文冠果種皮黑色素的提取及其結(jié)構(gòu)表征

石長(zhǎng)春,肖建明,戚建華,史社強(qiáng),高 榮,李 劍

(1.陜西省治沙研究所,陜西榆林 719000; 2.陜西榆林毛烏素沙地荒漠生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站,陜西榆林 719000; 3.榆林市林業(yè)科學(xué)研究所,陜西榆林 719000; 4.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,云南昆明 650224)

文冠果(Xanthocerassorbifolia)為我國(guó)北方特有的木本油料植物,是北方重點(diǎn)發(fā)展的能源林樹(shù)種,在干旱半干旱地區(qū)大量種植[1]。文冠果種仁含油率高,可榨油用于生產(chǎn)生物柴油,而種皮與種仁的重量相當(dāng),但目前尚未被開(kāi)發(fā)利用。

黑色素特指一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多樣的酚類或吲哚類大分子色素。它們廣泛存在于動(dòng)植物以及微生物體內(nèi),生物活性譜寬,具有抗輻射、光保護(hù)、金屬螯合、抗氧化、抗菌、免疫促進(jìn)、抗蛇毒、抗癌等諸多功能[2-4]。黑色素在化妝品、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景[5]。雖然黑色素可以通過(guò)化學(xué)合成的方法進(jìn)行生產(chǎn),但生物基的天然黑色素由于資源豐富,且具有可再生性和良好的環(huán)境兼容性,其安全性一般也較高,因此更受消費(fèi)者歡迎。大多數(shù)生物質(zhì)中黑色素含量較低或原料成本高,目前生產(chǎn)中仍缺乏開(kāi)發(fā)利用價(jià)值高的原料[6]。組成黑色素的單體單元各異,由單體聚合形成黑色素過(guò)程中的環(huán)境條件也會(huì)影響聚合物結(jié)構(gòu),因此這類色素屬于高度非均勻性生物大分子,其準(zhǔn)確化學(xué)結(jié)構(gòu)尚未可知[6]。植物黑色素通常與蛋白質(zhì)、糖類等其他生物組分通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合在一起,堿溶液能水解破壞該鍵,并使之溶解。因此,通常采用堿溶液來(lái)提取,并利用其不溶于酸和常見(jiàn)的有機(jī)溶劑及抗強(qiáng)酸水解的性質(zhì)進(jìn)行純化[6-7]。植物黑色素因其原料和本身性質(zhì)的不同,適宜的提取工藝也有所差異。桂花種皮黑色素可以用pH10.5的稀氨水溶液提取[8],但大多數(shù)植物黑色素需要用強(qiáng)堿溶液提取,一般為0.1～1 mol/L的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液[6-7,9];桂花種皮黑色素在室溫下即可提取出來(lái)[8],而從山杏種皮[6]、向日葵籽[7]、花椒籽[9]中提取黑色素則需要加熱;一般需要提取1～2次,每次6～24 h[6-9]。此外,超聲波和酶法輔助提取植物黑色素近年來(lái)亦有報(bào)道,雖然一定程度上可以縮短提取時(shí)間或增加提取得率,但也增加了生產(chǎn)成本[10-11]。

選擇黑色素含量高、資源豐富、價(jià)格便宜的原料,可以降低天然黑色素的生產(chǎn)成本,開(kāi)發(fā)利用前景更好。文冠果是我國(guó)大規(guī)模發(fā)展的生物柴油原料樹(shù)種,潛在資源豐富,屆時(shí)將產(chǎn)生大量的廢棄種皮,若不進(jìn)行有效的開(kāi)發(fā)利用,不僅對(duì)資源造成浪費(fèi),還會(huì)給環(huán)境造成壓力。文冠果種皮呈黑色,可能含有黑色素,但目前尚無(wú)有關(guān)研究報(bào)道。本研究試圖從文冠果種皮中提取植物黑色素,研究了NaOH濃度、提取溫度、提取時(shí)間以及液料比對(duì)提取效果的影響,并通過(guò)紫外-可見(jiàn)光光譜、紅外光譜、電子順磁共振波譜和化學(xué)定性分析對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行初步研究。以期將文冠果種皮變廢為寶,節(jié)約資源,減少排放,提高文冠果加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

文冠果種子 陜西省榆林市林業(yè)科學(xué)研究所;合成多巴(Dihydroxyphenylalanine,DOPA)黑色素標(biāo)準(zhǔn)品 Sigma公司(美國(guó))產(chǎn)品;其它試劑 均為國(guó)產(chǎn)分析純。

Mini-1240紫外-可見(jiàn)光分光光度儀 日本島津公司;Thermo Avatar 330型傅里葉紅外光譜儀 美國(guó)Nicolet公司;JES FA-200型電子順磁共振分析儀 日本電子公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理 文冠果種子帶回實(shí)驗(yàn)室后,人工剝?nèi)》N皮,70 ℃鼓風(fēng)干燥至恒重,粉碎并過(guò)40目分樣篩后,于室溫下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 文冠果種皮黑色素的提取 將5.0 g文冠果種皮和一定濃度、一定體積的NaOH水溶液加入錐形瓶中,加蓋后置于恒溫水浴鍋中加熱提取一定時(shí)間,然后將瓶中物料全部轉(zhuǎn)移至漏斗中的定量濾紙上,用容量瓶承接濾液,用純水反復(fù)沖洗濾渣至濾出液為500 mL。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn) 采用單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)提取工藝進(jìn)行優(yōu)化,研究NaOH濃度、提取溫度、提取時(shí)間和液料比對(duì)提取效果的影響?？疾焯崛∪軇舛鹊膶?shí)驗(yàn)中,設(shè)0.01、0.1、0.5、1.0、2.0 mol/L共5個(gè)NaOH濃度,提取溫度50 ℃,液料比15∶1 mL/g,提取時(shí)間12 h;考察提取溫度的實(shí)驗(yàn)中,設(shè)15、30、40、50、60 ℃共5個(gè)溫度,NaOH濃度為1 mol/L,液料比15∶1 mL/g,提取時(shí)間12 h;考察提取時(shí)間的實(shí)驗(yàn)中,設(shè)3、6、12、24、36 h共5個(gè)提取時(shí)間,NaOH濃度為1 mol/L,提取溫度為50 ℃,液料比15∶1 mL/g;考察液料比的實(shí)驗(yàn)中,設(shè)5∶1、7.5∶1、10∶1、12.5∶1、20∶1 mL/g共6種比例,NaOH濃度為1 mol/L,50 ℃下提取2次,每次12 h。

1.2.4 提取效果評(píng)價(jià) 由于不同來(lái)源的黑色素結(jié)構(gòu)性質(zhì)差異很大,沒(méi)有合適的高純度的標(biāo)準(zhǔn)品用于黑色素的定量測(cè)定,因此這類物質(zhì)的提取得率常用重量法來(lái)計(jì)算[6,8-11],或通過(guò)對(duì)比特定條件下提取液吸光度值的高低對(duì)提取工藝的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)判[7]。將1.2.2中得到的濾渣連同濾紙?jiān)?0 ℃鼓風(fēng)干燥至恒重并稱量,通過(guò)測(cè)定提取原料與提取后殘?jiān)|(zhì)量之差，計(jì)算黑色素粗提物得率。為了用吸光度法評(píng)價(jià)提取效果,將1.2.2中收集的濾液混勻并從中取出1 mL加入75 mL水中,調(diào)節(jié)pH至7并定容至100 mL,測(cè)定該溶液在400 nm處吸光度[10]。

1.2.5 文冠果種皮黑色素的純化 按照單因素實(shí)驗(yàn)篩選出的工藝提取,得到文冠果種皮黑色素濾液,用HCl將其調(diào)至pH2,靜置老化12 h后室溫下2200×g離心10 min，收集沉淀,加入10倍于沉淀重量的7 mol/L HCl,在100 ℃下水解2 h,冷卻后以10000×g離心10 min,沉淀依次用純水、乙醇、乙酸乙酯、丙酮洗滌,每種溶劑洗滌3次,真空干燥后得到顆粒狀的純化的文冠果種皮黑色素。

1.2.6 黑色素的定性分析 文冠果種皮黑色素和作為對(duì)照品的合成多巴黑色素的定性分析參照相關(guān)文獻(xiàn)[6]的方法進(jìn)行,測(cè)定內(nèi)容包括:在水、1 mol/L KOH溶液、二甲基亞砜以及水和乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、苯、正己烷等常見(jiàn)有機(jī)溶劑中的溶解性,在酸性水中是否沉淀,能否被NaClO、H2O2氧化褪色,以及多酚定性反應(yīng)。

1.2.7 黑色素的紅外光譜測(cè)定 黑色素的紅外光譜采用KBr壓片法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.8 黑色素的電子順磁共振波譜測(cè)定 采用固體進(jìn)樣對(duì)文冠果種皮黑色素和合成多巴黑色素的電子順磁共振波譜進(jìn)行測(cè)定,其操作條件為:X波段,微波頻率9.4 GHz,微波功率1 mW,中心磁場(chǎng)337.568 mT,掃描寬度5 mT,調(diào)制頻率100 kHz,調(diào)制寬度0.1 mT,時(shí)間常數(shù)0.03 s,掃描時(shí)間2 min,放大倍數(shù)200倍,測(cè)定溫度為室溫,樣品管內(nèi)徑3 mm。朗德因子g值用比較法中的雙標(biāo)法測(cè)得,以錳標(biāo)(Mn2+/MgO)為標(biāo)準(zhǔn)樣品,標(biāo)定好g因子后線寬直接從譜圖上讀出。樣品的絕對(duì)自由基濃度以二苯代苦味酰肼(DPPH·)為標(biāo)樣,通過(guò)比較法測(cè)得。

1.2.9 文冠果種皮黑色素色價(jià)測(cè)定 將水解純化前和純化后的文冠果種皮黑色素，以0.1 mol/L NaOH將黑色素溶解成100 mg/L的黑色素溶液,用HCl調(diào)節(jié)pH至中性后，用純水繼續(xù)稀釋為20 mg/L的黑色素溶液,以1cm比色皿測(cè)定400 nm處的吸光度,其值乘以500例換算為濃度為1%時(shí)的吸光度,即為400 nm處的色價(jià)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)提取處理獨(dú)立重復(fù)3次,以其平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果,繪制連線散點(diǎn)圖,以標(biāo)準(zhǔn)誤為誤差線。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaOH濃度對(duì)提取效果的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1中可以看出,粗提物得率和吸光度均隨著NaOH濃度的升高而增大,但得率的增加速率表現(xiàn)為先慢后快,而吸光度的增加速率則表現(xiàn)為先快后慢,表現(xiàn)為兩條曲線并非平行前進(jìn)。這可能是因?yàn)?在NaOH濃度較低時(shí)黑色素溶出較少,而水溶性成分仍能被提取出來(lái),從而導(dǎo)致提出物中雜質(zhì)比例較高;而當(dāng)NaOH濃度達(dá)到1 mol/L后,繼續(xù)增加其濃度，導(dǎo)致溶出的雜質(zhì)增加幅度遠(yuǎn)大于色素增加幅度,表現(xiàn)為吸光度略有增大而粗提物得率增加幅度較大。綜合考慮吸光度和得率兩個(gè)方面,從文冠果中提取黑色素時(shí)，NaOH濃度以1 mol/L為宜。

圖1 NaOH濃度對(duì)文冠果種皮黑色素 粗提物得率和吸光度的影響Fig.1 Effect of NaOH concentration on yield and absorbance of crude extracts from testae of Xanthoceras sorbifolia

2.2 提取溫度對(duì)提取效果的影響

溫度不僅影響化學(xué)提取過(guò)程的反應(yīng)速率,而且影響傳質(zhì)速率和物質(zhì)的溶解度,是黑色素提取過(guò)程中的重要工藝參數(shù)。不同提取溫度下文冠果種皮黑色素的提取效果如圖2所示。由圖2可以看出,在本試驗(yàn)所設(shè)定的條件下,粗提物得率和吸光度均隨溫度升高而增大。在15～50 ℃,得率緩慢增大,但繼續(xù)提高提取溫度后粗提物得率急劇增大。這可能是因?yàn)?升高溫度既有利于黑色素的溶出,也有利于其他雜質(zhì)的溶出,在溫度超過(guò)50 ℃后溶出的雜質(zhì)更多,從而導(dǎo)致吸光度增幅小而粗提物得率增幅大。姚增玉等[6]在對(duì)山杏種皮黑色素提取工藝研究中也有類似發(fā)現(xiàn):與40 ℃相比,60 ℃下因大量雜質(zhì)被提取了出來(lái)而使得粗提物得率大幅增加。因此,綜合考慮得率和粗提物中雜質(zhì)含量?jī)蓚€(gè)方面,從文冠果種皮中提取黑色素以50 ℃為宜。

圖2 提取溫度對(duì)文冠果種皮黑色素 粗提物得率和吸光度的影響Fig.2 Effects of extraction temperature on yield and absorbance of crude extracts from testae of Xanthoceras sorbifolia

2.3 提取時(shí)間對(duì)提取效果的影響

圖3為不同提取時(shí)間下文冠果種皮黑色素粗提物的得率和吸光度。由圖3可見(jiàn),就得率而言,提取時(shí)間以24 h為宜。植物黑色素含有豐富的酚羥基,這種官能團(tuán)在堿性條件下可以被氧化成醌基,顏色加深,摩爾吸光系數(shù)增大。反應(yīng)24 h后，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間，粗提物得率雖然沒(méi)有明顯增加,但其吸光度卻明顯增大,可能與黑色素被氧化有關(guān)。提取時(shí)間不超過(guò)12 h時(shí),吸光度和粗提物得率均隨著時(shí)間的延長(zhǎng)快速增加,曲線較陡,此后(12～24 h)吸光度和粗提物得率增速均減慢,曲線較為平緩,也就是說(shuō),在12 h內(nèi)大部分黑色素已被提取出來(lái)。為了防止已被萃取至NaOH溶液中的黑色素在后續(xù)提取過(guò)程(12～24 h)中被氧化,應(yīng)該先將其過(guò)濾出來(lái),更換新的溶劑繼續(xù)提取12 h。即提取2次,每次12 h,共24 h。

2.4 液料比對(duì)提取效果的影響

圖4為不同液料比對(duì)文冠果種皮黑色素提取效果的影響。從圖4可以看出,隨著液料比的增大粗提物得率和吸光度均增大,當(dāng)液料比增至15 mL/g之后,再繼續(xù)增加液料比，粗提物得率和吸光度幾乎不再增大。因此,液料比以15 mL/g為宜。

圖4 液料比對(duì)文冠果種皮黑色素 粗提物得率和吸光度的影響Fig.4 Effects of liquid/solid ratio on yield and absorbance of crude extracts from testae of Xanthoceras sorbifolia

綜合以上結(jié)果,單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后的提取條件為:1 mol/L NaOH為溶劑,液料比為15 mL/g,在50 ℃下提取2次,每次12 h。為了確定其提取效果,在此工藝條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并將得到的黑色素粗提物進(jìn)一步通過(guò)酸水解和有機(jī)溶劑洗滌的方法進(jìn)行純化,結(jié)果為黑色素粗提物得率為14.42%±0.76%,純化黑色素得率為5.23%±0.24%(以文冠果種皮質(zhì)量為基),純化前黑色素粗提物400 nm處的色價(jià)為423±8,而純化后提高至512±6。純化后粗提物中黑色素得率下降了63.7%,而色價(jià)僅增加了21.0%。這可能是因?yàn)?在加入鹽酸將黑色素從堿性的提取液中沉淀回收時(shí),上清液仍然有很濃的顏色,導(dǎo)致一部分色素沒(méi)有被回收。這部分色素不具有不溶于酸、水以及乙醇的典型黑色素性質(zhì),屬于分子量比較小的黑色素[12]。雖然常常因不典型而未被計(jì)入黑色素,但因其有更好的溶解性和更強(qiáng)的抗氧化能力,其應(yīng)用范圍更廣,具有比較好的開(kāi)發(fā)利用潛力[3,12]。因此在能夠滿足純度要求且無(wú)副作用的情況下,可直接利用文冠果種皮黑色素粗提液,以充分利用這部分非典型黑色素。

2.5 文冠果種皮黑色素的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)

本研究是對(duì)文冠果種皮黑色素的首次報(bào)道。因此,在對(duì)其提取工藝進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步通過(guò)紫外-可見(jiàn)光光譜、紅外光譜、電子順磁共振波譜和定性分析對(duì)其結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)進(jìn)行研究。

2.5.1 文冠果種皮黑色素的紫外-可見(jiàn)光光譜分析 文冠果種皮黑色素和作為對(duì)照品的人工合成多巴黑色素的紫外-可見(jiàn)光光譜掃描結(jié)果如圖5所示。二者都是在200～800 nm的掃描范圍內(nèi)，隨波長(zhǎng)增大而吸光度減小,沒(méi)有明顯的吸收峰,類似現(xiàn)象在對(duì)山杏種皮黑色素的研究中也有報(bào)道[6]。但與合成黑色素相比,文冠果種皮黑色素以及山杏種皮黑色素都在270～280 nm處有一肩峰,這一肩峰是由水解后殘留于黑色素上的結(jié)合蛋白質(zhì)中的芳族氨基酸(酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸)殘基對(duì)紫外光的吸收所引起的[6]。黑色素吸光度的對(duì)數(shù)對(duì)波長(zhǎng)回歸得到斜率為負(fù)值的直線,這是黑色素的紫外-可見(jiàn)光光譜的重要特征之一,常用作對(duì)黑色素的定性鑒定[6,13]。文冠果種皮黑色素的該回歸直線斜率為-0.0038,合成多巴黑色素的回歸直線斜率為-0.0033,山杏種皮黑色素的回歸直線斜率為-0.0039[6]。

圖5 文冠果種皮黑色素的紫外-可見(jiàn)光譜Fig.5 UV-Vis spectrum of melanin from testae of Xanthoceras sorbifolia

2.5.2 文冠果種皮黑色素的紅外光譜分析 黑色素結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,現(xiàn)有技術(shù)還無(wú)法給出其明確結(jié)構(gòu),且不同來(lái)源的黑色素結(jié)構(gòu)差異很大,紅外光譜可以給出黑色素結(jié)構(gòu)中主要官能團(tuán)的信息,是黑色素結(jié)構(gòu)表征中重要的研究方法之一。本研究采用KBr壓片法對(duì)文冠果種皮黑色素和人工合成DOPA黑色素的紅外光譜進(jìn)行測(cè)定,其譜圖如圖6所示。從圖6中可以看出,兩種黑色素的紅外光譜非常相似,特征峰所處位置較為接近,說(shuō)明二者的主要官能團(tuán)基本一致。在3400 cm-1附近都存在強(qiáng)而寬的吸收峰,是由-OH和-NH2的伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的[13];在1650～1620 cm-1有一強(qiáng)的吸收帶,是由芳香C=C、酰胺I中的C=O和(或)COO-的振動(dòng)引起的,而1450～1440 cm-1的吸收帶為芳環(huán)骨架振動(dòng)所致,說(shuō)明分子骨架中含有大量芳環(huán)[13-14]。人工合成多巴黑色素在1720～1710 cm-1處有一弱的吸收帶,這是由許多含C=O的官能團(tuán)的伸縮振動(dòng)引起的[14-15]。文冠果種皮黑色素這一吸收帶的缺失可能是由于含C=O的官能團(tuán)參與了氫鍵形成,并部分形成了COO-[14]。文冠果種皮黑色素還在1510 cm-1附近有一弱的吸收帶為酰胺II帶[14-15]。

圖6 文冠果種皮黑色素與合成多巴黑色素的紅外光譜Fig.6 FT-IR spectrum of melanin from testae of Xanthoceras sorbifolia and synthetic DOPA-melanin

2.5.3 文冠果種皮黑色素的電子順磁共振波譜分析 文冠果種皮黑色素和人工合成多巴黑色素的電子順磁共振波譜(EPR)非常相似,都是典型的單線一次微商波譜,未檢測(cè)到超精細(xì)結(jié)構(gòu)(圖7)。測(cè)得的文冠果種皮黑色素和人工合成多巴黑色素EPR參數(shù)列于表1。有機(jī)自由基的g-因子值可用于研究自由基結(jié)構(gòu)及其周?chē)h(huán)境。半醌自由基的g-值一般處于2.0038～2.0048之間[15]。從表1可以看出,文冠果種皮黑色素的g-因子值與合成DOPA黑色素非常接近,其順磁性均來(lái)源于半醌自由基。文冠果種皮黑色素的線寬(ΔHpp)略大于DOPA黑色素,可能是前者中的自由基相對(duì)缺少保護(hù),從而與相鄰自由基產(chǎn)生相互作用,進(jìn)而導(dǎo)致松弛時(shí)間縮短,具體表現(xiàn)為線寬增大。合成多巴黑色素自由基濃度比文冠果種皮黑色素高出1個(gè)數(shù)量級(jí),可能是由于天然黑色素屬于非均一性物質(zhì),其單體單元復(fù)雜多樣,有些單體不產(chǎn)生自由基或產(chǎn)生自由基的濃度相對(duì)較低,導(dǎo)致所聚合成的黑色素的電子自旋密度降低。此外天然黑色素很難通過(guò)精制純化達(dá)到如天然合成黑色素一樣的純度,因此順磁性較弱。

圖7 文冠果種皮黑色素與合成多巴 黑色素的電子順磁共振波譜Fig.7 Electron paramagnetic resonance spectrum of melanin from testae of Xanthoceras sorbifolia and synthetic DOPA-melanin

表1 文冠果種皮黑色素與合成多巴黑色素的順磁共振參數(shù)Table 1 ESR spectral parameters of melanin from testae of Xanthoceras sorbifolia and synthetic DOPA-melanin

2.5.4 文冠果種皮黑色素的定性分析 文冠果種皮黑色素與山杏種皮黑色素以及人工合成多巴黑色素的性質(zhì)比較結(jié)果見(jiàn)表2。文冠果種皮黑色素的理化性質(zhì)與人工合成多巴黑色素以及其他天然黑色素[5]非常相似,不溶于水和乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、苯、正己烷等常見(jiàn)的有機(jī)溶劑,溶于堿溶液,在酸性溶液中或遇FeCl3后產(chǎn)生沉淀,可被H2O2和NaClO等強(qiáng)氧化劑漂白,具有多酚的性質(zhì)。從表2中可以看出,它們的不同之處在于酸性溶液中沉淀的pH以及氧化漂白所需時(shí)間不同,山杏種皮黑色素在pH小于4時(shí)即發(fā)生沉淀,而文冠果種皮黑色素與合成多巴黑色素相似,在pH<3時(shí)才出現(xiàn)沉淀;文冠果種皮黑色素在被NaClO漂白的耐受性方面也與人工合成黑色素相近,均需3 h達(dá)到完全褪色,而山杏種皮黑色素2 h即完全褪色;雙氧水完全漂白三種黑色素所需的時(shí)間各不相同,合成黑色素最為敏感,2 h即被完全漂白,而文冠果種皮黑色素和山杏種皮黑色素所需時(shí)間則分別為24、36 h。類似現(xiàn)象也曾有報(bào)道:兒茶酚黑色素、多巴黑色素和二羥基萘黑色素等不同類型的黑色素漂白時(shí)間差異很大[16]。Harki等[13]認(rèn)為,黑色素氧化漂白反應(yīng)速率的不同是其結(jié)構(gòu)內(nèi)在差異的外在反映。

表2 文冠果種皮黑色素與其他黑色素的比較Table 2 Diagnostic tests for melanin from testae of Xanthoceras sorbifolia with other melanins

3 結(jié)論與討論

本研究首次從文冠果種皮中提取得到了黑色素,該黑色素適宜于用1 mol/L NaOH 在50 ℃下提取2次,每次12 h,液料比以15 mL/g為宜。在此工藝條件下黑色素粗提物得率為14.42%,進(jìn)一步經(jīng)酸水解和有機(jī)溶劑洗滌純化,最終純化黑色素的得率約為5.23%。文冠果種皮黑色素具有黑色素典型的性質(zhì):不溶于水和一般的有機(jī)溶劑,在1 mol/L KOH溶液中完全溶解,pH<3時(shí)發(fā)生沉淀,可被NaClO和H2O2氧化漂白,多酚定性反應(yīng)呈陽(yáng)性;在紫外-可見(jiàn)光區(qū)沒(méi)有吸收峰,紅外光譜中在3400 cm-1附近和1650～1620 cm-1各有一個(gè)強(qiáng)的吸收帶,順磁共振波譜為典型的單線一次微商波譜,無(wú)超精細(xì)結(jié)構(gòu)。

多數(shù)植物材料中黑色素的含量較低,僅有0.2%～0.3%[9],個(gè)別材料可達(dá)6%～8%[17]。文冠果種皮呈黑色,從中提取黑色素得率為5.23%,屬于富含黑色素的植物材料,其中的黑色素資源具有很高的開(kāi)發(fā)利用潛力。黑色素的性質(zhì)因來(lái)源而異,適宜的提取條件也不盡相同,本研究對(duì)其提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化,并采用紫外-可見(jiàn)光光譜、紅外光譜、電子順磁共振以及定性分析對(duì)結(jié)構(gòu)及其理化性質(zhì)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析表征,研究結(jié)果可為文冠果種皮黑色素資源的開(kāi)發(fā)利用提供技術(shù)參考和理論支撐。