电子科技大学中山学院学生科技创新活动 结题报告

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电子科技大学中山学院学生科技创新活动

作品名称：系全称：作者：类别：结题报告

化学与生物系

03自然科学类学术论文

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中山家口红心鸡蛋色素提取

结题报告

一

作品简介

β-胡萝卜素是类胡萝卜素家族的典型代表，同时是一种比较昂贵的天然色素，有其特殊的营养保健作用，是目前国际市场上颇受欢迎的产品，具有非常广阔的市场前景。美国药品和食品管理局（FAD）确认其安全，批准用作食品、化妆品和药品的直接成分。类胡萝卜素是自然界广泛存在的天然色素，包括一类碳氢化合物及它们的氧化衍生物，它们由8个类异戊二烯单位组成。现代生物医学及流行病学研究表明：类胡萝素的功能不仅仅限于生物赋色、光合作用中的光能利用、光损伤保护等，它们对人类和动物具有重要的保健防病功能，如清除自由基、免疫调节、防治眼病、抑制肿瘤或抗癌等。胡萝卜素的来源有绿色蔬菜和黄色的，橘色的水果，也有蛋黄。中山特产家口红心鸡蛋的蛋黄比一般的要红，不但来源丰富、易得，价格也比较便宜。若能用简单经济的提取分离方法，从其中提取出类胡萝卜素，并能应用于工业生产上，就能减低生产成本、提高经济效益，以发展中山的特色产业。

现有的β-胡萝卜素的生产技术有：微生物发酵生产，但生产工艺繁琐；代谢工程和转基因技术，虽然大幅度提高了天然生物中胡萝卜素的生物合成量。但随着毒理学和分析技术的不断发展，人们逐渐认识到化学合成的类胡萝卜素对人体的致癌作用，而且少量成分有毒。本实验的基本思路是：

1．蛋黄→半固体→各种有机溶剂→色素提取物（粗品）→浓缩→酸处理→皂化→不皂化物→抽提→浓缩→纯度较高的提取物→各方面应用的后续研究2.蛋黄→固体粉末→各种有机溶剂→色素提取物（粗品→色谱分析→纯化色素提取物通过实验得出最好的提取分离条件，大规模地应用于工业生产，既降低生产过程中对环境的要求，又减少仪器、溶剂的成本，从而降低生产成本，提高经济效益。

所得提取物经纯化后的物质，即类胡萝卜素有多种的适应性。保健方面：1.防止皮肤干燥、粗糙2.有效促进健康及细胞发育，预防先天不足3.有助于提高人体免疫力，预防感冒4.促进骨骼及牙齿健康成长5.改善生殖能力6.有助于良好的视觉功能7.预防胃、食道、肺和肝等癌症，预防心血管疾病和脑淤血8.治疗太阳过敏9.最新研究还表明，－胡萝卜素可能改善肺功能；食品方面：1.可作为禽畜饲料添加剂2.具有优良的着色性能，尤其适合添加在儿童食品中3.适合与油性产品和蛋白质类产品的开发

作品介绍：

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本研究试验简便、经济，对设备要求不高，适于大规模工业化应用生产。

目的与基本思路：

胡萝卜素的功能有多种功能：1.维生素A的前体2.治疗红细胞生成性原卟啉症光敏病3.有较强的抗氧化作用4.能增强机体的免疫作用5.具有良好的抗癌作用6.预防心血管疾病7.天然胡萝卜素植物油有增进食欲8.改善睡眠9.增强记忆10.加速伤口愈合11.防治气管炎12.咽炎的作用13.是安全有效的营养添加剂

但由于现有提取工艺繁杂，导致生产成本较高，本实验通过试验，探讨出简单经济的提取中山特产家口红心鸡蛋中蛋黄的类胡萝素的方法，高效的提取出所需物质，并希望能广泛应用工业化生产，从而降低成本，发展中山特色产业。

先进性：

目前β－胡萝卜素的生产方法有化学法、发酵法、直接提取法等几种方法。

1.化学合成法：以紫罗兰酮为原料，通过延长碳链法接上碳二位，将碳十四转变为碳十六，再接上碳三转变成碳十九醛，双分子的通过乙炔格利雅反应生成碳四十二醇，部分氢化、脱水、重排反应得到－胡萝卜素

2.微生物发酵提取法：菌种→种子培养→罐发酵→收集菌体→浸提→浓缩→脱胶→冷冻结晶→成品

3.直接提取法：直接从天然产物中用各种提取分离的方法得出-胡萝卜素

通过比较得知，直接提取法是提取-胡萝卜素最简单的方法。本试验采用的是直接提取法，并自此基础上，改进了鸡蛋的预处理，加入氩气或氮气等抗氧化剂，使其在冷冻干燥过程中，能够充分被磨成粉末；在纯化过程中，除了利用皂化在浓缩得到产品，还用色谱分析的方法进行分离，比较出最佳的分离提取条件。

价值与意义：

类胡萝卜素有很好的市场前景，它广泛被用于食品、保健品、医药、化妆品等领域。保健方面：1.防止皮肤干燥、粗糙2.有效促进健康及细胞发育，预防先天不足3.有助于提高人体免疫力，预防感冒4.促进骨骼及牙齿健康成长5.改善生殖能力6.有助于良好的视觉功能7.预防胃、食道、肺和肝等癌症，预防心血管疾病和脑淤血8.治疗太阳过敏9.最新研究还表明，β－胡萝卜素可能改善肺功能。

食品方面：1.可作为禽畜饲料添加剂2.具有优良的着色性能，尤其适合添加在儿童食品中3.适合与油性产品和蛋白质类产品的开发

还可以作为营养添加剂，而且可直接用于化妆品的生产。

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利用中山特有的家口红心鸡蛋为原料，探讨经济、高效的方法从中提取具有广泛用途、价格昂贵的类胡萝卜素。实用性强，具有实现从鸡蛋中提取有用色素的工业化生产潜在价值，增加农副产品鸡蛋的附加值，发展中山特色产业。

二实验过程

1实验原理

将未知物测定到光谱参数与已知化合物进行比较，从而确定未知物的基本性质。2实验材料和方法

2.1实验材料及仪器2.1.1材料

材料甲醇无水乙醇丙酮石油醚三氯甲烷乙醚乙酸乙酯三氯化锑硫酸正乙烷三氯化铁氯化铜

出厂广州化学试剂厂广西师范学院化学试剂厂

上海试剂一厂天津市大茂化学试剂厂天津市富宇精细化工有限公司天津市百世化工有限公司浙江杭州汉林化工试剂厂广州汕头市西阳化工厂

东江试剂厂沈阳试剂厂沈阳试剂厂广州试剂厂

2.1.2仪器

家用冰箱、721分光光度计、JA2003电子天秤、HHS-8S型电热恒温水溶锅

2.2实验方法

2.2.1蛋黄的制备先将红心鸡蛋清洗、晾干，然后敲蛋、取出蛋黄，放进冰箱冷冻干燥，取出后迅速磨成半固体，备用。

2.2.2家口红心鸡蛋中色素物质的理化性质鉴定溶解性：采用不同极性的有机及无机试剂进行提取，观察家口红心鸡蛋中色素物质的溶

解特性；

紫外-可见光谱：

2.2.3家口红心鸡蛋中色素物质的提取条件的优选试验

采用不同溶剂、不同浸提时间、不同浸提温度、不同浸提次数以及不同浸提料液比进行实验，并结合多水平、多因数的正交实验，又选出最佳提取参数。2.2.4类胡萝卜素含量的计算

类胡萝卜素（mg）=OD*V*F*10/2500式中：OD–提取液在最大吸收波长的吸光值

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V–提取液样品的体积

F–提取液样品在测定吸光值时的稀释倍数

3500–1%胡萝卜素溶液在450nm波长下的吸光值

3结果分析

3.1家口红心鸡蛋中色素物质的溶解特性

表1不同溶剂提取效果比较及溶液的颜色

试剂名称95%乙醇甲醇三氯甲烷丙酮无水乙醚乙酸乙酯

石油醚：丙酮=1：1石油醚：丙酮=2：1石油醚：丙酮=3：1石油醚：丙酮=4：1石油醚：丙酮=1：2石油醚：丙酮=1：3石油醚：丙酮=1：4

溶液颜色金黄金黄淡黄金黄金黄金黄金黄-橙红金黄-橙红金黄-橙红金黄-橙红金黄-橙红金黄-橙红金黄-橙红

OD450nm0.1650.0590.1900.1440.0360.0690.2420.1590.1150.0710.3460.2150.713

注：冻蛋黄半固体5g，室温，料液比1：6，90min,1次浸提，提取液1：3

（2ml提取液+6ml溶剂）稀释后测吸光值

3.2家口红心鸡蛋中色素物质的紫外-可见光谱分析

红心鸡蛋中的色素物质提取后，用丙酮溶解，记录波长360-720nm的吸光值，绘制光谱图，结果见图1。从光谱图可以看出：该色素物质具有典型的类胡萝卜素的吸收峰特点，最大吸收峰波长为450nm，第二大吸收峰波长为460nm,初步可以判断出红心鸡蛋色素物质主要成分为类胡萝卜素。波长(nm)OD值波长(nm)OD值波长(nm)OD值波长(nm)OD值

3600.3424450.7344700.6325200.082

3800.3354500.7444720.6335800.070

4000.4294550.7064750.6296500.061

4200.5794600.6654800.6137000.054

4400.6944650.6265000.2497200.050

0.80.70.60.50.40.30.20.10

00

50

5

05

02

5

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3.3不同溶剂对浸提效果的影响

由表1可见，石油醚：丙酮=1：2为溶剂开始，浸取效果明显变佳，石油醚：丙酮=1：4效果最好，提取量随着丙酮的量的增加而加大。从经济效益考虑，以下均以石油醚：丙酮=1：2为溶剂来探讨实验。

3.4不同时间对浸提效果的影响

以石油醚：丙酮=1：2为溶剂，采用不同时间浸提，结果见表2。

表2

浸提时间对浸提效果的影响

时间（min）OD450nm

300.433

600.522

900.624

1200.323

1500.297

1800.231

注：冻蛋黄半固体5g,石油醚：丙酮=1：2，室温，料液比=1：6，1次浸提，提取液1：3（2ml提取液+6ml

试剂）稀释后测定吸光值。

由表2可以看出，在30-90min时间内，随时间的延长，吸光值增加。超过90min后，吸光值不再增加，反而出现下降，这可能是由于类胡萝卜素降解所致。故浸提时间不宜超过90min。

3.5不同温度对浸提效果的影响

采用石油醚：丙酮=1：2为溶剂，浸提时间90min，不同温度条件下提取。结果见表3。

表3浸提温度对浸提效果的影响温度（C）OD450nm

浸提结束时溶液体积（ml）类胡萝卜素浸提

量（mg）

室温0.35226.00.110

400.52625.00.158

500.41723.60.118

60\\\

注：冻蛋黄半固体5g,石油醚：丙酮=1：2，料液比=1：6，1次浸提.室温约为30度，\表示挥发完全。

由表3可见，在30-40C范围内，随温度的升高，吸光值增加；超过40C，由于温度升高，溶剂沸腾使溶剂挥发增加，导致提取的有效物质的数量反而下降甚至挥发完全。故温度不宜超过40C。

3.6不同次数对浸提效果的影响

表4浸提次数对浸提效果的影响

浸提次数OD450nm

溶液体积（ml）类胡萝卜素含量

（mg）

占提取类胡萝卜

素（%）

吸光值。

第1次0.77222.00.20444.3

第2次0.33629.30.11825.6

第3次0.23628.00.07917.1

第4次0.18627.20.06113.2

注：冻干蛋黄粉5g,石油醚：丙酮=1：2为溶剂,室温,料液比=1：6，90min，第1次提取液稀释3倍后测定

采用石油醚：丙酮1：2为溶剂，浸提时间90min,室温,不同浸提次数，结果见表4。由表4可以看出，第1次和第2次提取的类胡萝卜素占4次提取总量的70%,第1、2、3次提取的量占4次提取总量的86.8%，考虑到溶剂的成本，提取3次可达到良好的结果。

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3.7不同料液比对浸提效果的影响

表5浸提料液比对浸提效果的影响

料液比OD450nm

1：40.305

1：60.708

1：80.474

1：100.290

注：冻蛋黄半固体5g,石油醚：丙酮=1：2，室温，料液比=1：6，1次浸提，提取液1：3（2ml提取液+6ml

试剂）稀释后测定吸光值。

由表5可见，以石油醚：丙酮=1：2为溶剂，室温，90min,提取1次，料液比1：6提取的效果最好，同料液比1：4也可达到良好的提取效果。料液比1：8组的吸光值下降，可能与类胡萝卜素容易分解有关。

3.8正交实验

正交实验因素水平及实验结果见表6和表7.

表6正交实验因素水平表

水平123

A温度（C）

室温3040

B时间(min)

6090120

表7正交实验结果

序号123456789K1K2K3k1k2k3R

A1112223330.6891.1680.5500.2300.3890.1830.206

B1231231230.7310.8340.8420.2440.2780.2810.037

C1232313121.4240.3660.6170.4750.1220.2060.353

D1233122311.1980.7850.4240.3990.2620.1410.285

OD值0.5450.0890.0550.0940.4700.6040.0920.2750.183

C次数123

D料液比1：41：61：8

由极差R值的大小可见，各因素的影响大小依次是：C次数，D料液比，A温度，B时间。

由显著性分析，C组为显著，D较为显著，A、B不显著。故C、A均选取k最大者，即3次，1：8；A、B按经济原则选择，时间为60min，温度300C。

结合分析与成本，以冻干天然红心鸡蛋为原料的提取最优条件为：以石油醚：丙酮＝1：2为提取溶剂，温度300C，料液比为1：8，每次提取时间60min，提取3次，可以获得最佳提取效果。

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三结果与展望

经分析数据得知：以冻干天然红心鸡蛋为原料的提取最优条件为：以石油醚：丙酮＝1：2为提取溶剂，温度300C，料液比为1：8，每次提取时间60min，提取3次，可以获得最佳提取效果。

中山家口红心鸡蛋的价格大约5.8-6元/斤，每个0.5-0.6元左右，每个约重50g,其中蛋黄约重2.6-3g,以每一个鸡蛋为考察对象，用最佳提取条件浸取，可得约192ml提取液，即含ß-胡萝卜素约1.25-1.39g。所以一斤鸡蛋约有15-20个，共含ß-胡萝卜素20.85g-27.8g,而市场上ß-胡萝卜素的营养品的价格是3.26-4.69元/g,(安利纽崔莱天然类胡萝卜素胶囊)，所以一斤中山家口红心鸡蛋共值68.0-130.4元，扣除成本外，一斤鸡蛋能盈利60元-124元。（以上数据均取平均值）

除此以外，剩余的蛋清并不会浪费掉。因为蛋清的用途有很多，生蛋清中含有抗生物素和抗胰蛋白酶，前者妨碍生物素的吸收，后者抑制胰蛋白酶的活力；也可以治疗斑秃引起过敏性休克；更可以美容。因此如果进一步研究开发蛋清的利用，可得到更高的效益。

就此计算，如果能以更精密、更先进的生产技术生产出纯度更高的ß-胡萝卜素，加上它的综

合利用，必能获得更大收益，为中山发展特色产业创造更可观的经济效益。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dzoe.html