西瓜皮中叶绿素提取工艺的研究

第36卷第6期

2018年11月

食品科学技术学报

Journal of Food Science and Technology

Vol.36No.6

Nov.2018 doi:10.3969/j.issn.2095⁃6002.2018.06.012文章编号:2095⁃6002(2018)06⁃0082⁃06

引用格式:时月,王宇滨,李武,等.西瓜皮中叶绿素提取工艺的研究[J].食品科学技术学报,2018,36(6):82-87.

SHI Yue,WANG Yubin,LI Wu,et al.Extraction of chlorophyll from watermelon peel[J].Journal of Food Science and Technology,2018,36(6):82-87.

西瓜皮中叶绿素提取工艺的研究

时　月,　王宇滨,　李　武,　马　越,　赵晓燕,　张　超* (北京市农林科学院蔬菜研究中心/果蔬农产品保鲜与加工北京市重点实验室/农业部蔬菜产后

处理重点实验室/农业部华北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室,北京　100097)摘　要:西瓜皮约占果实总重量30%,属于西瓜深加工的副产物㊂研究以西瓜皮为原料,优化溶剂提取法和超高压辅助溶剂提取法提取西瓜皮中叶绿素的工艺参数㊂结果显示溶剂提取法的较佳条件为以φ=80%的丙酮溶液为溶剂,按照料液比1∶7g/mL在50℃提取1.5h,获得叶绿素提取率为3.92mg/g;超高压辅助溶剂提取法的较佳条件为以φ=80%的丙酮溶液为溶剂,按照料液比1∶7 g/mL,在常温条件下40MPa保压10min,获得叶绿素提取率为4.46mg/g㊂因此,使用超高压辅助溶剂提取法提取西瓜皮叶绿素比传统溶剂提取法缩短时间90%以上,提高叶绿素提取率11.7%,为西瓜副产物的综合利用提供新的技术手段㊂

关键词:西瓜皮;叶绿素;超高压辅助;溶剂提取法

中图分类号:TS255.8 文献标志码:A

收稿日期:20171221

基金项目:现代农业产业技术体系资助项目(CARS25);北京市自然科学基金资助项目(6172013);果蔬农产品保鲜与加工北京市重点实验室资助项目(Z141105004414037)㊂

作者简介:时　月,女,硕士研究生,研究方向为农产品加工;

*张　超,男,副研究员,博士,主要从事农产品深加工方面的研究,通信作者㊂

西瓜(Citrullus lanatus)是我国重要的经济作

物,近十年来,我国西瓜生产总量一直居世界首位,

2015年全国西瓜播种面积186.07万公顷,总产量

7714.0万t,占全球总产量的66.2%,经济效益显

著[1-2]㊂目前,西瓜主要被鲜食,小部分被加工成为

鲜切西瓜㊁西瓜汁㊁西瓜粉或西瓜酒等㊂在加工过程

中,约占西瓜质量30%的西瓜皮作为副产物被抛

弃㊂研究显示西瓜皮具有很高的利用价值,其已经

在提取果胶㊁加工果酱果脯㊁饲料以及药用等方面得

到应用[3-4]㊂

叶绿素是天然的绿色色素来源,具有纯天然和

色价高等优点,广泛应用于食品㊁化工和医药领域㊂

目前,叶绿素的生产原料主要是蚕沙和菠菜,其中蚕

沙中叶绿素含量在5~10mg/(g干重)[5],菠菜中叶

绿素含量在0.524mg/(g干重)[6]㊂叶绿素的提取

方法包括溶剂提取法[7]㊁超声波辅助溶剂提取

法[8]㊁微波辅助溶剂提取法[9]㊁酶处理辅助溶剂提

取法等[10],这些方法各有优缺点㊂近年来,超高压

辅助溶剂提取法已经应用于蓝莓渣花色苷[11]㊁橙皮

果胶[12]㊁人参的人参皂甙[13]㊁绿茶茶多酚[14]㊁龙眼

和赤松根抗氧化物质[15-16]的提取,有效地提高了目

标组分的产率㊂但是,使用超高压辅助溶剂提取法

提取西瓜皮中叶绿素的研究还鲜有报道㊂

因此,本文分别采用溶剂提取法和超高压辅助

溶剂提取法两种方法对西瓜皮中叶绿素进行提取,

优化其工艺参数,比较其叶绿素提取率,以期为西瓜

副产物综合利用提供理论依据㊂

1　材料与方法

1.1　材料与仪器

西瓜,京欣3号,购于北京果香四溢蔬菜水果超28

市(曙光花园店);丙酮和乙醇,均为分析纯㊂

果蔬削皮机,北京市农林科学院蔬菜研究中心研制;FW100型万能粉碎机,天津泰斯特仪器有限公司;W201型恒温水浴锅,上海申生科技有限公司;MV

1800型分光光度仪,日本岛津仪器有限公

司;分析天平,梅特勒托利多仪器(上海)有限公司;BDS200FL 型超高压设备,英国STANSTED (SFP)公司;HP200型热泵干燥箱,中国科学院理化研究所研制㊂

1.2　西瓜皮粉末的制备

使用果蔬削皮机为西瓜削皮,果皮厚度约1.0

mm,将西瓜皮在60℃条件下干燥3~4h,使用粉碎机粉碎至30目,获得西瓜皮粉末㊂1.3　溶剂提取法单因素实验设计

以西瓜皮粉末为原料,研究溶剂提取法的不同参数对叶绿素提取产率的影响㊂以叶绿素提取率为考察指标进行单因素实验,对溶剂提取法的提取溶剂㊁料液比㊁提取温度㊁提取时间进行考察,确定较佳实验范围㊂

1.4　超高压辅助溶剂提取法单因素实验设计

按照溶剂提取法的较佳工艺参数进行超高压辅助溶剂提取法的提取,取一定量的西瓜皮粉和提取溶剂,排除空气,真空密封在耐高压聚乙烯袋中,研究超高压处理对西瓜皮叶绿素提取率的影响㊂单因素实验以叶绿素提取率为考察指标,对超高压处理时间㊁超高压处理压强㊁加压次数进行了考察㊂

1.5　叶绿素含量的测定

将1.3节和1.4节中的提取液过滤,获得叶绿素提取液,分别测定在663和645nm 处的吸光度值,根据Arnon 计算公式得到叶绿素总量ρT (mg /L),见式(1)㊂

ρT =ρa +ρb =20.29A 645+8.05A 663㊂

(1)

再根据式(2)计算样品中叶绿素含量,以每克西瓜皮粉干重中所含叶绿素的质量分数表示㊂

ω(叶绿素)=

ρT ×V

m ×1000

,

(2)

其中ω,mg /g;ρT ,mg /L;V ,样品提取液总体积,mL;m ,西瓜皮粉质量,g㊂

1.6　数据处理

数据采用DPS 数据分析软件,Duncan 新复极差法进行方差分析,采用Origin 8.0绘图㊂

2　结果与分析

2.1　溶剂对西瓜皮叶绿素提取率的影响

溶剂是决定溶剂提取法提取率高低的关键因素,参考前人的研究结果,选择φ=95%乙醇㊁φ=

80%丙酮㊁φ=47.5%乙醇和φ=40%丙酮混合液作为提取溶剂,在料液比1∶5g /mL(即西瓜皮粉末质量与提取溶剂体积的比例),提取温度60℃,提取时间2h 条件下,考察溶剂对西瓜皮叶绿素提取率的影响,结果见图

1㊂

不同小写字母表示差异性达到显著水平(p <0.05,n =3)㊂

图1　溶剂对西瓜皮叶绿素提率的影响Fig.1　Effect of different solvents on yield of chlorophyll

from watermelon peel

由图1可知,φ=80%丙酮获得叶绿素提取率显著高于其他溶剂(p <0.05)㊂程红艳等[17]研究显示使用丙酮提取浒苔中叶绿素的提取率显著高于乙醇提取,与本实验结果一致㊂同时,使用φ=80%丙酮与丙酮和乙醇混合提取效果相差不大,这与唐小俊等[18]的研究结果一致㊂因此,在后续实验中选择φ=80%丙酮作为提取溶剂㊂

2.2　料液比对西瓜皮叶绿素提取率的影响

用φ=80%丙酮作为提取溶剂,选取料液比分别为1∶5㊁1∶6㊁1∶7㊁1∶8g /mL 在60℃环境中提取2h,考察料液比对西瓜皮叶绿素提取率的影响,结果

见图2㊂

由图2可知,随着溶剂比的增大叶绿素提取率增大,当料液比为1∶7g /mL 时,西瓜皮叶绿素提取率达到最大值,显著高于其他料液比(p <0.05);当料液比继续增大,叶绿素含量降低㊂料液比的大小影响着叶绿素的传质动力,料液比大,可能溶剂不能完全将西瓜皮中的叶绿素溶解,且料液比小,会产生溶剂浪费,污染环境[19]㊂在提取荷叶中叶绿素的研3

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