采用超声波法提高胡萝卜汁中的β-胡萝卜素含量

蛰墼 血 塑 —————————————一 采用超声波法提高胡萝b汁中的p．胡萝b素含量 朱秀灵 车振明 唐 洁 代 娟 胡雪梅 (西华大学生物学院，成都，610039) 摘 要 探讨了超声波作用对胡萝 汁中0一胡萝 素含量的影响。结果表明，超声波输出功率 400W、超声时间4 S、1"7歇时间3 S、总工作时间6min、料液比(g：mL)1：3、超声温度 40*(2的条件下， 其影响效果显著。 关键词 超声波，胡萝 ，胡萝 汁， 胡萝 素 超声波是在弹性介质中传播的一种振动频 率高于声波(20 kHz)的机械波，能产生并传递 强大的能量，给予媒质(如固体小颗粒或团聚 体)极大的加速度。当颗粒内部接收的能量足 以克服固体结构的束缚能时，固体颗粒(或团聚 体)被破碎(或解聚)，从而促进细胞内有效成分 的溶出；这种能量作用于液体，振动处于稀疏状 态时，液体会撕裂成很小的空穴，这些空穴一瞬 间即闭合，闭合时产生高达几十个大气压的瞬 间压力，即称为空化现象。这种空穴现象可细 化各种物质以及制造乳溶液，加速细胞内有效 成分的溶出。另外，超声波的次级效应，如机械 振动、乳化、扩散、击碎法、化学效应等也能加速 细胞内有效成分的扩散释放并使其充分与溶剂 混合，便于提高l1，2 J。 超声波作为一种新的技术，在食品工业中 逐渐得到广泛应用。Wang(1981)等_3 J利用超 声波法(超声波功率550 W，频率 20 kHz)从大 豆中提取蛋白质，提取率明显提高。Mason (1994)等_4 J应用超声波提取茶叶中固形物，提 取率提高了20％。于淑娟等 (1996)对真菌 多糖的超声波催化酶法提取的机理、优化、 降解产品的组分和结果进行了系统的研究，其 结果表明与传统工艺相比，超声波催化酶法提 取操作简单，提取率高，反应过程无物料损失， 无副反应发生。近年来，超声波提取技术、超声 波催化反应技术的研究应用更是越来越广泛。 本试验就是以黑田五寸胡萝 b为原料，主要探 索超声波法提高胡萝 b汁中B一胡萝 b素含量的 最佳工艺条件。 1 试验与方法 1．1 试验材料与设备 1．1．1 试验材料 胡萝 b(黑田五寸)，购于成都家乐福超市； 丙酮，石油醚(沸程 30～60℃)，无水硫酸钠， Na3PO4，Na2HPO4，焦磷酸钠，柠檬酸，Vc均为 国产分析纯；G一胡萝 b素标准品 (纯度≥ 82．35％)；天津市光复精细化工研究所新华滤 纸(定性)，快速或中速101号。 1．1．2 试验设备 玻璃层析缸；F755B型紫外分光光度计，上 海精密科学仪器有限公司(分析仪器总厂制 造)；JJ一2组织捣碎匀浆机，富华电器有限公司； 点样器或微量注射器 100t~L；JY92一II D型超声 波细胞粉碎机，宁波新芝科器研究 1．2 试验方法 胡萝b清洗、复合磷酸盐溶液(料液比为1 g：3 mL，85℃，保持 3 min)去皮后，切成 3～5 mm薄片，沸水热烫 3 min(料水比为 1 g：2．5 mL，水为含 0．5％柠檬酸和 0．3％Vc的混合 液)，趁热，打浆成匀浆状。取冷却后的浆液做 超声试验。超声过程中，温度采用水浴控制。 并分别测定超声波作用前后胡萝 b浆液中B一胡 第一作者：硕士研究生(车振明为通讯作者)。 *四川省教育厅自然科学基金重点资助项目(No．川教计 2003A128·西华大学0325171) 收稿时间：2004—05—10，改回时问：2004—06—09 (17) 维普资讯 http://www.cqvip.com 萝 卜素含量。 1．3 测定方法 1．3．1 l3一胡萝卜素含量 纸层析法_6 J，G一胡萝 卜素提取液浓缩后定 容至5mL，点样体积为0．1mL。 1．3．2 G一胡萝卜素标准曲线的绘制 取G一胡萝 卜素标准使用液(50 ffg／mL) 1．00、2．00、3．00、4．00、6．00、8．00mL，分别置 于100mL具塞锥形瓶中，按样品测定步骤进行 操作。点样体积为0．1mL，标准曲线各点胡萝 卜素含量依次为1、2、3、4、6、8 fig。为测定低含 量样品，可在0至1 g之问加做几点。以胡萝 卜素含量为横坐标，以吸光度为纵坐标绘制标 准曲线(见图1)。 g 善 l 2 3 4 5 6 7 8 9 一 胡萝h素含量／／tg·mL 图1 B-胡萝 b素含量标准曲线 1．4 胡萝l-素含量计算 胡萝卜汁中胡萝卜素(以』3一胡萝卜素计)含 量(fig／g)=c× V2× 1 式中：c，测定用胡萝卜汁中胡萝 卜素含量 (ug)；Vl，点样体积(mL)；V2，石油醚提取后定 容体积(mL)；W，测定用胡萝 卜汁的质量(5 g)。 2 试验结果 2．1 ．胡萝l-素标准曲线图及线性回归方程 以G一胡萝 卜素含量为横坐标，吸光度为纵 坐标，用origin 6．1软件作线性图(见图1)。 线性回归方程为：C=一0．111 78+11．787 25XA R=0．983 13 式中：c，测定用胡萝 卜汁中胡萝 卜素含量 (18) (ttg／mL)；A，吸光度值。 从线性回归方程看出，胡萝 卜汁液中G一胡 萝卜素含量(或者浓度)与吸光度值成正相关。 所以在同等条件下，吸光度值的大小反映了汁 液中G一胡萝 卜素含量的高低。本试验为了方便 比较，以吸光度值大小来确定胡萝 卜汁液中G。 胡萝 卜素含量的高低。 2．2 超声波输出功率对胡萝I-汁中l1．胡萝I- 素含量的影响 取相同体积的胡萝 卜浆液9份，分别采用 200 250 300 350 400 450 500、550、600W 的 超声波输出功率进行处理，超声时间均为3 S， 间歇时问为2 S，总工作时间为2．5 min，温度控 制在40℃以下。所测得的吸光度值与超声波 输出功率关系如图2所示(模坐标0对应点为 空白对照)。 0 1 ) 2fX) 3【H) 400 ,5OO 600 超声波输出功率 ／W 图2 超声波输出功率对胡萝 汁中 胡萝 b素含量的影响 图2表明，当超声波输出功率为400W时， 胡萝 卜汁中G一胡萝素含量最高。若超声波输出 功率减小或者增大，汁液中G一胡萝 卜素含量都 会降低。超声波输出功率反映了超声波能量的 大小，与胡萝 卜细胞壁的破碎程度有关。超声 波输出功率增大，有利于液体中空穴的形成，产 生更多的空化泡，使细胞结构破坏，便于细胞内 G一胡萝 卜素的释放。但超声波输出功率达到 400W时，再增大超声功率，G一胡萝 卜素含量不 再增加，反而会有所下降(但比空白对照的G一胡 萝 卜素含量高)，可能是由于产生大量热导致G一 胡萝 I-素降解。 2．3 超声时间对胡萝l-汁中 ．胡萝l-素含量 ＼ 一 一 一 ＼ 一 ＼ 一 2 0 8 6 4 0 ㈣ ㈣ ㈨0 维普资讯 http://www.cqvip.com 的影响 取相同体积的胡萝 卜浆液9份，超声时间 分别设为1、2、3、4、5、6、7、8、9 S，间歇时间均为 2s、超声波输出功率均为400 W、总工作时间均 为2．5 min，温度控制在40℃以下进行超声波 处理，试验结果如图3所示(横坐标0为空白对 照)。 言 善 曼 () 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 超声时间，s 图3 超声时I司对胡萝 汁中B一胡萝 素 含量的影响 图3结果表明，超声时间为4 S时，胡萝 卜 汁中I3一胡萝卜素含量高。超声时间反映超声波 作用时间的长短，但从图3还可看出，并不是超 声时间越长作用效果越明显，它也有最适值。 2．4 间歇时间对胡萝卜汁中 胡萝卜素含量 的影响 取相同体积的胡萝 卜浆液8份，超声时间 均为4S，超声波输出功率均为400W，温度控制 在40℃以下，间歇时间分别调整为1、2、3、4、5、 6、7、8 S。超声波作用结果见图4(横坐标 0为 空白对照)。 E 量 0 1 2 3 4 5 6 7 8 间歇时间，s 图4 间歇时间对胡萝 汁中 B-胡萝 素含量的影响 从图4可以看出，间歇时间为3 S时，胡萝 卜汁液中8一胡萝 卜素含量最高，且随着间歇时 间的延长，所得汁液中8一胡萝 卜素含量增加量 (与未经超声波处理的浆液相比较)越来越低。 2．5 总工作时间对胡萝卜汁中p．胡萝卜素含 量的影响 取相同体积的胡萝 卜浆液 9份，超声时间 均为4S，超声波输出功率均为400W，间歇时间 均为3 S，温度控制在40℃以下，总工作时间分 别为1、2、3、4、5、6、7、8、9min。结果如图5所 示(横坐标0为空白对照)。图5结果表明，总 工作时间为6 min时超声波作用效果最好。 幽15_／／ ＼ 三o"1 ／＼ 皂【J．{ ／／ ＼ ／／／ ＼ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 l0 总上作时I'ul／min 图5 总工作时I明对胡萝 汁中 8．胡萝卜素含量的影响 总工作时间一定，间歇时间和超声时间的 长短决定了超声次数，图3～图5可以看出，多 次短时超声处理有助于提高胡萝 卜汁中8一胡萝 卜素含量。 2．6 料液比对胡萝卜汁中 胡萝卜素含量的 影响 取相同体积的胡萝 卜浆液8份，超声波输 出功率为400W，超声时间为4 S，间歇时间为3 S，总工作时间为6min，料液比对胡萝 卜汁中j3一 胡萝 卜素含量的影响结果见图6(横坐标0为 料液比1 g：2 mL的空白对照)。 料液比影响汁液的粘稠度，从而会影响超 声波在液体中的空化效应。从图6可以看出， 随着料液比的增大，所测的吸光度值增大，当料 液比增大到一定值(图6中料液比为 1 g：3 mL)时，吸光度值不再增加，若再增大料液比， 吸光度值会下降。这是因为一定浓度的汁液有 利于空化效应的产生，但汁液浓度太低，8一胡萝 卜素被大量稀释，从而影响吸光度值的高低。 (19) 9 8 7 6 S 4 3 2 l i l l l ㈨㈨㈨㈨㈨㈨㈨㈨㈨ 6 S 4 3 2 ¨n n 0 维普资讯 http://www.cqvip.com g 量 0．24 022 0．20 O．18 0l6 ()14 O．12 0l0 0 l：2 l：2_ ：3 1：3．5 1：4 l：4。。。l：5l：5 5 料液比(g：mL) 图6 料液比对胡萝卜汁中 胡萝 卜素 含量的影响 2．7 超声温度对胡萝b汁中 胡萝b素含量 的影响 超声温度的高低对胡萝 卜汁中B一胡萝 卜素 含量有较大的影响，试验发现在其他条件不变 的情况下，随着超声波作用温度的升高，吸光度 值越大。升高到一定温度(约40℃)时若继续 升高温度，吸光度值增加量逐渐减缓。但胡萝 卜汁液颜色变深，主要是红色加重。为了避免 B一胡萝卜素发生其他不良变化，所以试验时超 声温度控制在40℃以下为好。 上述试验结果表明，超声波输出功率400 w、超声时间为4 S、间歇时间3 S、总工作时间6 rain、料液比1 g：3 mL、超声温度40℃时，所得 汁液中B一胡萝 卜素含量最高。 3 结 论 (1)超声波法提高胡萝 卜汁B一胡萝 卜素试 验结果表明，超声波输出功率400 W、超声时间 4S、间歇时间3S、总工作时间6rain、料液比1 g： 3 mL、超声温度40℃时，所制得的胡萝 卜汁中 B一胡萝 卜素含量高。 (2)试验中发现，在不同的超声波处理条件 下，B一胡萝 卜素含量增加量不同，最高增加量可 达 119％。所以，可以确定超声波作用对于提高 胡萝卜汁中p胡萝卜素含量是一种有效方法。 参 考 文 献 1 林 影，高大维，梁 宏等 ．微超声波对脆壁克鲁 微氏酵母菌糖酶生产的作用[J]．华南理工大学学 报(自然科学版)，1997，25(10)：110～114 2 黄东亮，黄小玲 ．超声波提取颠茄草有效成分莨菪 碱的技术[J]．中国药业，2002，11(10)：58～59 3 Wang L C．Soybean protein agglomeration：promotion by ultrasonic treatment[J]．J Agric Food Chem， 1981，29：177～180 4 Mason T J，Zhao Y．Enhanced extraction of tea solids using uhrasound[J J．Ultrasonics，1994，32：375～377 6 于淑娟 ．超声波催化酶法提取灵芝多糖[D]．华南 理工大学硕士学位，1996 7 大连轻工业学院等八大院校编 ．食品分析[M]．北 京：中国轻工业出版社，1994 Study on Ultrasonic Technology to Improve Extraction of p-Carotene in Carrot Juice Production Zhu Xiuling Che Zhenming Tang Jie Dai Juan Hu Xuemei (College of Bioengineering，Xi Hua University，Chengdu，610039) ABSTRACT In this paper，the effect of ultrasonic in improving the extfaction of —carotene from car— rot was studied．The research showed that the optimal conditions were as follows：the output power of ultrasonic being 400W ，the treatment time of ultrasonic being 4s，the intermission time of ultrasonic being 3s，total time of ultrasonic being 6min，the ratio of material tO liquid being 1：3，the treatment temperature being 40℃ ．Under these conditions the effect of ultrasonic treatment was significant． Key s ultrasonic，carrot，carrot juice，p—carotene (20) 维普资讯 http://www.cqvip.com