姓名

刘明月

学号

16403311

专业

食品质量与安全

指导教师

王岁楼

课题名称

橘子皮类胡萝卜素提取方法的筛选及工艺条件优化研究

课题性质

radic; 基础研究 应用课题 设计型 调研综述 理论研究

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

1. 研究背景

类胡萝卜素（carotenoids）是自然界中广泛存在的一类天然色素，也是人类膳食中分布广泛的一种成分，起源于叶绿体以及植物、藻类和光合微生物中的有色体 [1]。类胡萝卜素是人体内维生素A的主要来源之一,具有抗氧化、免疫调节、抗癌、延缓衰老等功效。类胡萝卜素来源广泛,普遍存在于动物、高等植物、真菌、藻类 [2]。有些类胡萝卜素可以作为维生素A的前体来改善视力，还有清除自由基、延缓衰老、增强免疫功能等多种功效。另外，也可以作为食品、化妆品的天然着色剂 [3]。研究表明，类胡萝卜素的抗氧化和抗炎活性较好，具有增强免疫力 [4]、抗癌、预防心血管疾病、保护视觉和防止老年性黄斑变性等功能 [5],是一种极具发展前途的功能性天然色素，可作为抗氧化剂、着色剂、膳食补充剂等用于食品和调味品中 [6]。

橘子是芸香科柑橘属的一种水果，橘子树分枝较多，枝扩散或略下垂，刺较少。橘子通常扁圆形至近圆球形，果皮甚薄而光滑，或厚而粗糙，淡黄色、朱红色或深红色，甚易或稍易剥离。橘子皮中含有多种活性物质，其中橘皮多糖具有多种生理活性，如抗肿瘤、抗氧化、降血糖作用、调节机体免疫等。橘皮中黄酮类化合物具有抗氧化、抗癌、预防心血管疾病及抗菌和抗病毒作用。果胶大量存在于橘皮中，是提取商品果胶的优质原料，以至于全世界70%的果胶原料都取源于橘皮。且橘皮中含有大量天然色素，其中叶黄素、玉米黄素数量远超果肉中的含量，主要用于生产天然类胡萝卜素 [7-9]。

对于不可食用的橘皮资源来说，充分有效利用橘皮产生价值对我国经济发展具有重要意义。因此，如何高效充分地利用橘皮资源，扩大其产品用法途径，提高产能效应，对我国可持续发展具有重要意义，发展既环保又高效的橘子皮类胡萝卜素提取分离方法具有重要意义。

1. 拟解决问题

本研究旨在对橘子皮原料比较预处理方法，通过优化实验研究提取温度、溶剂、时间、料液比等因素对橘皮中类胡萝卜素提取效果的影响，并确定提取橘子皮中类胡萝卜素的最佳工艺，为橘子皮的粗提取物的后续研究提供条件。较高提取率和高提取效率是超声波辅助提取的突出特点，试验以橘子皮为原材料，通过超声波辅助提取技术设计正交试验对橘皮中类胡萝卜素的提取工艺进行优化改良，为实现橘子皮资源的充分利用提供依据。

三．研究手段及实验方法

3.1研究手段

3.1.1超声波辅助提取法

超声波是超过20 k Hz频率的声波，近年来，超声技术因其加工效率高，可控性好，成本低等优点而在食品加工领域得到了广泛的关注 [10]。超声在提取领域应用的本质是利用独特的空化效应，提高胞内目标活性成分的分子运动能力，提高扩散效率，实现提取目的。空化效应产生的瞬时高压和瞬时压缩，对细胞壁造成物理损伤，从而使胞内物质外流，以此来提高目标提取率 [11]。

3.1.2紫外可见分光光度法

紫外可见分光光度法是按照物质分子对波长为200-760nm这一范围的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量的分析方法,其定量依据为光吸收定律, 即朗伯-比耳定律 (Lambert-Beer) ，指一束平行单色光通过均匀、非散射的吸光物质溶液时, 在入射光波长、强度以及溶液温度等保持不变的时候, 该溶液的吸光度A与其浓度C成正比 [12]。分光光度法 (spectrophotometry, SP) 是利用类胡萝卜素分子所具有的较长共轭双键体系 (发色团) 使其在紫外-可见光区有强吸收峰, 可根据最高峰位置、吸收光谱形状和光谱精细结构等信息对类胡萝卜素进行定性定量分析 [13]。

3.2实验方法

3.2.1样品提取

用分析天平称取 5.0 g 橘子皮放于干燥的烧杯中，按照预定的料液比分别加入一定量的提取溶剂，超声提取20min，再放于一定温度下恒温水浴锅中加热一定时间，用真空泵抽滤取得滤液，即类胡萝卜素溶液，备用。

3.2.2确定样品溶液的稀释倍数

由于紫外分光光度计的线性范围一般在 0.2 ～ 0.8，每个因素试验中先分别取未经稀释的色素溶液以提取溶剂做空白测吸光度值，看是否落在此范围内，如均落在此范围则直接测试。反之，则取吸光度值最大组的适量类胡萝卜素溶液，逐渐加入提取试剂测试吸光度值直到落在此范围内，而且还应当确保按此稀释倍数配置后吸光度值最小组的吸光度也落在此范围内，则此组试验其他所有待测液均按此稀释倍数进行配置。

3.2.3 类胡萝卜素含量的测定及计算方法

以浸提溶剂做空白，在波长 430 nm 处测定吸光度，根据以下公式计算类胡萝卜素含量:类胡萝卜素含量( X) = A times; V times; F times; 100 /m/2 500 times; 100式中，X 为样品中类胡萝卜素含量( mg /kg) ; 类胡萝卜素在最大吸收光波长下的吸光值即是 A; V 是类胡萝卜素提取液的体积( mL) ; F 为测定吸光度时类胡萝卜素萃取液的稀释倍数; m 为所称取的橘子皮样品的质量( g) ; 2 500 为在最大吸收光波长下 1% 类胡萝卜素的吸光系数的平均值 [14]。

3.2.4单因素试验

该试验对影响橘子皮中类胡萝素卜提取效率的几个因素分别进行试验。在其他条件不变的情况下，分别改变溶剂( 石油醚、丙酮、95% 乙醇) 、料液比( 1∶ 3、1∶ 4、1∶ 5、1:6、1:7g /mL) 、浸提温度( 40、50、60、70 ℃) 、浸提时间( 30、40、50、60 min) ，考察各因素对类胡萝卜素提取效率的影响。

3.2.5设计正交试验

通过对单因素实验结果分析，选择最适的提取溶剂，选取料液比、浸提温度、浸提时间3个因素，进行正交试验，根据试验结果分析，对提取橘子皮中类胡萝卜素的影响因素进行排序，经过分析得出提取的最有条件。

四．参考文献

【1】聂梅梅,张钟元,刘春泉,李大婧.热风干燥对不同原料中类胡萝卜素保留率的影响[J].现代食品科技,2019,35(03):177-185 117.

【2】毕可海,孙玉奉,张伶俐,聂小伟,张玉清.海带中类胡萝卜素提取工艺条件[J].食品工业,2020,41(01):30-34.

【3】蒋耀瑛,霍湘芸,董子钰,范晓越,黄志伟,王岁楼.红叶石楠提取类胡萝卜素的工艺条件研究[J].农产品加工,2020(01):29-31 36.

【4】Luis Eduardo Ordoacute;ntilde;ez-Santos, Lina Ximena Pinzoacute;n-Zarate, Luis Octavio Gonzaacute;lez-Salcedo. Optimization of ultrasonic-assisted extraction of total carotenoids from peach palm fruit ( Bactris gasipaes ) by-products with sunflower oil using response surface methodology. 2015, 27:560-566.

【5】Kaulmann Anouk, Bohn Torsten. Carotenoids, inflammation, and oxidative stress--implications of cellular signaling pathways and relation to chronic disease prevention.. 2014, 34(11):907-29.

【6】赵丽琴，彭黔荣，李剑，等．胡萝卜中beta;-胡萝卜素提取方法研究进展[J]．中国调味品，2018,43(7):158-165.

【7】孙红彦. 橘子皮提取物的制备工艺及抗肿瘤作用研究[D].天津科技大学,2016.

【8】林晓红,陈申如.千层金叶片类胡萝卜素的提取优化工艺参数研究[J].热带作物学报,2015,36(5):991-997.

【9】张经诚,黄雪.天然胡萝卜素的提取及性能研究[J].广州化工,2019,47(21):88-90 98.

【10】王丹丽,马晓彬,王文骏,邹明明,丁甜,刘东红.高频超声波及其在食品工业中的降解改性研究进展[J].食品科学,2016,37(21):279-284.

【11】李小玉,肖丽凤,杨懋勋.超声萃取-超高效液相色谱法快速测定烤烟中的类胡萝卜素[J].化工时刊,2019,33(12):10-13.

【12】顾燕平.紫外可见分光光度计在食品检测中的应用[J].轻工科技,2013,29(03):94 126.

【13】何卿,孙国峰,林秦文,李晓东,张金政.植物类胡萝卜素提取与分析技术研究进展[J].植物学报,2018,53(05):700-709.

【14】赵艳,周强,杨青松.正交试验设计在大红菇类胡萝卜素提取工艺中的应用[J].南方农业学报,2013,44(10):1705-1709.

【15】黄梦竹. 橘皮有效成分提取及关键技术研究[D].东北农业大学,2018.

【16】邓涛. 柑橘皮色素的提取工艺优化与稳定性研究[D].湖南农业大学,2014.

【17】吴亚琼. 柑橘皮黄酮提取、纯化和抗氧化性研究[D].西北农林科技大学,2008.

学生签名： 年 月 日

指导教师意见：

指导教师签名： 年 月 日

所在教研室审查意见：

负责人签名： 年 月 日