花色苷提取純化工藝的研究進(jìn)展

樊馨怡

摘 要：花色苷是高等植物中最重要的水溶性色素。因其種類繁多、來(lái)源廣泛、安全無(wú)毒并有一定的營(yíng)養(yǎng)和保健功效而引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，具有十分重要的開(kāi)發(fā)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，有關(guān)花色苷的研究一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。文中系統(tǒng)地介紹了國(guó)內(nèi)外花色苷提取、分離純化及鑒定的研究方法，并對(duì)各種方法進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：桑葚；花色苷；提取；純化；檢測(cè)

中圖分類號(hào)：S663.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161233028

桑葚是一種桑科落葉喬木樹(shù)——桑樹(shù)的成熟的紫紅色果實(shí)，主要分布于在我國(guó)的浙江、廣西一帶以及河南、廣東等地。而且早在幾千年多年之前，桑葚就已經(jīng)作為了我國(guó)皇家的御用滋補(bǔ)用品之一，成為了“營(yíng)養(yǎng)”的象征。依據(jù)現(xiàn)代的大量試驗(yàn)的結(jié)果和研究的發(fā)現(xiàn)表明，在桑葚成熟果實(shí)中除了含有豐富的維生素、氨基酸以及人體內(nèi)所必需的礦物質(zhì)元素（如：鋅、錳、鈣、鐵等）之外，它的果肉中還存在著含量十分豐富的花色苷類物質(zhì)。

1 花色苷的生理功能

花色苷是具有2-苯基苯并吡喃結(jié)構(gòu)的一類糖苷衍生物，大量的試驗(yàn)表明花色苷作為一種糖苷衍生物不但具有抗氧化、抗炎以及預(yù)防心血管疾病等多種功效，其在一定程度上還能夠改善人體內(nèi)的糖脂代謝。

1.1 抗氧化及消除自由基的功能

近些年的研究發(fā)現(xiàn)，多酚類化合物中的花色苷類物質(zhì)也同樣具有一定的抗氧化作用，在一定程度上能夠延緩人體組織細(xì)胞的衰老。

1.2 降低人體肝臟和血清中的脂肪含量

研究者通過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn)，在消費(fèi)者食用了含有錦葵色苷的高膽固醇的食物之后，除了可以降低人體內(nèi)三?；视停ㄖ行灾荆┑暮恐猓?錦葵色苷還能作用于人體中的膽固醇，致使血清中總膽固醇的濃度維持在較低的水平。

1.3 抗變異及抗腫瘤的作用

大量的關(guān)于紅色糯米中的天然花色苷類物質(zhì)的對(duì)肝瘤的抑制作用的研究表明食用了含有花色苷類物質(zhì)的食物能夠使人體對(duì)不良物質(zhì)的解毒和排泄功能得到一定的提高。

1.4 防止人體內(nèi)過(guò)氧化作用

人體內(nèi)的生化反應(yīng)會(huì)各種各樣的因素，從而能夠合成大量的活性氧，使人體內(nèi)發(fā)生過(guò)氧化作用。大量的研究結(jié)果表明，這樣的一種過(guò)氧化作用和人體的衰老和癌癥等不良癥狀有關(guān)。

2 花色苷的提取方法

2.1 溶劑法提取

李知敏[1]等人在之前對(duì)藍(lán)莓花色苷的提取工藝進(jìn)行了大量的研究試驗(yàn)，其試驗(yàn)的結(jié)果表明：采用濃度為75%酸化后的乙醇浸泡提取，藍(lán)莓質(zhì)量和提取液的濃度之比（m/c）為1：10，在50℃的溫度下浸提60min后的藍(lán)莓中的花色苷得率最高。霍琳琳提取桑葚色素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：使用濃度為30%的酸化乙醇，控制桑葚鮮果的質(zhì)量和提取液的濃度之比（m/c）為1：10，在60℃的溫度下浸提60min之后所得花色苷類糖苷衍生物的含量最高。

2.2 酶法提取

王萍等人[2]通過(guò)多組單因素試驗(yàn)和多組正交試驗(yàn)，從而確定了使用酶法提取法提取黑加侖果渣中花色苷類糖苷衍生物的最佳工藝條件。

2.3 超臨界CO2提取

Va-tai等人[3]利用超臨界CO2技術(shù)從葡萄渣以及接骨木果中提取到了花色苷，其研究的結(jié)果顯示，使用超臨界CO2提取技術(shù)可以有效地替代傳統(tǒng)的溶劑浸提法，使提取時(shí)間更短，花色苷的得率更高。同時(shí)該方法由于CO2的廉價(jià)易得、安全無(wú)毒以及所得到產(chǎn)品易與溶劑分離等特點(diǎn)，在食品工業(yè)中的應(yīng)用也較廣泛。

2.4 超聲波輔助提取

李華等人使用超聲波輔助提取技術(shù)對(duì)葡萄籽中總多酚的提取條件進(jìn)行了大量的研究，并且通過(guò)研究試驗(yàn)確定了超聲波輔助提取葡萄籽中總多酚的最佳提取工藝參數(shù)。超聲波輔助提取法的主要優(yōu)點(diǎn)在于該法的提取時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單方便，并且可以在一定程度上防止所提取的熱敏性成分在高溫下發(fā)生自動(dòng)氧化分解。

2.5 微波輔助提取

張文等人[4]在對(duì)山楂中總黃酮類化合物的提取研究中也用到了微波輔助提取技術(shù)。相較于傳統(tǒng)提取方法而言，微波輔助提取法的顯著優(yōu)點(diǎn)就是其提取時(shí)間短、提取物質(zhì)的得率較高、使用設(shè)備的能耗小等。

2.6 液態(tài)靜高壓法輔助提取

Corrales等人[5]用液態(tài)靜高壓輔助提取的技術(shù)方法從葡萄皮中提取其中的花色苷類糖苷衍生物，并且通過(guò)多次試驗(yàn)，分析得到了其最佳的提取工藝條件。液態(tài)靜高壓法輔助提取法的優(yōu)點(diǎn)是其提取溫度較低，溫度容易控制，提取時(shí)間短，并且不會(huì)破壞花色苷類天然色素的結(jié)構(gòu)等，但其在生產(chǎn)上應(yīng)用還不多見(jiàn)。

2.7 高壓脈沖電場(chǎng)輔助提取

張燕等人研究了高壓脈沖電場(chǎng)輔助提取技術(shù)對(duì)紅梅中花色苷類天然植物色素的提取過(guò)程的作用以及花色苷得率的影響，其試驗(yàn)結(jié)果表明，采用3.0kV/cm PEF對(duì)紅梅進(jìn)行了420個(gè)脈沖處理之后，用酸化過(guò)的甲醇提取15min，就可以使花色苷的提取率達(dá)到54.24%。高壓脈沖電場(chǎng)輔助提取法的主要特點(diǎn)是提取所得產(chǎn)品的品質(zhì)較好、提取溫度低、提取溫度容易控制、提取時(shí)間短、提取速率較快、但是提取率高等。

3 花色苷的純化方法

3.1 凝膠柱層析

朱振寶等人在對(duì)紫甘藍(lán)中的花色苷進(jìn)行初步研究中，同時(shí)研究了Sephadex LH-20凝膠層析柱上最佳的分離純化條件[6]，其試驗(yàn)結(jié)果表明，使用體積分?jǐn)?shù)為30%乙醇作為洗脫液，并且控制其洗脫的流速在1mL/min時(shí)，紫甘藍(lán)中花色苷的純化效果最好，雜質(zhì)的含量最低，花色苷的純度最高。

3.2 高速逆流色譜

李佳銀等在研究中使用了新鮮的紫雛菊花瓣作為原料，用含有少量0.1%HCl的體積分?jǐn)?shù)為60%的酸化乙醇作為溶劑并且對(duì)紫雛菊花瓣進(jìn)行避光的冷浸提取，經(jīng)過(guò)乙酸乙酯萃取以及D101大孔吸附樹(shù)脂分離純化之后得到了質(zhì)量為2.1g的花色苷提取物的干粉狀樣品。相交于傳統(tǒng)的層析法，該方法的優(yōu)點(diǎn)主要是回收率高、高效、操作簡(jiǎn)單、快速、制備量大等，因此被廣泛的應(yīng)用于食品原料的開(kāi)發(fā)利用和天然產(chǎn)物的分離純化等領(lǐng)域。

3.3 離子交換樹(shù)脂層析

管娜娜等在對(duì)γ-氨基丁酸（GABA）的富集和純化中使用了0.02moL/L，在使用了pH5.6的Na2HPO4-檸檬酸緩沖液對(duì)γ-氨基丁酸（GABA）進(jìn)行了富集之后，再利用D001大孔強(qiáng)酸性的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)富集后的溶液進(jìn)行純化研究，試驗(yàn)最終得到了純度為61.25%γ-氨基丁酸。在食品生產(chǎn)加工工業(yè)中，由于離子交換樹(shù)脂具有脫色范圍廣、處理產(chǎn)品的能力大、并且可以反復(fù)再生使用、脫色容量高、工作壽命長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)用較低等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用也較廣泛。

3.4 膜分離法

Patil首先使用了溶劑提取法并且提取得到了紅蘿卜花色苷之后再使用膜分離法，這2種方法的結(jié)合，不但能夠有效地氧化脫醇，而且還對(duì)紅蘿卜花色苷進(jìn)行了高效地富集，使花色苷的含量從之前的372.6mg/L提高到了625.8mg/L[7]。隨后在常溫常壓下使用滲透膜蒸餾的方法對(duì)花色苷進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮，最后紅蘿卜花色苷的濃度高達(dá)4850mg/L。

3.5 固相萃取

陳亮等人在利用固相萃取的方法時(shí)，采用Zorbax SB-18C色譜柱（250mm×4.6mm，5μm），使用甲醇-5%甲酸水溶液作為流動(dòng)相來(lái)分離純化桑葚中的花色苷[8]，試驗(yàn)結(jié)果表明，固相萃取的優(yōu)點(diǎn)是在其試驗(yàn)處理過(guò)程中試驗(yàn)對(duì)象不會(huì)發(fā)生乳化的現(xiàn)象，并且不需要大量的互不相溶的萃取溶劑，該法主要使用具有高選擇性的吸附劑（固定相），從而能夠顯著減少溶劑的用量，節(jié)約了研究的成本，同時(shí)在一定程度上簡(jiǎn)化了樣品的處理過(guò)程。一般而言固相萃取所需的時(shí)間是液-液萃取的1/2，所需的費(fèi)用為液-液萃取的1/5，在很大程度上促進(jìn)這種方法的工業(yè)化。

4 花色苷的檢測(cè)方法

4.1 利用高效液相色譜-電噴霧質(zhì)譜技術(shù)檢測(cè)桑葚花色苷的含量

在通常情況下，研究者們研究桑葚中花色苷的含量和其所包含的種類時(shí)一般采用高效液相色譜-電噴霧質(zhì)譜（HPLC-ESI-MS）法。Zorbax SB-C18色譜柱（250nm×4.6nm，5μm），流動(dòng)相為乙腈-10%甲酸水溶液，人為的控制其檢測(cè)時(shí)的流速為1.0mL/min，檢測(cè)分析時(shí)的檢測(cè)波波長(zhǎng)為520nm，隨后使用矢車菊素-3-葡萄糖苷（Cy-3-G）標(biāo)準(zhǔn)品作為檢測(cè)分析的標(biāo)準(zhǔn)，采用外標(biāo)法（校正曲線法）對(duì)桑葚中的花色苷進(jìn)行定量研究以及分析；然后采用質(zhì)譜法中的離子碎片技術(shù)對(duì)桑葚中的花色苷的類別進(jìn)行定性的檢測(cè)分析。檢測(cè)的結(jié)果顯示，每200克的桑葚成熟果實(shí)中所含有的花色苷含量大約在（1423.4±99）mg范圍之內(nèi)。

4.2 pH示差法

楊兆艷[9]利用pH示差法對(duì)桑葚中的花色苷的含量和進(jìn)行檢測(cè)，其研究結(jié)果表明，在檢測(cè)波長(zhǎng)為700nm，pH為4.5時(shí)，選擇平衡時(shí)間為80min，所測(cè)得的桑葚中花色苷的含量最高。

4.3 近紅外光譜技術(shù)

劉曉璐等[10]研究了近紅外光譜技術(shù)快速無(wú)損的檢測(cè)藍(lán)莓中花色苷的含量，其研究結(jié)果表明，在光譜全波長(zhǎng)（400～2500nm）d的范圍內(nèi)使用偏最小二乘法（PLS）建立藍(lán)莓花色苷含量的定標(biāo)數(shù)學(xué)模型，它的相關(guān)系數(shù)為0.7503，校正標(biāo)準(zhǔn)誤差（SEC）為4.688 mg/（100g）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，近紅反射技術(shù)可用于快速無(wú)損檢測(cè)藍(lán)莓中的花色苷含量。

5 前景與展望

“味”以及“色”是食物的主要感官要素。一般說(shuō)來(lái)消費(fèi)者首先通過(guò)眼睛觀察，從而引起食欲，因此食品的色澤十分重要。天然的花色苷因其具有良好的色澤，所以可以在食品生產(chǎn)工業(yè)中得到較為廣泛的應(yīng)用。但是，由于花色苷了天然色素的的性質(zhì)都比較不穩(wěn)定，容易受到光照、熱、堿、貯藏或者其它因素的影響而發(fā)生褪色的現(xiàn)象，花色苷了天然色素在食品生產(chǎn)加工中的應(yīng)用也因此受到了一定的局限?；ㄉ宅F(xiàn)如今大部分用于一些呈酸性的食品的著色，而調(diào)查顯示，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中的大多數(shù)食品主要呈酸性，由此可見(jiàn)未來(lái)花色苷類天然植物色素在食品生產(chǎn)加工中的應(yīng)用的前景一片光明。

參考文獻(xiàn)

[1]李知敏.藍(lán)莓花色苷的分離純化及其初步藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[D].重慶：重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.

[2]王萍，苗雨，王穎.黑加侖果渣花色苷溶劑提取的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2007，33（8）：163-168.

[3]Vatai T，Skerget M，Knez Z.Extraction of phenoliccompounds from elder berry and different grape marc varieties using organic solvents and/or supercritical carbondioxide[J].Journal of Food Engineering，2009，90（2）：246-254.

[4]張文，霍丹群.微波法提取山楂總黃酮的初步工藝研究[J].中成藥，2006，28（11）：1667-1669.

[5]Corrales M，García AF，Butz P，et al.Extraction of anthocyanins from grape skins assisted by high hydrostaticpressure[J].Journal of Food Engineering，2000，90（4）：415-421.

[6]朱振寶，吳園芳.紫甘藍(lán)花色苷的分離純化[J].食品科技，2012，37（6）：239-244.

[7]Patil G，Madhusudhan M C，Babu B R.Extraction， dealcoholization and concentration of anthocyanin from redradish[J].Chemical Engineering and Processing，2009，48（1）：364-369.

[8]陳亮，辛秀蘭，袁其朋.野生桑葚中花色苷成分分析[J].食品工業(yè)科技，2012，33（15）：307-310.

[9]Kjell T，vind M A.Color stability of anthocyanins in a-queous solutions at various ph values[J].Food Chem，2005（89）：427-440.

[10]劉小路，薛璐，魯曉翔，等.近紅外光譜技術(shù)快速無(wú)損檢測(cè)藍(lán)莓總黃酮、花青素的研究[J].食品工業(yè)科技，2015（4）.