花青素提取方法總結(jié)

關(guān)于花青素提取方法總結(jié)12花青素是植物中的主要呈色物質(zhì)，屬于類黃酮化合物自然狀態(tài)下很少以游離態(tài)存在，常與一個(gè)或多個(gè)多糖通過糖苷鍵形成糖苷已知有20多種花青素，植物中常見的有六種：天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽?；ㄉ?、錦葵色素（其最大可見光吸收波長分別為494、506、508、506、508和510nm）第2頁,共36頁，2024年2月25日，星期天3花青素的生理功能消除自由基、抗氧化紫玉米花色苷具有很高的抗氧化活性和抗菌活性，甚至高于藍(lán)莓的抗氧化活性。抗誘變、腫瘤、過敏抑制食品誘變劑，對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞有抑制作用降血脂第3頁,共36頁，2024年2月25日，星期天4花青素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)現(xiàn)已查明,天然花色苷糖苷配基的基本結(jié)構(gòu)為3,5,7-三羥基-2-苯基苯并吡喃,結(jié)構(gòu)式為:第4頁,共36頁，2024年2月25日，星期天5花青素的穩(wěn)定性影響因素結(jié)構(gòu)①C3羥基可使分子變得不穩(wěn)定，C5上有羥基或C4發(fā)生取代都可使顏色趨于穩(wěn)定②糖苷的形成也影響花色苷的穩(wěn)定性③花色苷的?；@著增加其在微酸性至中性介質(zhì)中的穩(wěn)定性第5頁,共36頁，2024年2月25日，星期天6溫度PH醌型堿黃烊鹽陽離子假堿查爾酮第6頁,共36頁，2024年2月25日，星期天7溫度

當(dāng)花色苷溶液加熱時(shí),平衡向著無色的查耳酮(C)的方向進(jìn)行,同時(shí)引起有色型化合物(AH++A)的降低。當(dāng)冷卻和酸化時(shí),醌型堿(A)和假堿(B)迅速變成陽離子(AH+)?；ㄉ赵跍囟刃∮?0℃的條件下較為穩(wěn)定，當(dāng)溫度大于80℃時(shí)，溫度對(duì)花色苷有較明顯的降解作用；光對(duì)花色苷的穩(wěn)定性影響很大第7頁,共36頁，2024年2月25日，星期天8輔色劑的影響花色苷同輔色劑聯(lián)合形成一種垂直層疊的復(fù)合物(Goto等1979),這種層疊過程產(chǎn)生一種疏水力,從而防止親水核的加合作用和失色。第8頁,共36頁，2024年2月25日，星期天9提取方法：

一、萃取溶劑法

常用的溶劑主要分為3類:水、親水性有機(jī)溶劑和親脂性有機(jī)溶劑。為防止花色苷的降解和提高花色苷的溶出率,常在溶劑中加少量的無機(jī)酸或有機(jī)酸，使提取液的pH控制在3.15以下。第9頁,共36頁，2024年2月25日，星期天10這是目前國內(nèi)外廣泛使用的提取方法，多數(shù)選擇甲醇、乙醇、丙酮或它們的混合溶劑對(duì)材料中的花青素進(jìn)行溶解過濾，通過酸或堿調(diào)節(jié)溶液酸堿度萃取濾液中的花青素。該方法原理簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求較低，不足之處是大多數(shù)有機(jī)溶劑毒副作用大且產(chǎn)物提取率低。有機(jī)溶劑萃取法第10頁,共36頁，2024年2月25日，星期天11水溶液提取法該方法一般在常壓或高壓下用熱水浸泡含花青素的原材料，然后用非極性大孔樹脂進(jìn)行吸附；或直接使用脫氧熱水提取，再采用超濾或反滲透經(jīng)濃縮得到粗提物陸國權(quán)等研究表明，提取腳板薯花青素的最佳方法是：以0．5％硫酸溶液作浸提劑，并使其pH44．0，在6O℃下加熱60min。設(shè)備簡(jiǎn)單，無污染，產(chǎn)品無毒但純度低。第11頁,共36頁，2024年2月25日，星期天12超臨界流體萃取法利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響進(jìn)行提取。最大的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品提取率高，可以低溫操作，避免了不飽和脂肪酸的氧化分解，溶劑無殘留，且作為超臨界流體的CO2易得，萃取能耗低。時(shí)海香等人研究了超臨界CO2萃取常山胡柚天然色素的工藝，色素提取率可達(dá)96.187%第12頁,共36頁，2024年2月25日，星期天13提取方法：

二、破除細(xì)胞壁

發(fā)酵提取法①原理是:通過微生物的作用使紫甘薯中的淀粉轉(zhuǎn)化為乙醇,將乙醇分離后,可得到紫甘薯花色苷,原料的利用率大大提高。②其利用微生物破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜,促進(jìn)花色苷的溶出,提高提取率。通過發(fā)酵分解色素液中的糖、有機(jī)酸和其他雜質(zhì),大大降低了色素的純化難度。

第13頁,共36頁，2024年2月25日，星期天14酶法提取用于花色苷提取的酶主要有纖維素酶和果膠酶,通過酶解使植物細(xì)胞壁軟化、膨脹及崩潰,從而促進(jìn)了花色苷的溶出。王萍等人通過單因素和正交試驗(yàn),確定了黑加侖果渣花色苷酶法提取的的最佳工藝，黑加侖花色苷提取率的91.109%,此法可以大大縮短花色苷提取時(shí)間,提高得率。第14頁,共36頁，2024年2月25日，星期天15輔助方法超聲波輔助提?、僭诔暡晥?chǎng)中,振動(dòng)負(fù)壓區(qū)由于周圍的液體來不及補(bǔ)充,形成無數(shù)的微小真空泡,而當(dāng)正壓來到時(shí),微小氣泡在壓力下突然閉合,液體間猛烈碰撞產(chǎn)生極大的沖擊波,壓力可高達(dá)3000MPa,從而使植物細(xì)胞破裂,利于花色苷的溶出。②此法具有提取時(shí)間短,設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便等優(yōu)點(diǎn),并可有效防止熱敏性成分的高溫分解。第15頁,共36頁，2024年2月25日，星期天16微波輔助提取當(dāng)微波加熱時(shí),細(xì)胞內(nèi)極性物質(zhì)尤其是水分子吸收微波能,產(chǎn)生大量的熱量使細(xì)胞內(nèi)溫度迅速上升,液態(tài)水汽化產(chǎn)生的巨大壓力將細(xì)胞膜和細(xì)胞壁沖破,形成微小的孔洞,使胞外溶劑容易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),溶解并釋放出胞內(nèi)物質(zhì)。與傳統(tǒng)方法相比,微波法具有提取率高、時(shí)間短、能耗小等優(yōu)點(diǎn),因此微波用于天然素的提取工藝具有廣闊的應(yīng)用前景。第16頁,共36頁，2024年2月25日，星期天17其他輔助方法高壓脈沖電場(chǎng)輔助提取高壓脈沖電場(chǎng)輔助提取法是一種新型非熱技術(shù),它具有提取溫度低、速率快、時(shí)間短、提取率高、產(chǎn)品品質(zhì)好的特點(diǎn)。液態(tài)靜高壓法輔助提取Corrales等人用液態(tài)靜高壓輔助提取的方法從葡萄皮中提取花色苷,研究所得的最優(yōu)工藝參數(shù)是:100%乙醇,溫度50℃,壓力600MPa。此法與未使用HHP法相比,產(chǎn)率提高23%。HHP具有提取溫度低,時(shí)間短,不破壞色素結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn),但應(yīng)用于花色苷等活性成分提取的報(bào)道還不多見。第17頁,共36頁，2024年2月25日，星期天18提取條件比較第18頁,共36頁，2024年2月25日，星期天19第19頁,共36頁，2024年2月25日，星期天20純化經(jīng)過提取的花色苷粗品中往往含有很多有機(jī)酸、糖等雜質(zhì),產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、純度不高。為了提高產(chǎn)品的色價(jià)和穩(wěn)定性,需要對(duì)提取物進(jìn)一步純化。第20頁,共36頁，2024年2月25日，星期天21柱層析法凝膠柱層析

聚酰胺層析硅膠層析離子交換層析第21頁,共36頁，2024年2月25日，星期天22大孔樹脂層析大孔樹脂是近代發(fā)展起來的一類有機(jī)高聚物吸附劑。分離工藝得到的提取物不吸潮，工藝簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，樹脂可反復(fù)使用適合工業(yè)化生產(chǎn)楊迎花等采用大孔樹脂吸附純化葡萄籽原花青素，結(jié)果表明大孔樹脂吸附純化工藝簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn)率高、安全適用。第22頁,共36頁，2024年2月25日，星期天23膜分離法花色苷提取中常用的膜分離技術(shù)有超濾(UF)、反滲透(RO)、電滲析(ED)等。Patil用酸化的乙醇提取紅蘿卜花色苷,隨后用膜分離的方法有效的脫醇并濃縮了花色苷提取液,使花色苷含量從37216mg/L提高到62518mg/L膜分離純化的花色苷色價(jià)和透明度高,穩(wěn)定性好,容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn),生產(chǎn)過程勞動(dòng)強(qiáng)度低,流程簡(jiǎn)單,但對(duì)設(shè)備要求高,純化成本高,提取效率低。第23頁,共36頁，2024年2月25日，星期天24鑒定經(jīng)過加工或儲(chǔ)藏的材料會(huì)產(chǎn)生褐色降解物,這些降解物和花色苷具有相同的能量吸收范圍.這類花色苷總量的測(cè)定,通常有兩種方法①pH示差法②差減法第24頁,共36頁，2024年2月25日，星期天25鑒定方法柱層析薄層層析光譜分析法HPLC、MS、HPLC－MS核磁共振法毛細(xì)管區(qū)帶電泳法第25頁,共36頁，2024年2月25日，星期天26紫外－可見光譜法色素的紫外吸收光譜是色素的重要特征。吸收光譜是鑒定和測(cè)量混合物中主要色素的最簡(jiǎn)單方法。其主要原理是依據(jù)花色苷的不同基團(tuán)的在不同的波長下有不同的吸收峰,進(jìn)而推斷出其結(jié)構(gòu)。①B環(huán)有鄰位羥基的確定。②糖基位置的確定。③酰基是否存在的確定。④甲基化與羥基化第26頁,共36頁，2024年2月25日，星期天27HPLC高效液相色譜法(HPLC)以經(jīng)典的色譜法為基礎(chǔ),引入了氣相色譜法的理論和實(shí)驗(yàn)方法,流動(dòng)相改為高壓輸送,采用高效固定相及在線檢測(cè)手段發(fā)展而成的一種高效快速分離分析技術(shù)。HPLC可以在30min一個(gè)流程內(nèi)分離15種不同的花色苷,其分辨能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過紙層析和薄層層析。但是,由于缺乏花色苷的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照品,使得僅靠HPLC方法對(duì)花色苷進(jìn)行定性和定量分析還不夠充分。第27頁,共36頁，2024年2月25日，星期天28出峰順序9種花色素苷的出峰順序：花翠素3．O一葡萄糖苷、花青素3-0．葡萄糖苷、3’一甲花翠素3．O．葡萄糖苷、甲基花青素3．O．葡萄糖苷、二甲花翠素3．O．葡萄糖苷、甲基花青素3．O一(6一O一乙酰)葡萄糖苷、二甲花翠素3．O．(6．O．乙酰)葡萄糖苷、甲基花青素3．O．(6．o-對(duì)香豆酰)葡萄糖苷、二甲花翠素3．O．(6．0．對(duì)香豆酰)葡萄糖苷第28頁,共36頁，2024年2月25日，星期天29雙標(biāo)樣高效液相色譜法測(cè)定紫玉米花青素的含量設(shè)備Agilent1100高效液相色譜儀和AgilentIonTrap—XCTMS：美國安捷倫公司；WatersXbridgeC18(250mmx4．6mm，5μm)柱：美國Waters公司色譜流動(dòng)相：A(5％甲酸)，B(甲酸：水：乙腈=5：45：50，體積比)；流速：0.8mUmin;DAD檢測(cè)器；柱溫30℃；梯度洗脫。第29頁,共36頁，2024年2月25日，星期天30標(biāo)樣C3G和P3G（紫玉米花青素其主要以C3G和P3G及其衍生物為主要組成部分）結(jié)果C3G的加標(biāo)回收率為93.7%（RSD為0.804%），可以確定以C3G為標(biāo)樣測(cè)定樣品C3G含量更加準(zhǔn)確。同理，樣品中P3G及其衍生物以P3G為標(biāo)樣獲得的結(jié)果更可靠。因此，使用雙標(biāo)樣高效液相色譜法獲得的紫玉米花青素含量（93.77mg/g）更加準(zhǔn)確。P3G：芍藥色素-3-葡萄糖C３G：矢車菊色素-3-葡萄糖苷第30頁,共36頁，2024年2月25日，星期天31第31頁,共36頁，2024年2月25日，星期天32紫玉米花青素種類近年來,采用溫和的提取分離方法和現(xiàn)代分析儀器手段如TLC、HPLC、MS、NMR等,Aoki等研究發(fā)現(xiàn)紫玉米籽粒中含有8種花青苷:矢車菊素-3-葡萄糖苷、天竺葵素-3-葡萄糖苷、芍藥素-3-葡萄糖苷、兩個(gè)矢車菊素-3-丙二酸?；咸烟擒胀之悩?gòu)體、天竺葵素-3-丙二酸?；咸烟擒铡⑸炙幩?3-丙二酸?；咸烟擒铡⑹杠嚲账?3-二丙二酸?；咸烟擒?。Zhao等對(duì)中國紫玉米雜交品種的籽粒進(jìn)行了質(zhì)譜分析,初步發(fā)現(xiàn)9個(gè)花青苷單體物質(zhì),包括矢車菊素-3-葡萄糖苷、天竺葵素-3-葡萄糖苷、芍藥素-3-葡萄糖苷、兩個(gè)矢車菊素-3-丙二酸酰基葡萄糖苷同分異構(gòu)體、天竺葵素-3-丙二酸?；咸烟擒铡蓚€(gè)芍藥素-3-丙二酸?；咸烟擒胀之悩?gòu)體、天竺葵素-3-二丙二酸?；咸烟擒?。第32頁,共36頁，2024年2月25日，星期天33含量每100g秘魯紫玉米中含色素物質(zhì)為1640mg,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鮮藍(lán)莓花青苷的(73~430mg)。籽粒表皮含大部分的花青苷,通常為504~1473mg,而Moreno等

發(fā)現(xiàn),在一些南美紫玉米品種(Arro

cillo,Conico,Peruano和Purepecha)的脫胚芽玉米籽粒中,含54~115mg的花青苷。Zhao等發(fā)現(xiàn)中國紫玉米雜交品種的籽粒中,花青苷高達(dá)305mg(以100g干質(zhì)量計(jì),下同)。敬璞等研究發(fā)現(xiàn)秘魯紫玉米芯花青苷含量高達(dá)1333mg第33頁,共36頁，2024年2月25日，星期天34初步的提取方案提取(1):①酸醇提取液：體積分?jǐn)?shù)95%乙醇與質(zhì)量濃度0.1mg/LHCl的質(zhì)量比為8