摘要[目的] 为提高柑橘附加值，用正交试验法优化橘皮黄色素的提取工艺。[方法]采用单因素试验研究超声波乙醇提取橘皮黄色素的工艺，并采用正交试验确定最佳提取工艺。[结果]试验得出的橘皮色素超声提取的最佳工艺是：提取溶剂70%乙醇，料液比1∶10 g/mL，提取温度80 ℃，超声时间为30 min，超声波功率为200 W。[结论]研究可为橘皮提取色素提供理论依据，为橘皮的综合开发利用提供参考。
关键词橘皮色素；超声波 ；正交试验
中图分类号S609.9文献标识码
A文章编号0517-6611（2016）02-098-03
Abstract [Objective] To optimize the extraction technology of pigments from citrus peel by orthogonal test. [Method] Extraction technology of pigments from citrus peel was researched by single factor test. And the optimal extraction technology was obtained by orthogonal test. [Conclusion] The optimal extraction technology of pigments from citrus peel was as follows： 70% ethanol， 1∶10 g/mL solidliquid ratio， 80 ℃ extraction temperature， 30 min ultrasonic extraction time， and 200 W extraction power. [Conclusion] This research provides theoretical foundation for the extraction of pigments from citrus peel， and offers references for the comprehensive development and utilization of citrus peel.
Key wordsPigment in citrus peel； Ultrasonic wave； Orthogonal test
现代食品工业对色素作为食品添加剂的需求越来越大，但目前大部分色素是人工合成的，许多人工合成的色素含有偶氮化合物，具有致癌作用[1]，对人体健康产生极大的危害。柑橘为芸香科柑橘属植物，干燥果皮为中药材陈皮，具有理气健脾、燥湿化痰作用[2]。橘皮中含有丰富的黄色素，是重要的天然食用色素，主要成分是柠檬烯与类胡萝卜素的混合物，还含有维生素E和稀有元素硒[3]，具有很好的营养保健作用。我国柑橘产量高，橘皮约占柑橘质量的20%，除少量用于中药材外，大量的橘皮被废弃。因此，从橘皮中提取色素，添加到食品中，不仅可提高柑橘附加值，而且可以增加食品的营养价值。
现在对橘皮色素的研究主要是色素的提取，超声辅助提取技术是一种有效的提取天然产物的技术，超声波可直接作用于分子， 使分子的热运动加剧，快速破坏细胞壁，细胞成分易于溶出[4]。笔者采用超声波辅助提取橘皮中黄色素，并采用正交试验确定最佳提取工艺条件，为综合利用橘皮提供理论指导。
1材料与方法
1.1材料
1.1.1供试原料。市场购买新鲜的橘子，剥取表皮洗净后自然晾干，置于生化培养箱中60 ℃下烘干，用粉碎机粉碎后过120目筛备用。
1.1.2主要仪器。TD4台式离心机，四川蜀科仪器有限公司；DHG9248A鼓风干燥箱上海精宏公司；ScientzⅡD超声波细胞粉碎机，浙江新芝公司；日立U3310紫外分光光度计，上海仪器科技有限公司。
1.1.3主要试剂。无水乙醇、95%乙醇、丙酮、氯仿、正丁醇、甲醇等，均为分析纯。
1.2方法
1.2.1最大吸收波长的确定。
用90%的乙醇作为溶剂超声辅助提取橘皮色素，以相应溶剂为参比，在200～700 nm波长范围内扫描，确定橘皮色素的最大吸收波长。
1.2.2最佳提取剂的选择。
称取7份各2.00 g的橘皮粉分别置于干净、洁净的锥形瓶中，分别加入90%乙醇、正丁醇、氯仿、甲醇、丙酮、水、氯仿+95%乙醇（1∶1）各20.0 mL，超声处理，过滤，取各提取液各1.0 mL稀释定容至50 mL，以相应溶剂为参比，在波长330 nm下分别测定各提取液吸光度，确定最佳提取剂。
1.2.3橘皮黄色素提取单因素试验。分别以乙醇浓度、料液比、提取温度、提取时间、超声波功率为影响因素，在其他提取条件一致的情况下考察各因素对提取率的影响。
1.2.4正交试验。
在单因素试验的基础上，采用乙醇浓度、料液比、提取温度、提取时间、超声波功率5因素4水平的正交试验进行提取工艺优化，通过正交试验，确定最佳提取条件。
2结果与分析
2.1确定最高吸收峰
由图1所示，橘皮色素最大吸收峰在200～700 nm的波长范围内出现，波长330 nm处有最大的吸收峰，与李佑稷等报道的橘皮吸收高峰的波长相当[5]，但是与陈玉等[6]、张玉敏等[7]报道的橘皮吸收高峰的波长不同，推测可能是不同溶剂提取的橘皮成分不同，故吸收高峰的波长不同。
2.4确定最佳料液比
如图4所示，料液比从1∶5 g/mL变化到1∶10 g/mL 时色素的吸光度值趋于升高，而后从1∶10 g/mL变化到1∶25 g/mL 的过程中吸光度值越来越低。料液比为1∶10 g/mL 时吸光度值最高即溶解性最好。适当的料液比可提高色素的溶解性，料液比中溶剂量小则色素溶解不彻底，料液比中溶剂量大，橘皮其他成分溶出影响色素溶解。
因此，料液比1∶10 g/mL 是色素最佳提取条件。
2.5最佳提取温度
从图5可知，吸光度值随温度的升高相应增加，一定范围内温度升高色素的溶解度会随之增加，当温度升高到80 ℃时提取的色素吸光度值最大，温度继续增加，对应的吸光度下降。考虑到温度过高，色素被破坏，因此选用80 ℃为最佳提取温度。
2.6超声时间的确定
从图6可知，在一定时间范围内物质溶解速率随着超声时间的增加而增加，提取时间30 min下的吸光度值最大，继续增加超声提取时间，其对应的吸光度值降低。考虑到继续增加超声时间，超声波的空化作用影响色素结构，因此选用30 min为最佳提取时间。
2.7确定最佳提取超声波功率
由图7看到，随着超声波功率的增加对应的吸光度值随之增加，在一定范围内功率越大对橘皮细胞的破坏程度越大，则提取的色素含量越多，吸光度就越大。当继续增大超声波功率时，橘皮色素的空间结构可能遭到破坏，对应的吸光度值下降。因此，选用200 W为最佳提取超声功率。
2.8确定最佳提取条件
选定5因素4水平做正交试验，
正交试验因素水平设计如表1所示。对表1的5因素4水平正交试验表做直观分析，得到16组试验数据如表2所示。表2的16组试验在吸收峰为330 nm波长下测得的5组吸光度，取其平均值作为正交试验的试验结果。
由表2的正交试验结果分析数据可得，橘皮色素提取条件影响因素从高到低依次为料液比、浓度、超声波功率、提取温度、提取时间。橘皮色素的最佳提取条件为A3B3C1D2E2，即温度80 ℃，时间30 min，浓度70%乙醇，料液比1∶10 g/mL，超声波功率为200 W。
3结论
该试验利用超声波辅助提取橘皮中的色素，对5种影响提取效果的单因素分别进行了试验，并最终在单因素试验的基础上进行了正交试验。综合以上数据分析，在提取温度80 ℃、提取时间30 min、70%的乙醇、料液比1∶10 g/mL、超声功率200 W提取条件下，橘皮中色素的提取效果最佳。从橘皮中提取天然黄色素安全，可用于食品、药品等多方面，具有良好的市场开发应用前景。
参考文献
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[2] 钟岩，李泽鸿，周丹.桔皮黄色素提取方法的研究[J].北方园艺，2008（3）：30-31.
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[4] 郭志华，刘刚，王聪.超声波辅助提取枸杞中的色素[J].光谱实验室，2012，29（6）：3429-3432.
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