胭脂虫天然红色素提取纯化工艺研究
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摘要
本论文较系统研究了以胭脂虫为原料制备胭脂虫红色素的工艺过程。主要内容包括：
(1)在工艺路线筛选的基础上，首次将响应面法(RSM)应用于胭脂虫红色素的提取工艺中，通过响应面方法对试验结果进行分析得到最佳提取条件。通过提取方法和溶剂筛选试验确定以含水乙醇为提取溶剂、回流法提取为提取胭脂红色素的制备工艺路线。通过单因素实验得知温度、提取时间、乙醇浓度对提取效果有较大影响，液料比和提取次数影响较少，在后续研究中取值为：液料比确定为20：1，提取次数确定为3次。通过响应面实验及回归分析，确定了用含水乙醇为溶剂提取胭脂虫红色素的最佳工艺参数为：温度77℃、乙醇浓度50％、每次提取时间1.50h，每次提取液料比为20：1、提取3次。该工艺的提取率可达到17.62％(胭脂红色素g／g胭脂虫)。
(2)以酶法水解致敏杂蛋白为理论基础，探索了酶水解胭脂红色素粗提液中蛋白的工艺路线和工艺过程工艺条件的优化。通过四种酶对色素粗提液中的杂蛋白的水解效果比较，选择木瓜蛋白酶为本次实验的水解用酶。通过单因素及正交实验确定了木瓜蛋白酶水解的最优条件：加酶量3％，酶解时间为5h，水解温度为50℃，水解时溶液pH值为6，水解率为8.21％。
(3)研究了大孔树脂法富集、纯化胭脂虫红色素工艺过程，通过对影响吸附洗脱过程中各因素的研究，确定了大孔树脂分离纯化胭脂虫红色素酶解液的优化工艺条件，得到了纯度较高的胭脂虫红色素产品。通过静态吸附实验表明，AMBERLITE XAD 7对胭脂虫色素酶解液分离纯化工艺过程是一种理想的的吸附树脂，具有吸附容量大、解吸性能好等特点。通过对影响吸附洗脱过程中各因素的研究，得到了吸附过程优化工艺条件：a．AMBERLITE XAD 7的吸附容量为24.90U／g；b．吸附条件：色素酶解液的上柱液浓度为30U／g，吸附流速为1.5mL／min；c．洗脱条件：用3柱体积40％的乙醇。通过对最终产品的SDS-PAGE凝胶电泳和紫外扫谱分析，产品中已基本检测不到有致敏蛋白存在，且与标准品的质量接近。
本论文研究结果对胭脂虫红色素的工业化放大实验以及该技术的推广利用打下了一定的理论基础，起到一定的推动作用，可为同类研究提供一定的借鉴和参考。
This subject use cochineal as raw material, red pigment composition of the study, on the extraction and purification systems-depth study. Main contents include:
(1) This study is the first response surface method (RSM) used in the cochineal pigment extraction process. Through RSM, the best method of extraction is found. Through responsing surface methodology and regression analysis, the desired conditions are concluded: 77℃of the temperature,50% of the alcohol concentration, 1.5 hours of the total extracing time, thrice ,1:20 of the ratio of material to alcohol.The present results showing that the extraction rate was 17.62%,recovery rate was 98.80%.
(2) Set enzymatic hydrolysis of proteins as theoretical foundation, studied the process optimization conditions of the enzymatic hydrolysis of protein in the cochineal pigments extraction.
(3) Studies macroporous resin concentration, purification cochineal pigment conditions. Study elution process of the factors which affecting the adsorption, determine the optimum conditions of macroporous resin purification cochineal pigment. Using this method, gain high purity cochineal pigment product.
(1)在工艺路线筛选的基础上，首次将响应面法(RSM)应用于胭脂虫红色素的提取工艺中，通过响应面方法对试验结果进行分析得到最佳提取条件。通过提取方法和溶剂筛选试验确定以含水乙醇为提取溶剂、回流法提取为提取胭脂红色素的制备工艺路线。通过单因素实验得知温度、提取时间、乙醇浓度对提取效果有较大影响，液料比和提取次数影响较少，在后续研究中取值为：液料比确定为20：1，提取次数确定为3次。通过响应面实验及回归分析，确定了用含水乙醇为溶剂提取胭脂虫红色素的最佳工艺参数为：温度77℃、乙醇浓度50％、每次提取时间1.50h，每次提取液料比为20：1、提取3次。该工艺的提取率可达到17.62％(胭脂红色素g／g胭脂虫)。
(2)以酶法水解致敏杂蛋白为理论基础，探索了酶水解胭脂红色素粗提液中蛋白的工艺路线和工艺过程工艺条件的优化。通过四种酶对色素粗提液中的杂蛋白的水解效果比较，选择木瓜蛋白酶为本次实验的水解用酶。通过单因素及正交实验确定了木瓜蛋白酶水解的最优条件：加酶量3％，酶解时间为5h，水解温度为50℃，水解时溶液pH值为6，水解率为8.21％。
(3)研究了大孔树脂法富集、纯化胭脂虫红色素工艺过程，通过对影响吸附洗脱过程中各因素的研究，确定了大孔树脂分离纯化胭脂虫红色素酶解液的优化工艺条件，得到了纯度较高的胭脂虫红色素产品。通过静态吸附实验表明，AMBERLITE XAD 7对胭脂虫色素酶解液分离纯化工艺过程是一种理想的的吸附树脂，具有吸附容量大、解吸性能好等特点。通过对影响吸附洗脱过程中各因素的研究，得到了吸附过程优化工艺条件：a．AMBERLITE XAD 7的吸附容量为24.90U／g；b．吸附条件：色素酶解液的上柱液浓度为30U／g，吸附流速为1.5mL／min；c．洗脱条件：用3柱体积40％的乙醇。通过对最终产品的SDS-PAGE凝胶电泳和紫外扫谱分析，产品中已基本检测不到有致敏蛋白存在，且与标准品的质量接近。
本论文研究结果对胭脂虫红色素的工业化放大实验以及该技术的推广利用打下了一定的理论基础，起到一定的推动作用，可为同类研究提供一定的借鉴和参考。
This subject use cochineal as raw material, red pigment composition of the study, on the extraction and purification systems-depth study. Main contents include:
(1) This study is the first response surface method (RSM) used in the cochineal pigment extraction process. Through RSM, the best method of extraction is found. Through responsing surface methodology and regression analysis, the desired conditions are concluded: 77℃of the temperature,50% of the alcohol concentration, 1.5 hours of the total extracing time, thrice ,1:20 of the ratio of material to alcohol.The present results showing that the extraction rate was 17.62%,recovery rate was 98.80%.
(2) Set enzymatic hydrolysis of proteins as theoretical foundation, studied the process optimization conditions of the enzymatic hydrolysis of protein in the cochineal pigments extraction.
(3) Studies macroporous resin concentration, purification cochineal pigment conditions. Study elution process of the factors which affecting the adsorption, determine the optimum conditions of macroporous resin purification cochineal pigment. Using this method, gain high purity cochineal pigment product.
引文
[1] 杨合超．谈谈食品重要添加剂—天然食用色素开发概况[J]．添加剂．2005，1：17-19．
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[4] 蔺定运，食用色素的识别与应用[M]．北京：中国食品出版社，1987．
[5] 孙庆杰，丁宵霖，天然食用色素的特征、功能及应用技术[J]．中国食品用化学品，1997(5)：21-24．
[6] 赵桂红，蓝靛果天然色素提取、纯化条件及稳定性研究[D]．东北农业大学，2003．6．
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