物中获取的色素，是类胡萝卜素中的一种，在光合作用中有收集光能的作用。它对于人体来说，功能有保护视网膜不受阳光照射而氧化受损和促进眼睛健康两种。要是人体缺乏这一色素，则会使视网膜中需要的量不足而容易患上白内障和年龄相关性黄斑恶化症等眼睛方面的疾病，危害健康。而胡萝卜素有三种异构体，-胡萝卜素是其中的一种。-胡萝卜素为营养保健品，也可作为药品、食品、化妆品中

17、天然色素添加剂等。具有抗氧化、防治肿瘤作用，能阻止或延缓因紫外线照射引起的皮肤癌，对慢性萎缩性胃炎和胃溃疡亦有疗效9。-胡萝卜素还有一定的防癌功能10。人们食用大量的水果和蔬菜来丰富-胡萝卜素还可以大大降低染上各种癌症的几率9。现在人们的生活水平提高了，买得起各种各样的食物，但是很多人的饮食习惯不很好，特别爱吃油炸食品和熏烤的食物。轻的导致营养不均衡，严重的就可能致癌，因为这些食物中就含有致癌物质。所以-胡萝卜素的这一功能是现代很多人所需要并能引起他们兴趣的。维生素也是人体必须的微量元素，对人体健康的贡献也很大。-胡萝卜素就具有维生素E的一些生理活性，可以代替维E使用。这就是-胡萝卜素的又一重

18、要作用。总的来说，菠菜中含有的各种色素都对人体有较大的作用和好处，是很好的天然色素种类。114 天然植物色素特点天然色素在植物体中大量分布，并参与植物体的各种生物活动。植物色素所表现出的鲜艳的色彩是与它的发色团和助色基密不可分的。有机物分子在紫外和可见光区域内(200770nm)具有吸收峰的基因称为发色团(生色团或生色基)，能显示颜色的名称色素都是由发色团和助色基所组成的，属于这些基团的有 C=C、C=O、-C-H、-C-OH 、-N=N-、-N=O、-NO2 、C=S 等，当化合物的分子中有两个或两个以上的发色团共轭时，由于共轭体系中电子的离域作用，使分子对光的吸收向长波方向移动共轭体系越长

19、，该物质吸收峰所对应的波长也就越长，当物质吸收光的波长移至可见光区域内时，则该物质呈色；而有些基团如 OH、-OR、-NH2、-NR2、-SR1、-Cl、-Br 等，它们本身的吸收波段在紫外区，这些基团如果与共轭键或发色团相连，则可以促使共轭键或发色团的吸收波段向长波的方向移动，这些基团称为助色基，其特点是均含有未共用电子时，并可与发色团或共轭键共轭10。天然色素的主要优点是：(1)绝大多数天然色素都是无毒和无副作用的，安全性高；(2)天然植物色素大多为花青素类、黄酮类、类胡萝卜素类化合物，不但具有着色作用，还具有增强人体营养、保健等功效10。鉴于植物色素作为着色用添加剂而应用于食品、药品及化

20、妆品中，用量达不到医疗及保健品的量效比例。在保健食品应用中，这一类植物色素可分别发挥增强人体免疫机能、抗氧化、降低血脂等辅助作用；在普通食品中有的可以发挥营养强化的辅助作用及抗氧化作用11；(3)天然色素着色色调较自然，更接近天然物质颜色，是一种自然的美；(4)天然色素对pH值变化十分敏感，色调会随之发生很大变化。如花青素在酸性时呈红色，中性时呈紫色，碱性时呈蓝色。当然，天然色素也并不是完美无缺，也存在一些缺陷和不足：(1)溶解性差，溶解度较低，使用时不易混合均匀，有时易发生沉淀，不易调色和着色10 。就菠菜中各色素的溶解性而言，叶绿素是天然色素中主要的吡咯色素代表，它不溶于水，而溶于乙醇、乙

21、醚、氯仿等有机溶剂；胡萝卜素类为脂溶性色素，一般难溶于水和乙醇，而易溶于油脂、汽油或乙醚等；所以，本次实验采用有机溶剂乙醇等提取。(2)纯度较低，含量较少。天然色素是从天然动、植物等生物体中提取出的化合物，常常是和其它成份一起共存的，所以纯化难度比较大，生产的成本就因此比合成色素要高；(3)色调稳定性不好，受周围环境影响较大。大部分天然色素对光、热、氧、金属离子、pH值等变化敏感，容易随环境因素改变而改变12；(4)天然色素种类繁多、性质复杂，就一种天然色素而言，应用时专用性较强，运用范围就有一定的局限。115 色素研究情况列入中华人民共和国国家标准食品添加剂卫生标准GB2760-1996中允

22、许使用的食用色素有48个品种，它们是：苋菜红、胭脂红、叶绿素铜钠盐、-胡萝卜素、甜菜红、姜黄、红花黄、紫胶红、越橘红、辣椒红、辣椒橙、红米红、栀子黄、菊花黄浸膏、黑豆红、高梁红、玉米黄、萝卜红、可可壳色、红曲米、红曲红、落葵红、黑加仑红、栀子蓝、沙棘黄、玫瑰茄红、橡子壳棕、多穗柯棕、桑椹红、金樱子棕、姜黄素、酸枣色、花生衣红、葡萄皮红、蓝锭果红、藻蓝、植物炭黑、紫草红、茶黄色素、茶绿色素、柑橘黄、胭脂树橙、胭脂虫红、焦糖色(不加氨生产)、焦糖色(亚硫酸铵法)、焦糖色(加氨生产)、-胡萝卜素(发酵法 )、密蒙黄等。已经制定中华人民共和国国家标准或行业标准的食用天然色素共有19个品种 。由于我国植

23、物品种资源丰富，一大批植物色素新的品种正在积极研发中，植物色素作为新兴产业，处于蓄势待发中10。菠菜中含有的叶绿素和胡萝卜素在现阶段已得到大力开发。如叶绿素可用作糕点、饮料水等食品的添加剂，而胡萝卜素中的一种胡萝卜素是最普遍使用的，现在已经广泛应用于食品加工中，胡萝卜素应用于黄油和人造黄油中已经有很多年的历史，它不仅给这些产品提供黄色的色调，而且还可以提供维生素A，这主要是由于胡萝卜素在人体内可以转化成维生素A。另外，胡萝卜素还可以用于预防癌症的药物的制备。在解决天然食用色素稳定性差这个问题方面，人们也进行了各种各样的探索，取得了一些进展。例如将甜菜红与茶色素相结合可以使甜菜红的稳定性大大提高

24、；类胡萝卜素为油溶性色素，耐热性强而耐光性差，当与维C、维E或天然抗氧化剂合用时，能较大程度地增强其耐光性；用明矾、酒石酸钠、磷酸等作稳定剂，与蒽醌类天然色素并用，可防止颜色变化；叶绿素通过用铜取代镁，再制成钠或钾盐，则变成了非常稳定的绿色素；采用微胶囊化技术提高天然色素稳定性，另外还可利用生物技术，改变天然食用色素的色调，扩大其应用范围，如栀子系列色素的研究与开发，栀子黄色素为水溶性的亮黄色，由于其成分中含有臭蚁醛配糖体，它与伯氨基物质反应，生成色素中间体，当改变pH、温度和氧气条件时，可获得青、蓝、红等色调，从而获得栀子蓝、栀子青、栀子红等新色素，由此还可以调配成其他色调，这样就扩大了天然

25、食用色素的应用范围，从而为天然食用色素的应用开辟了更加广阔的前景。天然色素取代化学合成色素是一种趋势13，所以天然色素的研究是很有意义的。12 实验方法介绍从天然植物中提取色素主要是用物理分离的方法，其中，用有机溶剂浸提最为普遍。本实验采用的就是浸提法提取色素，用乙醇,正己烷,丙酮,甲醇四种有机溶剂作提取色素的溶剂。原料的预处理是将从菜市场购回的新鲜菠菜清洗,去茎,再干燥、粉碎成粉末状。实验采用三因素三水平的正交试验设计。三因素分别为温度，溶剂量和pH值。每种溶剂共进行九组实验，每一组有一对应的温度，溶剂量和pH条件，提取时间都是2小时。通过将提取后的溶液用漏斗过滤除渣后，测量得到的色素混合粗

26、提液的吸光度值来分析每次的提取效果，以此来确定最佳提取条件，最后再根据每种溶剂测得的色素提取液的九组OD值来进行比较，从而得出最佳溶剂。5攀枝花学院本科毕业设计（论文） 实验研究2 实验研究21 菠菜色素提取工艺概述植物色素是植物的叶、花、果、茎、根中的生物组织成分，是一种生物活性物质。从细胞水平看，色素主要存在于质体、液泡及细胞壁内，分别称为质体色素、膜液色素和膜色素，植物色素往往与蛋白质、糖类等物质产生较稳的结合。天然色素的提取主要采取物理分离的方法，使其和蛋白质、糖分离5。利用有机溶剂从菠菜中提取色素是提取菠菜色素的最普遍的方法。目前报道的提取色素的工艺有：（1）有机溶剂提取法；（2）粉

27、碎法；（3）超临界CO2萃取；（4）压榨法；（5）抽滤法；（6）回流法等14。但最常用的还是有机溶剂提取法，虽然此法可能残留一些有机溶剂于产品中，但是因为其操作简单，成本低廉而成为最常用的一种方法15。本次实验就采用的是有机溶剂提取法.提取工艺流程如下：干燥及粉碎有机溶剂浸提菠菜清洗过滤及测滤液OD值 图2.1 工艺流程图22 实验材料及仪器221 材料新鲜菠菜（市售）222 实验试剂乙 醇 分析纯 重庆川东化工(集团)有限公司正己烷 分析纯 无锡市化学试剂厂甲 醇 分析纯 天津市化学试剂三厂丙 酮 分析纯 郑州化学试剂一厂 0.1NaOH 0.1HCl223 仪器 722分光光度计 上海菁华

28、科学仪器有限公司 FA2104S型电子天平 沈阳龙腾电子称量有限公司 酸度计 上海理达仪器厂 万能粉碎机 河北黄骅仪器厂 恒温干燥箱 北京中兴伟业仪器有限公司23 实验与分析检测方法231 菠菜粉末的制备由于菠菜中含有大量水分，如果直接用有机溶剂提取，水相与溶剂相分离很困难，不但需要大量的有机溶剂，而且污染环境，且不利于后续色素的提纯，因此需要对菠菜进行预处理，去除其中的水分。首先将购得的新鲜菠菜清洗干净，要求叶片完好，新鲜，无烂叶，还要注意不要用力摩擦以免损害细胞以致破坏色素。将洗过的菠菜去茎，将菠菜叶放在干燥阴凉的地方蒸发其表面水分。因为色素对光不稳定，所以存放时要避免光的照射。然后将蒸发

29、去掉表面水分的菠菜叶放入干燥箱内进一步干燥，以除去菠菜细胞中含有的水分。干燥温度在35-55为宜，要注意定时去翻动和检查，以免受热不均而使菠菜叶水分去除情况不一，以致部分地方焦黑受损无法使用。最后取出干燥好的菠菜叶子，用万能粉碎机粉碎为粉末状，装在250ml烧杯中，称得净重为60g。将烧杯放在阴暗处，以防止色素受光照分解，密封待用。232 菠菜色素提取方法取1g干燥菠菜粉末，置于100ml三角瓶中。用量筒量取所需量的提取溶剂于100ml烧杯中，加HCl或NaOH调节酸度至需要的值。将调好酸度的溶剂加入到盛菠菜粉末的三角瓶中，用塑料薄膜密封三角瓶口，防止有机溶剂挥发。再将密封好的三角瓶放在恒温箱

30、里在设定的温度下浸提。浸提时间为2小时。本次实验分别采用乙醇，正己烷，甲醇，丙酮作提取溶剂进行提取。浸提结束后将三角瓶取出，里面的提取液用漏斗过滤，得到菠菜色素粗提液。2321 乙醇提取菠菜色素最佳工艺参数的确定表2.1 正交试验因素与水平表水 平 因素A溶剂量(ml)B温 度()CpH 值130254245356360458试验号因素A溶剂量（ml）B温度（）CpH值11(30)1(25)1(4)21(30)2(35)2(6)31(30)3(45)3(8)42(45)1(25)2(6)52(45)2(35)3(8)62(45)3(45)1(4)73(60)1(25)3(8)83(60)2(3

31、5)1(4)93(60)3(45)2(6)表2.2 正交试验设计表2.3.2.2正己烷提取菠菜色素最佳工艺参数的确定表2.3 正交试验因素与水平表水 平 因素A溶剂量(ml)B温 度()CpH 值130254245356360458试验号因素A溶剂量（ml）B温度（）CpH值11(30)1(25)1(4)21(30)2(35)2(6)31(30)3(45)3(8)42(45)1(25)2(6)52(45)2(35)3(8)62(45)3(45)1(4)73(60)1(25)3(8)83(60)2(35)1(4)93(60)3(45)2(6)表2.4 正交试验设计表2.3.2.3 甲醇提取菠菜色

32、素最佳工艺参数的确定表2.5 正交试验因素与水平表水 平 因素A溶剂量(ml)B温 度()CpH 值130254245356360458表2.6 正交试验设计表试验号因素A溶剂量（ml）B温度（）CpH 值11(30)1(25)1(4)21(30)2(35)2(6)31(30)3(45)3(8)42(45)1(25)2(6)52(45)2(35)3(8)62(45)3(45)1(4)73(60)1(25)3(8)83(60)2(35)1(4)93(60)3(45)2(6) 2324 丙酮提取菠菜色素最佳工艺参数的确定表2.7 正交试验因素与水平表水 平 因素A溶剂量(ml)B温 度()CpH

33、值130254245356360458 试验号因素A溶剂量（ml）B温度（）CpH 值11(30)1(25)1(4)21(30)2(35)2(6)31(30)3(45)3(8)42(45)1(25)2(6)52(45)2(35)3(8)62(45)3(45)1(4)73(60)1(25)3(8)83(60)2(35)1(4)93(60)3(45)2(6)表2.8 正交试验设计表 根据正交设计进行试验，对每一个试验得到的粗提液采用吸光度法，即用移液管从粗提液中取0.2ml到10ml容量瓶中，再用提取溶剂定容。用722分光光度计测定在435nm下溶液的吸光度值（用浸提溶剂作参比，比色皿厚度为2cm

34、），各提取溶剂得到九组吸光度值，以此来作为考核提取效果的指标。233 四种溶剂中最佳溶剂的选择实验的目的是从乙醇，正己烷，甲醇，丙酮四种溶剂中选出提取菠菜色素效果最好的溶剂。实验用这四种溶剂提取菠菜色素，每种溶剂根据正交试验设计测得了九组吸光度值。在选择最佳溶剂时，就以吸光度值为考核指标，比较每种溶剂所得到的吸光度值大小，吸光度值大的提取效果好。11攀枝花学院本科毕业设计（论文） 实验结果与分析3 实验结果与分析31 菠菜色素的提取本实验采用的四组溶剂分别是：乙醇，正己烷，甲醇，丙酮，试验基本过程如下：各试验瓶装入1g菠菜粉末，根据正交试验表确定各因素不同的水平值，在相应条件下做试验。浸提2小

35、时后取滤液0.2ml加入到10ml容量瓶中，定容。用722分光光度计在435nm下测其吸光度值。用乙醇提取时，提取液颜色为墨绿色，提取液经过滤得到的菠菜粉末为泥黄带绿色。表明菠菜粉末中的色素有大部分被提取出去了，提取效果较好。用正己烷作溶剂时，提取液为浅绿色，过滤后的粉末为深绿，说明色素只有很少被提取，大部分还留在菠菜粉末里。用甲醇作溶剂时，提取液为深绿色，滤渣为泥黄绿色。说明提取效果也不错。用丙酮作提取溶剂时，提取液为黑绿色，颜色最深，滤渣基本为泥黄色，说明提取效果好。32 以各种溶剂提取菠菜色素321 乙醇为溶剂提取菠菜色素的正交试验以乙醇为试剂，按三因素三水平正交表作九组试验，从1g菠菜

36、粉末中提取色素，以提取液过滤后测得的吸光度值为考核指标。其结果见表3.2所示. 表3.1 乙醇提取的正交试验因素水平表水 平 因素A 溶剂量(ml)B 温 度()C pH 值130254245356360458对表3.2进行分析:由表中的R值可以看出用乙醇作试剂的正交试验中,RARBRC，即溶剂量因素的影响最大，其次是温度，最后是pH值。而从表中的K值可以看出，A因素的K1j最大，B因素的K3j最大，C因素的K2j最大，故最优组合为A1B3C2，即溶剂量为30ml ，温度45，pH值为6。表3.2 乙醇为溶剂的正交试验结果表试验号因素吸光度A 溶剂量（ml）B温度（）C pH 值11(30)1

37、(25)1(4)0.51221(30)2(35)2(6)0.61931(30)3(45)3(8)0.72842(45)1(25)2(6)0.48852(45)2(35)3(8)0.33362(45)3(45)1(4)0.56973(60)1(25)3(8)0.38983(60)2(35)1(4)0.22593(60)3(45)2(6)0.345K1j1.8591.3891.306K2j1.391.1771.452K3j0.9691.6421.45K1j平均0.6200.4630.435K2j平均0.4630.3920.484K3j平均0.3230.5470.483R0.890.4650.146

38、乙醇作溶剂提取色素正交试验平均值见图3.1。在溶剂量的不同处理中，平均数的分布是k1k2k3；在温度的不同处理中，平均数的分布是k3k1k2；在pH值的不同处理中，平均数的分布是k2k3k1。图3.1 乙醇作溶剂的正交试验结果直观分析322 以正己烷为溶剂提取菠菜色素正交试验以正己烷为溶剂，按三因素三水平正交表作试验，从1g菠菜粉末中提取色素，以吸光度值为考核指标每一组试验作三个试样，试验结果见表3.4所示。 表3.3 正己烷提取的正交试验因素水平表水 平 因素A 溶剂量(ml)B 温 度()C pH 值130254245356360458对表3.4进行分析:由表中的R值可以看出用正己烷作试剂

39、的正交试验中,RARCRB，即溶剂量因素的影响最大，其次是pH值，最后是温度。而从表中的K值可以看出，A因素的K2j最大，B因素的K3j最大，C因素的K3j最大，故最优组合为A2B3C3，即溶剂量为45ml ，温度45，pH值为8。表3.4 以正己烷为溶剂的正交试验结果表试验号因素吸光度A 溶剂量（ml）B 温度（）C pH值11（30）1（25）1（4）0.11621（30）2（35）2（6）0.12531（30）3（45）3（8）0.26442（45）1（25）2（6）0.24952（45）2（35）3（8）0.17962（45）3（45）1（4）0.10973（60）1（25）3（8）0

40、.06083（60）2（35）1（4）0.11093（60）3（45）2（6）0.077K1j0.5050.4250.335K2j0.5370.4140.451K3j0.2470.450.503K1j平均0.1680.1420.112K2j平均0.1790.1380.150K3j平均0.0820.150.168R0.290.0360.168正己烷作溶剂提取色素正交试验平均值见图3.2。在溶剂量的不同处理中，平均数的分布是k2k1k3；在温度的不同处理中，平均数的分布是k3k1k2；在pH值的不同处理中，平均数的分布是k3k2k1。图3.2 正己烷作溶剂的正交试验结果直观分析323 以甲醇为溶剂

41、提取菠菜色素的正交试验以甲醇为溶剂，按三因素三水平正交表作试验，从1g菠菜粉末中提取色素，以吸光度值为考核指标，每一组试验作三个试样，其结果见表3.6所示。 表3.5 甲醇提取的正交试验因素水平表水 平 因素A 溶剂量(ml)B 温 度()C pH 值130254245356360458对表3.6进行分析:由表中的R值可以看出用甲醇作试剂的正交试验中,RARCRB，即溶剂量因素的影响最大，其次是pH值，最后是温度。而从表中的K值可以看出，A因素的K1j最大，B因素的K2j最大，C因素的K3j最大，故最优组合为A1B2C3，即溶剂量为30ml ，温度35，pH值为8。 表3.6 甲醇为试剂的正交

42、试验结果表试验号因素吸光度A溶剂量（ml）B温度（）CpH值11（30）1（25）1（4）0.40821（30）2（35）2（6）0.63931（3003（4503（8）0.65142（45）1（25）2（6）0.31452（45）2（35）3（8）0.48562（45）3（45）1（4）0.34373（60）1（25）3（8）0.43583（60）2（35）1（4）0.32993（60）3（45）2（6）0.269K1j1.6981.1571.08K2j1.1421.4531.222K3j1.0331.2631.571K1j平均0.5660.3850.36K2j平均0.3810.4840.4

43、07K3j平均0.3440.4210.524R0.6650.2960.491甲醇作溶剂提取色素正交试验平均值见图3.3。在溶剂量的不同处理中，平均数的分布是k1k2k3；在温度的不同处理中，平均数的分布是k2k3k1；在pH值的不同处理中，平均数的分布是k3k2k1。图3.3 甲醇作溶剂的正交试验结果直观分析324 以丙酮为溶剂提取菠菜色素的正交试验以丙酮为溶剂，按三因素三水平正交表作实验，从1g菠菜粉末中提取色素，以吸光度值为考核指标，每一组试验作三个试样，试验结果见表3.8所示。 表3.7 丙酮提取的正交试验因素水平表水 平 因素A 溶剂量(ml)B 温 度()C pH 值13025424

44、5356360458对表3.8进行分析:由表中的R值可以看出用丙酮作试剂的正交试验中,RARBRC，即溶剂量因素的影响最大，其次是温度，最后是pH值。而从表中的K值可以看出，A因素的K1j最大，B因素的K3j最大，C因素的K3j最大，故最优组合为A1B3C3，即溶剂量为30ml ，温度45，pH值为8。 表3.8 丙酮为溶剂的正交试验结果表试验号因素 吸光度A溶剂量（ml）B温度（）CpH值11（30）1（25）1（4）0.59121（30）2（35）2（6）0.64831（30）3（45）3（8）0.78842（45）1（25）2（6）0.50452（45）2（35）3（8）0.36962（

45、45）3（45）1（4）0.59473（60）1（25）3（8）0.42683（60）2（35）1（4）0.26593（60）3（45）2（6）0.381K1j2.0241.5211.45K2j1.4671.2821.533K3j1.0721.7581.583K1j平均0.6740.5070.483K2j平均0.4890.4270.511K3j平均0.3570.5860.528R0.950.4760.133丙酮作溶剂提取色素正交试验平均值见图3.4。在溶剂量的不同处理中，平均数的分布是k1k2k3；在温度的不同处理中，平均数的分布是k3k1k2；在pH值的不同处理中，平均数的分布是k3k2k1

46、。33 最佳溶剂和条件的选择该试验是进行提取菠菜色素的不同溶剂的研究，目的是选出提取效果最好的溶剂。由表3.9和图3.5比较用乙醇，正己烷，甲醇，丙酮这四种溶剂提取时得到的吸光度值大小，可以得出提取效果最好的溶剂。图3.4 丙酮作溶剂的正交试验结果直观分析 溶剂组号123456789乙醇051206190728048803330569038902250345正己烷011601250264024901790109006001100077甲醇040806390651031404850343043503290269丙酮059106480788050403690594042602650381表3.9各

47、种溶剂提取时的吸光度值由表3.9和图3.5，用乙醇，正己烷，甲醇，丙酮四种溶剂做提取的正交试验的吸光度值结果可以看出，用丙酮作溶剂时得到的吸光度值比其他溶剂提取时的都要大，说明用丙酮提取时，提取的效果是最好的。所以，从实验测得的吸光度值大小可以判断，丙酮是提取菠菜色素的最佳溶剂。21攀枝花学院本科毕业设计（论文） 结 论4 结论 (1)实验用有机溶剂做菠菜色素提取，从提取液的颜色和提取后滤渣的颜色可以大概看出提取效果的差别，用正己烷时提取液颜色最浅，滤渣颜色最深，而丙酮的提取液颜色最深，滤渣已基本上失去绿色，说明丙酮作溶剂提取出的色素最多，由此预测丙酮的提取效果是最好的。后来测量用四种溶剂提取

48、时提取液的吸光度值，通过比较得到的数据，知道丙酮的吸光度值是四种溶剂中最大的，此时可以得出丙酮是最佳溶剂的结论。这与之前从提取液颜色做出的预测相一致。(2)实验的最佳参数方面，由于植物色素对热的稳定性不是很好，所以提取温度不能太高，选择的最高温度是45，而在一定的温度范围内，提取效果与温度是成正比，所以预测在45时提取会最好。由实验结果知，乙醇，正己烷，丙酮提取的最佳温度都是45，只有甲醇的是35。一般情况下，溶剂量也应与提取成正比，但是由于溶剂量增大就需要更多的平衡时间，所以在一定的时间内，并不一定就是最大溶剂量提取最好，需要实验来确定在确定的时间里最好的提取剂量。本次实验四种溶剂的最佳剂量

49、分别是乙醇30ml，正己烷45ml，甲醇30ml，丙酮30ml，表明在2小时提取时间下，30 ml是最佳剂量。而对于最佳pH值，乙醇的是6，其他三种的都是8。说明色素的提取在碱性条件下较好。(3)实验得出的最佳提取溶剂是丙酮。再考虑使用四种溶剂的成本问题，乙醇的市售价格在4000/吨左右，正己烷是18500/吨，甲醇是2100/吨，丙酮7500/吨。其中正己烷的提取效果最差而且最贵，不适合选用来提取菠菜色素。而甲醇的价格最便宜，但提取效果不及乙醇和丙酮，也不是最合适的溶剂。乙醇价格比丙酮便宜，提取效果比丙酮差一点。所以，虽然实验结果是丙酮提取得到的色素纯度最高，但是只适合要求纯度高的或小规模的

50、生产。如果是大规模生产，考虑到成本方面，可以选用乙醇更合适。22攀枝花学院本科毕业设计（论文） 参考文献参考文献1 吴晶,黄澜,吕圭源. 天然色素的药理作用研究概况J.时珍国医国药,2005,16(9):1-52 王宏天然食品色素一择善而从之的指导原则J中外轻工科技，2001，(1)：29-313 植中强,蓝向荣. 天然美人蕉花红色素的提取及理化性质的研究J.食品研究与开发，2006，27（9）：324刘晓庚等. 对我国林业天然食用色素研究与开发的思索J.江南林业科技,2000,4:85-89.5 HUANGXF, LIY, LJ Z L. Studies on the poly-functi

51、onal pigment of the seed peel of Momordica charantia L J. Guangzhou:Zhongshan University Press, 1996,313.6 李好样,冯轶雪. 菠菜色素的提取与分离J.太原师范学报,2004,3(3):17 沈卫镝,姚建忠，李东方等铜紫红素-l8的合成及其保肝抗溃疡活性的初步研究J中国医药工业杂志2002，33(7)：339-3408 李立荣,崔志高，肖润禾等对紫草中紫草色素的初步研究J湖南中医学院学报，2000,20(2)：25-269 Debjani Dutta,Utpal Raychuadhuri,R

52、unu Chakraborty.Retention of -carotene in frozen carrots under varying conditions of temperature and time of storageJ.African Journal of Biotechnology,January 2005,Vol.4(1):102-103.10 杨西岳. 天然植物色素的开发J.中蓝晨光化工研究院,2006,2-8.11 左玉. 天然色素与应用J.粮食与油脂,2006,9:1.12 Calvo C，Salvador AUse of natural colorants in f

53、ood gelsinfluence of composition of gels on their color and study of their stability during storageJFood Hydrocolloids，2000，14(5)：439-44313 Mulinacci N EJ1Int JPharm2001，216(2)：23-3114 李晓银,岳红. 天然色素提取与分析技术研究进展J.林业化学与工业,2006,29(3):1.15 李春喜,王志和,王文林. 生物统计学(第二版)M.北京:科学出版社,2001,149-156.23攀枝花学院本科毕业设计（论文） 致

54、 谢致谢本次毕业设计的进行得到了攀枝花学院和生物与化学工程学院的大力支持。首先感谢学校给了我们毕业论文的格式方面的资料以便我们能按规定格式完成论文的制作。而且学校还十分关心我们的毕业设计，经常检查我们的实验进度，督促我们按时完成实验过程和论文的写作。其次，学院给我们每人拟定了一个毕业设计的题目供我们自由选择，也同意我们自定其他题目。再次，学院全力支持我们进行实验，为我们买来实验所需要的试剂和药品，让我们能有完整的药品和新的、必需的、昂贵的实验仪器来完成毕业实验，实验室的提供也是在不影响正常实验教学的前提下首先满足我们的需要。最后，学校和学院还给了我们足够的时间去完成要做的实验，并定期检查我们的实验进行情况。总之，攀枝花学院和生物与化学工程学院对我们的毕业设计工作是给予了极大的支持与帮助。对此，我非常感谢学校和生化学院为我们提供的方便和对我们的关心与监督。另外，在实验进行的时候，有不懂或不清楚的问题，指导老师熊亚都细心，耐心地给我们讲解，指导我们顺利地完成实验。在实验具体操作方面，老师也督促我们要有正确的使用仪器的方法，读数要注意准确，以保证实验数据的真实，减小误差的产生。在进行论文写作的时候也是仔细为我们修改论文初稿及二稿，最大程度地帮助我们很好地完成毕业论的书写。因此，我也非常感谢指导老师熊亚为我们的毕业设计付出的辛劳。 最后，在实验室做实验的期间，我和与我同组的，