科研基本方法结课作业-紫色马铃薯花青素的提取纯化及特性研究

科研基本方法课程作业—紫色马铃薯花青素的提取纯化及特性研究学院：食品科学与工程学院班级：食工...班姓名：....学号：.....合作人：....任课老师：.....完成日期：2013年6月28日目录1立项依据……………………………………………………………………………11.1研究意义………………………………………………………………………11.2国内外现状…………………………………………………………………12研究内容…………………………………………………………………………22.1研究内容及目标……………………………………………………………22.2关键问题及研究方法……………………………………………………32.3技术路线………………………………………………………………………32.4可行性分析……………………………………………………………………42.5项目特点及创新之处………………………………………………………42.6年度计划及预期结果………………………………………………………43研究基础和工作条件…………………………………………………………54经费预算……………………………………………………………………………55参加人员……………………………………………………………………………56协作单位……………………………………………………………………………511立项依据1.1研究意义紫色马铃薯是集食用、营养、保健、观赏于一身的彩色马铃薯新品种，除具有细腻、香、面的上佳品质外，还有色泽鲜艳的独特外观，有预防癌症、美容等功效。它富含花青素，是良好的天然色素资源，具有广阔的开发前景。花青素对致癌物质有抑制作用，增强人体免疫力，延缓衰老，增强体质，增强视力，是纯天然的抗衰老的营养补充剂。现在花青素的提取的方法很多，但对其进行纯化的研究却相对较少，而且在不同原料中提取纯化花青素所用的最佳工艺方法有所不同。最佳工艺方法和具体的工艺参数还有待研究。为紫色马铃薯的开发利用提供理论依据，具有重大意义。1.2国内外现状目前，国内外对紫色马铃薯的研究多侧重于栽培推广上，对其进行功能特性的研究却很少见，紫色马铃薯与普通马铃薯相比一个最重要的部分便是含有花青素。花青素，又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属黄酮类化合物。也是植物花瓣中的主要呈色物质，水果、蔬菜、花卉等五彩缤纷的颜色大部分与之有关。在植物细胞液泡不同的pH值条件下，使花瓣呈现五彩缤纷的颜色。在酸性条件下呈红色，其颜色的深浅与花青素的含量呈正相关性，可用分光光度计快速测定，在碱性条件下呈蓝色。花青素的颜色受许多因子的影响，低温、缺氧和缺磷等不良环境也会促进花青素的形成和积累。至今国内市场上还没有花青素纯品，所以提取高纯度的花青素对花色苷类色素的深入研究与开发提供必备的表征条件和理论依据，并且有助于它的工业利用。附参考文献：【1】廉玉姬，夏霖，林光哲，《临沂师范学院学报》，“紫色马铃薯Boravalley花青素的提取与含量的测定”2009年31卷，第6期【2】杨玲，刘利军，蒙春梅，《食品研究与开发》，“紫罗兰马铃薯花青素的提取及稳定性研究”2009年30卷，第6期【3】赵宇瑛，张汉锋，《安徽农业科学》，“花青素的研究现状及发展趋势”，2005年第5期2【4】陈红波，徐保明，《食品研究与开发》“壁材组成对原花青素微胶囊化的影响”2010年9月第31卷第9期【5】张文佳，张昊琛，鲍康胜+，范广伟，《安徽农业科学》“黑米花青素提取与纯化工艺研究”2011，39(36)：22561—22563【6】魏蕾，吕佳飞，李志洲《化工科技市场》“花青素的提取、分离与纯化方法的研究进展”2010年2月第33卷第2期【7】徐美玲，赵德卿，《添加剂》“蓝莓花青素的提取及理化性质的研究”2008年9月第29卷第9期【8】房岩强，刘建垒，赵丽，李恬，宋晓庆，唐晓珍《中国粮油学报》“紫色马铃薯花色苷的浸提工艺研究”2009年8月第24卷第8期【9】李浩明，高蓝《中国食品添加剂》“紫甘薯色素的提取工艺与性质研究”2003NO.4【10】王辉宪a，马玉美a，罗启枚a，谢聃a，刘东波b，熊兴耀b*《湖南农业大学学报(自然科学版)》大孔树脂对刺葡萄籽中原花青素的纯化2012.2第36卷第2期2研究内容2.1研究目标及内容2.1.1研究目标用超声波破碎法将紫色马铃薯中的花青素以最高效的工艺提取出来，用大孔树脂法将其纯化，为花青素的提取纯化提供合适的原料及其工艺参数；研究纯化后的花青素的特性（pH、氧、氧化剂、亲核剂、酶、金属离子、温度、光照对花青素的影响）。2.1.2研究内容(1)提取花青素溶剂的选择在常用提取剂：纯水、柠檬酸、盐酸、乙醇或提取剂相组合中采用单因素试验得到最佳提取剂(2)花青素的最佳提取工艺条件在得到最佳提取剂的基础上采用超声波破碎法，通过对其温度、时间、提取剂中3酸的浓度、液固比等可能影响花青素提取率的因素进行研究，从而得出花青素的最佳提取工艺。(3)花青素的纯化最佳树脂的选择，采用大孔树脂法对（2）中所得花青素进行分离纯化，并研究影响花青素稳定性的因素，以找到花青素最稳定的储存条件。(4)花青素特性研究研究pH、氧、氧化剂、亲核剂、酶、金属离子、温度、光照对花青素的影响。2.2关键问题及研究方法2.2.1拟解决的关键问题(1)花青素是一种多酚类化合物，化学性质活泼，怎样以最大提取率对它进行提取及对所得花青素提取液进行干燥，方法的选择显得尤为重要。(2)纯化过程中树脂的选择，影响因素的分析及通过正交试验确定纯化工艺参数纯化过程中树脂的选择，洗脱速度的控制。(3)花青素稳定性问题。花青素稳定性不好，对pH、氧、氧化剂、亲核剂、酶、金属离子、温度、光照等十分敏感，大大限制了它的使用价值。研究出每种影响因素对花青素的影响，有利于保存及开发利用。2.2.2研究方法(1)正交试验通过正交试验确定吸附、解吸条件。吸附条件：用不同的吸附时间，不同PH的溶液，不同的用料比(树脂/花青素溶液),采用L16（43）设计正交试验，确定吸附最佳条件组合。解吸条件：用不同的洗脱剂（乙醇）浓度，不同的洗脱剂PH，不同的洗脱时间，采用L16（43）设计正交试验，确定解吸的最佳条件组合。(2)单因素试验通过单因素试验考察纯化过程中的上柱速率对吸附率和解吸率的影响，及选择出最佳树脂。2.3技术路线(1)原料预处理紫色马铃薯实验材料—洗净—切成薄片—真空干燥至恒重—粉碎后过60目筛—避4光保存(2)花青素提取紫色马铃薯粉—加提取剂溶解—恒温水浴—取出后在冰上冷却—超声波破碎仪破碎—恒温水浴—离心—取上清液(3)花青素纯化上清液—吸附—洗脱—乙醇回收—减压蒸馏-真空干燥(4)花青素特性研究分别研究PH、温度、氧化剂、还原剂、金属离子对紫色马铃薯花青素稳定性的影响，用分光光度计测其吸光度值。2.4可行性分析本实验所需原料紫色马铃薯在市场上易买到，实验所需的各种试剂都能够买到，学校实验室中具备我们实验所需的各种仪器，同时在老师的指导下可顺利进行实验。2.5项目特点及创新之处(1)提取花青素的原料上我们选用的是紫色马铃薯，这是一种马铃薯的新品种，在风味、营养素上都优于普通马铃薯，其花青素的含量较高。(2)目前花青素的提取纯化过程中干燥方法多采用喷雾干燥，由于喷雾干燥过程有高温处理过程，一定程度上将导致花青素的损失。整个研究过程我们将采用真取出后在冰上冷却真空干燥至恒重加提取剂溶解紫色马铃薯粉粉碎后过60目筛切成薄片洗净紫色马铃薯实验材料乙醇回收恒温水浴减压蒸馏吸附、洗脱取上清液恒温水浴、离心超声波破碎仪破碎真空干燥花青素稳定性研究5空干燥来减少花青素的的损失。(3)首次将紫色马铃薯中花青素进行纯化。2.6年度计划及预期结果2.6.1年度计划2013.7-2013.8查阅相关中英文文献，完善实验方案，工艺方案的确定及实验研究，分析各种相关试验数据2013.8-2013.9实验材料准备2013.9-2013.10紫色马铃薯花青素的提取，通过查阅文献、实验确定其工艺参数2013.11-2014.2花青素纯化过程中树脂的选择、静态吸附解吸实验2014.3-2014.4花青素纯化过程中动态吸附、解吸实验2014.5中期成果总结汇报及后期实验材料、试剂准备2014.6-2014.8紫色马铃薯花青素理化特性研究2014.9实验总结，论文撰写2014.10结题答辩2.6.2预期结果通过试验得出紫色马铃薯花青素的提取纯化的最佳工艺方法及具体的工艺参数，为紫色马铃薯的开发利用提供理论基础。3研究基础和工作条件目前为止学习了无机及分析化学，有机化学，物理化学，生物化学，食品化学，食品微生物，并且做了相应的实验，对实验设备有了大致的了解，基本的实验方法也已经掌握。并且我们还选修了科研基本方法，懂得了如何去查阅文献获取有效信息，以及如何去设计、开展实验。设备条件:电子分析天平、Branson超声波破碎仪S-150D、高速离心机、恒温水浴锅、FW80型微型高速万能式样粉碎机、紫外线分光光度仪、PH计、秒表、真空干燥机、玻璃层析柱，减压蒸馏装置。64经费预算实验材料费：1500（原料及试剂）科研基本费：1000其他：5005参加人员......6协作单位..................