苹果籽壳色素的提取及抑菌性能研究
目 录
1 引言 1
1.1 简介 1
1.2 天然色素的种类和生理功效 1
1.3 天然植物色素的提取方法 1
1.4 天然植物色素的抑菌性能研究进展状况 3
1.5 本课题研究内容 4
2 材料与方法 4
2.1 实验材料 4
2.2 仪器与设备 5
2.3 实验试剂 5
2.4 供试菌种 5
2.5 实验方法 6
3 结果与分析 8
3.1 苹果籽壳色素提取工艺条件的确定 9
3.2 苹果籽壳色素的抑菌性实验 13
4 讨论 15
结 论 17
致 谢 18
参考文献 19
1 引言
1.1 简介
食用色素分为人工合成色素和天然色素两类[1]。人工合成色素具有色泽鲜艳、稳定性强、着色力好、牢度力大、易调色、方便使用、低成本等诸多优点。但近几年来，国内外陆续发现其毒害作用不仅表现为一般毒性和致泻性，有些品种还具有致癌性[2-3]。天然色素是人们通过一定的技术手段从自然界的动植物细胞组织中取得的色素。与合成色素相比，它们具有无毒无害、色彩纯真的特点，逐渐成为当今世界发展的新趋势，其开发应用也成为一大研究热点[4-5]。天然食用色素是指从植物、动物和微生物材料中，用物理方法提纯而得到的天然着色物质，具有来源广、可再生、易相容、易降解、无害无毒、无过敏性等特点[6]。此外，某些天然色素还具有一些特殊的抗菌、抗病毒、抗氧化、抗衰老、抗肿瘤等药理作用。由于合成色素目前尚存在安全性问题，被许可使用的合成色素种类以及数量越来越严格，因此，寻找和开发更多种类的天然色素已成为当 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
今的发展趋势。
1.2 天然色素的种类和生理功效
天然色素除了安全无毒外，绝大多数还都具有一定的生理活性，对人体有直接或间接的营养与保健作用[7]。天然色素包含有类胡萝卜素类，黄酮类，花色苷类和叶绿素类。其中类胡萝卜素类包含有类胡萝卜素和叶黄素，类胡萝卜素属于共轭烯烃，功能是有效防止自由基对脂质内侧生物膜的损害。叶黄素是单线态氧及自由基的清除剂，在玉米、辣椒、枸杞中广泛存在，可与氧以及由亚油酸氧化产生的自由基快速反应，以阻止脂质过氧化反应的链式传递，可以成为新一代的营养抗氧化剂。黄酮类色素可以捕捉到生物体内膜脂质过氧化自由基和超氧化物，从而切断了体内导致衰老和疾病的脂质过氧化连锁反应，同时还具有螯合金属离子、阻断氧化酶的作用。花色苷类色素能强烈的吸收紫外光，在体内可以起到屏蔽紫外作用，同时还可以预防冠心病和心肌缺损，此外，它还可以治疗循环紊乱和心绞痛，延缓癌细胞的生长。还有研究发现叶绿素类色素具有造血、给血、活化细胞、消炎抗菌、扼制癌细胞生成的功效[8]。
1.3 天然植物色素的提取方法
目前人们绿色环保的意识日益增强，天然色素广泛存在于多种生物体内，所以很多人增加了对合成色素的研究和应用，促使人们重新认识天然色素。自本世纪中叶以来，世界各国又重新重视对天然色素的研究与开发，并取得了令人瞩目的进展，具有广阔的前景和发展潜力。从植物中提取色素的生产工艺主要有以下几种：
1.3.1 溶剂浸提法
溶剂浸提法是最基本的色素提取法。提取时，溶剂进入到细胞中，由于细胞内色素含量较高，使其有逐渐向外扩散的趋势，同时细胞内的溶剂逐渐增多，可以溶解出更多的色素。影响溶剂提取法提取效率的主要因素有选择的溶剂、原料颗粒的大小、提取的时间和温度等。溶剂提取技术一般用时长，得到的样品杂质含量多，有效成分的纯度低；同时，加热对热敏性成分起到一定的破坏作用，而且原料的预处理能耗大，针对这种不足，很多研究人员进行不断的探索，并尝试一些新的提取方法[9]。
1.3.2 超临界流体萃取法
超临界流体萃取法中使用了比较特殊的溶剂，这些溶剂的主要特点是密度大、黏度小、扩散系数大，传质效果比较优异，因此在提取分离天然色素的时候效果显著。超临界流体萃取不使用一般的化学溶剂，所以不会产生化学溶剂的残留和污染的问题，因此得到的色素纯度要比一般溶剂浸提得到的高，再加上简单且低能耗的工艺流程，需要的提取温度低，因此在热敏性的番茄红素或脂溶性的辣椒红素等的萃取上有较大优势[10-11]。对于极性偏大或分子量较大的色素，提取效果将大打折扣，因此要通过添加一定的夹带剂，如甲醇、乙醇等，或增加提取时的压力，来增加超临界流体对色素的溶解性，从而改善提取效果。
1.3.3 超声波辅助萃取法
超声波辅助萃取法是利用超声波的“空化效应”、“湍动效应”、“聚能效应”破坏植物细胞膜[12]，这三种作用均可以使色素充分得和提取溶剂混合，提高色素从细胞内转移至溶剂中的传质速率，但是色素的分子结构和生物活性不会遭到破坏。
超声波辅助萃取的优点是速度快、时间短、提取效率高，还可以减少高温对热稳定性较差色素的破坏。但是有缺陷的地方是超声波发生器在进行超声波提取时噪音很大，极容易造成严重的噪音污染；同时还对提取容器的壁厚薄及提取时容器所放的位置有一定的要求，所以很难进行工业化应用，现仅限于实验室的小规模研究[13]。
1.3.4 微波辅助萃取法
微波辅助萃取时，微波的电磁场可以使天然色素分子快速转向及定向排列，色素分子会撕裂和摩擦从而引起发热[14]。另外，在微波作用下，植物细胞内的温度快速增加，压力也随之加大，超过细胞壁所能承受的最大压力，将其破坏，产生“孔洞”，降低了色素扩散阻力，有助于天然色素的浸出[15]。
微波辅助萃取的优点是高选择性，热效应明显，色素浸提时间短，消耗能源和溶剂量少，提取液中色素回收率高，杂质含量少。缺点是对富含果胶、淀粉成分的原料，微波处理易变性和糊化，堵塞通道，不利于提取，且微波泄露对操作者的影响很大。
1.3.5 酶解提取法
酶解提取法是用具有专一性的酶水解或降解细胞壁，细胞壁被降解后会变得疏松、膨胀甚至破裂，色素溶出的阻碍力量减少，向提取介质中扩散的程度就随之增加[10]。由于酶易变，在高温、强酸、强碱等环境中不稳定，容易被破坏，所以酶解提取要求在温和的条件下进行，这样得到的色素理化性质稳定，但色素提取完成后，又很难将色素与酶分离开来。
1.4 天然植物色素的抑菌性能研究进展状况
郭城[16]等人在紫甘薯花色苷色素的抗氧化性与抑菌作用的研究实验中，采用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为供试菌，得到的结果表明，紫甘薯花色苷色素对这两种菌均具有一定的抑制作用，且对金黄色葡萄球菌的抑菌效果更为显著。此外对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度分别为1000ug/mL，250ug/mL。
祖丽皮亚玉努斯[17]在红皮沙拐枣果实红色素提取工艺优化及其抑菌活性的研究实验中，采用了大肠杆菌，金黄色葡萄球菌，枯草芽孢杆菌和变形杆菌作为供试菌，得到结果表明，红皮沙拐枣果实红色素对这四种供试菌种均具有一定的抑菌活性，且对各种供试菌的最低抑菌浓度分别为2mg/mL， 2mg/mL， 6mg/mL， 4mg/mL。
1 引言 1
1.1 简介 1
1.2 天然色素的种类和生理功效 1
1.3 天然植物色素的提取方法 1
1.4 天然植物色素的抑菌性能研究进展状况 3
1.5 本课题研究内容 4
2 材料与方法 4
2.1 实验材料 4
2.2 仪器与设备 5
2.3 实验试剂 5
2.4 供试菌种 5
2.5 实验方法 6
3 结果与分析 8
3.1 苹果籽壳色素提取工艺条件的确定 9
3.2 苹果籽壳色素的抑菌性实验 13
4 讨论 15
结 论 17
致 谢 18
参考文献 19
1 引言
1.1 简介
食用色素分为人工合成色素和天然色素两类[1]。人工合成色素具有色泽鲜艳、稳定性强、着色力好、牢度力大、易调色、方便使用、低成本等诸多优点。但近几年来，国内外陆续发现其毒害作用不仅表现为一般毒性和致泻性，有些品种还具有致癌性[2-3]。天然色素是人们通过一定的技术手段从自然界的动植物细胞组织中取得的色素。与合成色素相比，它们具有无毒无害、色彩纯真的特点，逐渐成为当今世界发展的新趋势，其开发应用也成为一大研究热点[4-5]。天然食用色素是指从植物、动物和微生物材料中，用物理方法提纯而得到的天然着色物质，具有来源广、可再生、易相容、易降解、无害无毒、无过敏性等特点[6]。此外，某些天然色素还具有一些特殊的抗菌、抗病毒、抗氧化、抗衰老、抗肿瘤等药理作用。由于合成色素目前尚存在安全性问题，被许可使用的合成色素种类以及数量越来越严格，因此，寻找和开发更多种类的天然色素已成为当 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
今的发展趋势。
1.2 天然色素的种类和生理功效
天然色素除了安全无毒外，绝大多数还都具有一定的生理活性，对人体有直接或间接的营养与保健作用[7]。天然色素包含有类胡萝卜素类，黄酮类，花色苷类和叶绿素类。其中类胡萝卜素类包含有类胡萝卜素和叶黄素，类胡萝卜素属于共轭烯烃，功能是有效防止自由基对脂质内侧生物膜的损害。叶黄素是单线态氧及自由基的清除剂，在玉米、辣椒、枸杞中广泛存在，可与氧以及由亚油酸氧化产生的自由基快速反应，以阻止脂质过氧化反应的链式传递，可以成为新一代的营养抗氧化剂。黄酮类色素可以捕捉到生物体内膜脂质过氧化自由基和超氧化物，从而切断了体内导致衰老和疾病的脂质过氧化连锁反应，同时还具有螯合金属离子、阻断氧化酶的作用。花色苷类色素能强烈的吸收紫外光，在体内可以起到屏蔽紫外作用，同时还可以预防冠心病和心肌缺损，此外，它还可以治疗循环紊乱和心绞痛，延缓癌细胞的生长。还有研究发现叶绿素类色素具有造血、给血、活化细胞、消炎抗菌、扼制癌细胞生成的功效[8]。
1.3 天然植物色素的提取方法
目前人们绿色环保的意识日益增强，天然色素广泛存在于多种生物体内，所以很多人增加了对合成色素的研究和应用，促使人们重新认识天然色素。自本世纪中叶以来，世界各国又重新重视对天然色素的研究与开发，并取得了令人瞩目的进展，具有广阔的前景和发展潜力。从植物中提取色素的生产工艺主要有以下几种：
1.3.1 溶剂浸提法
溶剂浸提法是最基本的色素提取法。提取时，溶剂进入到细胞中，由于细胞内色素含量较高，使其有逐渐向外扩散的趋势，同时细胞内的溶剂逐渐增多，可以溶解出更多的色素。影响溶剂提取法提取效率的主要因素有选择的溶剂、原料颗粒的大小、提取的时间和温度等。溶剂提取技术一般用时长，得到的样品杂质含量多，有效成分的纯度低；同时，加热对热敏性成分起到一定的破坏作用，而且原料的预处理能耗大，针对这种不足，很多研究人员进行不断的探索，并尝试一些新的提取方法[9]。
1.3.2 超临界流体萃取法
超临界流体萃取法中使用了比较特殊的溶剂，这些溶剂的主要特点是密度大、黏度小、扩散系数大，传质效果比较优异，因此在提取分离天然色素的时候效果显著。超临界流体萃取不使用一般的化学溶剂，所以不会产生化学溶剂的残留和污染的问题，因此得到的色素纯度要比一般溶剂浸提得到的高，再加上简单且低能耗的工艺流程，需要的提取温度低，因此在热敏性的番茄红素或脂溶性的辣椒红素等的萃取上有较大优势[10-11]。对于极性偏大或分子量较大的色素，提取效果将大打折扣，因此要通过添加一定的夹带剂，如甲醇、乙醇等，或增加提取时的压力，来增加超临界流体对色素的溶解性，从而改善提取效果。
1.3.3 超声波辅助萃取法
超声波辅助萃取法是利用超声波的“空化效应”、“湍动效应”、“聚能效应”破坏植物细胞膜[12]，这三种作用均可以使色素充分得和提取溶剂混合，提高色素从细胞内转移至溶剂中的传质速率，但是色素的分子结构和生物活性不会遭到破坏。
超声波辅助萃取的优点是速度快、时间短、提取效率高，还可以减少高温对热稳定性较差色素的破坏。但是有缺陷的地方是超声波发生器在进行超声波提取时噪音很大，极容易造成严重的噪音污染；同时还对提取容器的壁厚薄及提取时容器所放的位置有一定的要求，所以很难进行工业化应用，现仅限于实验室的小规模研究[13]。
1.3.4 微波辅助萃取法
微波辅助萃取时，微波的电磁场可以使天然色素分子快速转向及定向排列，色素分子会撕裂和摩擦从而引起发热[14]。另外，在微波作用下，植物细胞内的温度快速增加，压力也随之加大，超过细胞壁所能承受的最大压力，将其破坏，产生“孔洞”，降低了色素扩散阻力，有助于天然色素的浸出[15]。
微波辅助萃取的优点是高选择性，热效应明显，色素浸提时间短，消耗能源和溶剂量少，提取液中色素回收率高，杂质含量少。缺点是对富含果胶、淀粉成分的原料，微波处理易变性和糊化，堵塞通道，不利于提取，且微波泄露对操作者的影响很大。
1.3.5 酶解提取法
酶解提取法是用具有专一性的酶水解或降解细胞壁，细胞壁被降解后会变得疏松、膨胀甚至破裂，色素溶出的阻碍力量减少，向提取介质中扩散的程度就随之增加[10]。由于酶易变，在高温、强酸、强碱等环境中不稳定，容易被破坏，所以酶解提取要求在温和的条件下进行，这样得到的色素理化性质稳定，但色素提取完成后，又很难将色素与酶分离开来。
1.4 天然植物色素的抑菌性能研究进展状况
郭城[16]等人在紫甘薯花色苷色素的抗氧化性与抑菌作用的研究实验中，采用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为供试菌，得到的结果表明，紫甘薯花色苷色素对这两种菌均具有一定的抑制作用，且对金黄色葡萄球菌的抑菌效果更为显著。此外对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度分别为1000ug/mL，250ug/mL。
祖丽皮亚玉努斯[17]在红皮沙拐枣果实红色素提取工艺优化及其抑菌活性的研究实验中，采用了大肠杆菌，金黄色葡萄球菌，枯草芽孢杆菌和变形杆菌作为供试菌，得到结果表明，红皮沙拐枣果实红色素对这四种供试菌种均具有一定的抑菌活性，且对各种供试菌的最低抑菌浓度分别为2mg/mL， 2mg/mL， 6mg/mL， 4mg/mL。
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