板栗殼棕色素的提取及其染色性研究
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趙婉瑩，張賢雙，陳康，王莉，郭城*
武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院食品與生物科技學(xué)院（武漢430205）
摘要采用纖維素酶水解提取板栗殼棕色素，研究了提取時(shí)間、溫度、加酶量以及料液比對(duì)提取效果的影響。正交試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳提取工藝條件為：提取溫度60℃、料液比1：20 (g/mL)、加酶量1．0%、提取時(shí)間150 min。在此條件下制得的板栗殼棕色素對(duì)蛋白質(zhì)和淀粉均有較強(qiáng)的染色性。
關(guān)鍵詞板栗殼棕色素；纖維素酶；提��；染色性
板栗（Castanea mollissima Blume）屬山殼斗科植物，為落葉喬木，我國南北各地廣泛栽培。我國是板栗生產(chǎn)的第一大國，2010年產(chǎn)量約為1.62×106 t，占全球產(chǎn)量的83%。隨著板栗加工量的加大，板栗殼數(shù)量巨增，但大多作為加工廢棄物用做燃料，未得到開發(fā)利用而浪費(fèi)。板栗殼色素屬于黃酮類的天然植物色素，黃酮類物質(zhì)具有消除自由基、阻斷和清除氧化損傷、保健和延緩衰老功能和價(jià)值，有著廣闊發(fā)展和應(yīng)用前景。
目前板栗殼棕色素的提取主要有溶劑浸提法、微波輻照法、超聲波法和超臨界CO2萃取法。近年來，生物酶法由于其專一性強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在植物有效成分提取中得到了廣泛應(yīng)用。試驗(yàn)利用纖維素酶水解提取板栗殼棕色素，優(yōu)化了提取工藝條件，并進(jìn)一步研究了板栗殼棕色素對(duì)蛋白質(zhì)和淀粉類食物的染色性，以便為板栗殼棕色素的開發(fā)利用提供參考。
1 材料與方法
1.1材料與試劑
板栗殼：將購自湖北省羅田縣的新鮮板栗剝?nèi)“謇鯕�，用蒸餾水洗去灰塵和殘余果肉，然后在75℃下干燥24 h，粉碎至40目備用；纖維素酶：食品級(jí)，北京盛世嘉明科技開發(fā)有限公司；無水乙醇：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；焦糖色素：食品級(jí)，上海松田食品有限公司；白豆腐：市售；面粉：市售低筋粉。
1.2儀器與設(shè)備
UV-756型紫外可見分光光度計(jì)：上海精密儀器儀表有限公司；85-2型數(shù)顯恒溫磁力攪拌器：上海精風(fēng)儀器有限公司；CyberScan pH510型pH計(jì)：Eutech儀器有限公司；TGL-16G高速臺(tái)式離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；WSF型分光測(cè)色儀：上海精密儀器儀表有限公司。
1.3試驗(yàn)方法
1.3.1板栗殼棕色素提取基本方法
取板栗殼粉5g放入三角瓶中，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)加入一定量的纖維素酶和相應(yīng)體積的乙醇溶液（體積分?jǐn)?shù)為40%），在一定溫度下提取一段時(shí)間。冷卻后離心分離，將上清液轉(zhuǎn)移到150 m L容量瓶中并定容，在277 nm處測(cè)定其吸光度。
1.3.2單因素試驗(yàn)
在提取時(shí)間為60，90，120，150和180 min，提取溫度為50℃，55℃，60℃，65℃和70℃，料液比為1: 10,1:15,1:20,1:25和1:30( g/m L)，加酶量為0.4%，0.6%，0.8%，1.0%和1.2%的條件下，按1.3.1節(jié)方法探討提取時(shí)間、提取溫度、料液比和加酶量對(duì)提取板栗殼棕色素的影響。
1.3.3正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用4因素3水平正交試驗(yàn)的方法優(yōu)化纖維素酶水解提取板栗殼棕色素的工藝條件。選用L9(34)正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)，各變量水平根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果確定，因素和水平見表1。
1.3.4色素對(duì)蛋白質(zhì)染著性試驗(yàn)
分別取板栗殼棕色素以及標(biāo)準(zhǔn)焦糖色素各1 mg，分別放入2個(gè)50 m L的小燒杯中，并加水稀釋至20mL，然后各加入切成5 cm×5 cm小塊的白豆腐（先用分光測(cè)色儀測(cè)定白豆腐的初始色值L和b），在調(diào)溫電爐上煮沸3 min，取出，倒掉多余溶液，放人白搪瓷托盤中，冷卻至室溫后，用分光測(cè)色儀分別測(cè)定放置了0，1，2和3h的豆腐的L，b值。
1.3.5色素對(duì)淀粉染著性試驗(yàn)
各取0.05 g/100 m L的板栗殼棕色素和焦糖色素液20 m L，置于具塞比色管內(nèi)，加入過100目篩的面粉0.2g，充分振蕩，放置過夜。第2天離心，取上清液并在488 nm處測(cè)定吸光度，染著率D按公式(1)計(jì)算。
2結(jié)果與分析
2.1單因素試驗(yàn)結(jié)果
2.1.1料液比對(duì)提取板栗殼棕色素的影響
在提取溫度為60℃、提取時(shí)間為120 min、加酶量為0.8%的條件下，考察不同料液比對(duì)提取板栗殼棕色素的影響，結(jié)果見圖1。
由圖1可知，隨著乙醇溶液的加多，板栗殼棕色素的提取率不斷提高，當(dāng)料液比為1：20( g/m L)時(shí)吸光度達(dá)到最高，但當(dāng)乙醇溶液進(jìn)一步加多時(shí)，吸光度反而有所下降。因此選擇1：20( g/m L)為提取的最佳料液比。
2.1.2提取時(shí)間對(duì)板栗殼棕色素提取率的影響
在提取溫度為60℃、料液比為1：20( g/m L)、加酶量為0.8%的條件下，考察不同提取時(shí)間對(duì)提取板栗殼棕色素的影響，結(jié)果見圖2。
由圖2可知，在60～120 min時(shí)，隨著提取時(shí)間的延長，吸光度不斷提高，當(dāng)提取時(shí)間為120 min時(shí)達(dá)到最大值。但當(dāng)提取時(shí)間進(jìn)一步延長時(shí)，提取效果反而呈現(xiàn)不斷下降趨勢(shì)。因此提取時(shí)間以120 min為宜。
2.1.3加酶量對(duì)板栗殼棕色素提取率的影響
在提取溫度為60℃、料液比為1：20( g/m L)、提取日寸間為120 min的條件下，考察不同加酶量對(duì)提取板栗殼棕色素的影響，結(jié)果見圖3。
由圖3可知，隨著加酶量的增加，吸光度不斷提高，當(dāng)加酶量為0.8%時(shí)吸光度達(dá)到最高。但當(dāng)加酶量進(jìn)一步增加時(shí)，吸光度反而略有下降。因此纖維素酶加酶量以0.8%為宜。
2.1.4提取溫度對(duì)提取板栗殼棕色素的影響
在加酶量為0.8%、料液比為1：20( g/m L)、提取時(shí)間為120 min的條件下，考察不同提取溫度對(duì)提取板栗殼棕色素的影響，結(jié)果見圖4。
由圖4可知，隨著提取溫度的增加，板栗殼棕色素的提取率不斷提高，當(dāng)提取溫度為60℃時(shí)吸光度達(dá)到最高，但當(dāng)提取溫度進(jìn)一步增加時(shí)，吸光度反而大幅度下降。因此選擇60℃為最佳提取溫度。2.2正交試驗(yàn)結(jié)果
為進(jìn)一步確定纖維素酶水解提取板栗殼棕色素的最佳工藝條件，采用L9(34)正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)，結(jié)果見表2。
由正交試驗(yàn)結(jié)果可知，各因素影響纖維素酶水解提取板栗殼棕色素效果的順序?yàn)椋篊>B>A>D，即提取溫度>料液比>加酶量>提取時(shí)間。最佳提取條件為：提取溫度60℃、料液比1：20( g/m L)、加酶量1.0%、提取時(shí)間150 min。
2.3色素對(duì)蛋白質(zhì)染著性的研究
L值表示豆腐明暗程度的變化，L值越小，表示染色效果越好。由圖5可知，豆腐經(jīng)過兩種色素浸染之后/值都有所降低，放置3 h之后，L值變化趨于穩(wěn)定。相比而言，板栗殼棕色素浸染豆腐后的L值小于焦糖色素浸染豆腐后的L值。
b值表示顏色黃藍(lán)程度的變化，b值越大，表征染色效果越好，顏色越接近于黃棕色。由圖6可以看出，經(jīng)過兩種色素浸染的豆腐，b值都有不同程度的增大。整體上看，板栗殼棕色素浸染豆腐后的b值小于焦糖色素浸染豆腐后的b值。
2.4色素對(duì)淀粉染著性的研究
從圖7中可以很直觀的看出，板栗殼棕色素對(duì)淀粉的染著率高于焦糖色素對(duì)淀粉的染著率，這可能是因?yàn)榘謇鯕ぷ厣爻噬鶊F(tuán)的性質(zhì)更有利于對(duì)淀粉類食物染色。
3結(jié)論
試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)的方法研究了纖維素酶水解提取板栗殼棕色素，得到最佳提取工藝條件為：提取溫度60℃、料液比1：20( g/mL)、加酶量1.0%、提取時(shí)間150 min。按此方法制得的板栗殼棕色素對(duì)蛋白質(zhì)染著性較好，染色效果跟焦糖色素相當(dāng)。并且板栗殼棕色素對(duì)淀粉有較高的染著率，染色效果優(yōu)于焦糖色素。
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