藍(lán)莓花青素及其提純工藝調(diào)查-

1、材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院林產(chǎn)化工專業(yè)概論結(jié)課論文論文題目藍(lán)莓花青素及其提純工藝調(diào)查班級(jí)林化13-1學(xué)號(hào) 130534106姓名劉旺衢二一三年十月摘要本文根據(jù)已有的相關(guān)信息和對(duì)文獻(xiàn)資料的查閱,對(duì)藍(lán)莓花青素現(xiàn)有提取方法進(jìn)行了調(diào)查總結(jié)。關(guān)鍵詞:藍(lán)莓花青素提取純化工藝調(diào)查目錄摘要 I1第一章藍(lán)莓概況1.1資源1.2營(yíng)養(yǎng)組成參考文獻(xiàn) (12第二章藍(lán)莓花青素的成分2.1藍(lán)莓花青素的含量及來(lái)源2.2藍(lán)莓花青素的理化性質(zhì)2.3藍(lán)莓花青素的保健功能 (22.4藍(lán)莓花青素的定性研究參考文獻(xiàn) (33第三章藍(lán)莓花青素提取與純化工藝3.1藍(lán)莓花青素的乙醇提取3.2藍(lán)莓花青素酶的分離純化主要結(jié)論 (8第一章藍(lán)莓概況第一章藍(lán)莓概

2、況1.1 資源全世界越桔屬植物約有400余種。藍(lán)莓的人工馴化栽培始于1900年前后。目前,生產(chǎn)栽培的品種主要有高灌藍(lán)莓(V.corymbosum,又名傘房花越橘;矮灌藍(lán)莓(V.angustifolium,又名狹葉烏飯樹(shù);兔眼藍(lán)莓(V.ashei以及其品種問(wèn)雜交品種半高灌藍(lán)莓和南高灌藍(lán)莓等。一般說(shuō)來(lái),高灌藍(lán)莓適于溫帶栽培,又稱“北高灌藍(lán)莓”;兔眼藍(lán)莓適于亞熱帶或熱帶栽培;矮灌藍(lán)莓則適于高寒地帶栽培。高灌藍(lán)莓與兔眼藍(lán)莓雜交育成的短低溫型品種統(tǒng)稱為南高灌藍(lán)莓。高灌藍(lán)莓因其果實(shí)大、品質(zhì)好、產(chǎn)量高,目前已成為商業(yè)種植的重要栽培品種。早在上個(gè)世紀(jì)50年代,我國(guó)東北出產(chǎn)的篤斯越橘(Vaccinium uli

3、ginosum L.即已被開(kāi)發(fā)利用,用于造酒,只是由于口味及地理因素,而未能作為水果廣泛利用。野生篤斯越橘的馴化與改良工作也沒(méi)有取得理想的成果。北美藍(lán)莓由于經(jīng)過(guò)幾十年的改良,無(wú)論在口味及產(chǎn)量上都遠(yuǎn)比野生藍(lán)莓好。我國(guó)在20年前開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外品種,近年來(lái)在膠東半島,貴州東部,云南中部有一定規(guī)模的人工栽培。1.2 營(yíng)養(yǎng)組成藍(lán)莓的果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富。對(duì)從美國(guó)引進(jìn)的l4個(gè)品種的藍(lán)莓果實(shí)分析測(cè)定結(jié)果表明:藍(lán)莓鮮果中含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物,VA、VE、超氧化物歧化酶(SOD等,其它維生素均高于其它水果。此外,藍(lán)莓的微量元素含量也很高,鮮果中含鈣、磷、鎂、鋅、鐵、鍺、銅等。除含有常見(jiàn)的營(yíng)養(yǎng)成分外,藍(lán)莓果實(shí)中還含有

4、尼克酸、黃酮等特殊成分,營(yíng)養(yǎng)豐富,因此,常被譽(yù)為“漿果之王”。參考文獻(xiàn):【1】滕斌,王俊.果蔬貯藏保鮮技術(shù)的現(xiàn)狀與展望【J】.糧油加工與食品機(jī)械, 2001,(4:5-8.【2】欒金水.果蔬保鮮新技術(shù)【J】.江蘇食品與發(fā)酵,2005,(1:2527.【3】劉勤生.我國(guó)蔬菜加工與流通的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)【J】.糧油加工與食品機(jī)械, 2000,(3:1-4.【4】李軍,張振華,葛毅強(qiáng),等.我國(guó)蘋(píng)果加工業(yè)現(xiàn)狀分析J】.食品科學(xué),2004, 25(9:198204.【5】孫希生,叢佩華,聶繼云.我國(guó)果蔬及其加工品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化【J】.保鮮與加工。2002,(2:1.3.第二章藍(lán)莓花青素概況2.1 藍(lán)莓花青素的

5、含量及來(lái)源藍(lán)莓是一種少數(shù)具有天然深藍(lán)色素的可食用植物,果實(shí)中富含有一類物質(zhì),一般稱為花青素或花青甙色素(anthocyanins。藍(lán)莓果實(shí)中花青甙色素含量很高而且種類豐富。野生種花青甙色素含量高達(dá)0.333.38g/l00g鮮重,栽培種一般為0.070.15g/100g鮮重。來(lái)自美國(guó)的一份研究報(bào)告指出:藍(lán)莓的花青素含量是所有的水果與蔬菜之中含量最高的。藍(lán)莓果實(shí)中花青素含量最豐富的部分是其特有的紫色果皮部位。藍(lán)莓的果皮顏色可能足由5種花青甙形成的l5種花色素的含量及比例而決定。2.2 藍(lán)莓花青素的理化性質(zhì)(1藍(lán)莓花青素屬于水溶性色素。(2在pH小于3.0條件下比較穩(wěn)定(3在60以下熱穩(wěn)定性較好,

6、在短時(shí)間內(nèi)有一定的耐高溫能力。(4對(duì)光比較敏感(5耐氧化還原性差,氧化劑對(duì)藍(lán)莓花青素的影響較大,還原劑V在低濃度下對(duì)藍(lán)莓花青素的影響不大,因此使用時(shí)應(yīng)避免與氧化性物質(zhì)共存。(6蔗糖和檸檬酸使藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性增強(qiáng)。(7微波對(duì)其穩(wěn)定性無(wú)不良影響2.3 藍(lán)莓花青素的保健功能藍(lán)莓花青素的保健功能包括:(1延緩衰老;(2激活巨噬細(xì)胞,并使血清免疫球蛋白免受自由基的侵害,從而增強(qiáng)人體的免疫力;(3保護(hù)血管,增強(qiáng)血管抵抗力,減低毛細(xì)血管的脆性,保持血管的通透性,增強(qiáng)毛細(xì)血管、靜脈、動(dòng)脈的機(jī)能,從而降低心血管疾病的發(fā)病率;(4降低糖尿病的發(fā)病危險(xiǎn)及并發(fā)癥的產(chǎn)生;(5通過(guò)血腦屏障,改善退行性老年癡呆;(6保護(hù)

7、細(xì)胞內(nèi)基因不被攻擊;(7降低各種癌癥的發(fā)病率;(8降低低密度脂蛋白(LDL的氧化,避免動(dòng)脈硬化;第二章藍(lán)莓花青素概況(9抗發(fā)炎,對(duì)非菌性炎癥(如關(guān)節(jié)炎等疾病有防治作用;2.4 藍(lán)莓花青素的定性研究目前對(duì)藍(lán)莓果實(shí)中花青素的研究目前有相當(dāng)部分仍主要集中在其分離、純化及結(jié)構(gòu)鑒定上,中國(guó)科學(xué)院南京植物研究所于1988年引種了兔眼藍(lán)漿果(Vaccinium ashie Reade。為了對(duì)引種的兔眼藍(lán)漿果深度開(kāi)發(fā)利用提供必要的理論基礎(chǔ),對(duì)其進(jìn)行了全面的品質(zhì)評(píng)價(jià),并對(duì)兔眼藍(lán)漿果色素主要成分花青素進(jìn)行了分析并與歐洲越桔色素提取物的成分進(jìn)行了比較。比較結(jié)果表明:歐洲越桔果實(shí)中共檢測(cè)到15個(gè)主要花青苷成分,兔眼藍(lán)

8、漿果樣品除沒(méi)有檢測(cè)到芍藥定一30一阿拉伯糖苷(peonidin3.O arabinoside以及一個(gè)未知成分外,其他14個(gè)成分一飛燕草定一30一半乳糖苷(delphinidin一3一Oglucoside、飛燕草定一3-O一葡萄糖(delphinidin一3一Oglucoside、欠車(chē)菊定一30一半乳糖苷(cyanidin一3一Oglucoside、飛燕草定一30一阿拉伯糖苷(delphinidin一3一Ogarabinoside、矢車(chē)菊定一30一葡萄糖苷(cyanidin一3一Oglucoside、矮牽牛定.3一O一半乳糖苷(petunidin一3-Oglucoside、矢車(chē)菊定一30一阿拉伯

9、糖苷(cyaniding一3一Oarabinoside、矮牽牛定一30一葡萄糖苷(petunidin一3一Oglucoside、芍藥定一30一半乳糖苷(petunidin一3一Oglucoside、矮牽牛定一3.0一阿拉伯糖苷(petunidin一3一Oarabinoside、芍藥定一30一萄糖苷(eonidin一3一Oglucoside錦葵定一30.半乳糖苷(malvidin.3一Oglucoside、錦葵定一30一葡萄糖苷(malvidin一30一glucoside、錦葵定.3一O一阿拉伯糖苷(malvidin一30一arabinoside與歐洲越桔樣品相同,并且還檢測(cè)到兩個(gè)未知成分,其相

10、對(duì)含量較高,結(jié)構(gòu)尚待確定。參考文獻(xiàn):參考文獻(xiàn)【1】劉慶忠,趙紅軍,馬懷宇.北美洲的藍(lán)莓生產(chǎn)與利用【J】.落葉果樹(shù),2003(6:55-58.【4】孫視,於虹,趙友誼,等.兔眼藍(lán)漿果花青素HPLC分析【J】植物資源與環(huán)境學(xué), 2001,10(4:59.60.【5】李亞?wèn)|,張志東,吳林.藍(lán)莓果實(shí)的成分及保健機(jī)能【J】,中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng), 2002,(1:2728.3.1花色素的提取花色苷的提取方法主要有溶劑萃取法、超臨界流體萃取法、超聲波輔助提取法和酶法等。其中溶劑萃取法是最常用提取方法,酶法為一種新的提取方法,尚未廣泛應(yīng)用。如果提取花色素的目的是為進(jìn)一步定性或定量分析,則選擇提取方法最好是不破壞它

11、們的結(jié)構(gòu),保持天然狀態(tài);如果提取的花色苷作為食品添加劑用于食品著色,那么保持最大色素產(chǎn)率、顏色的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性是關(guān)鍵。藍(lán)莓花色苷的提取有四種方法:對(duì)于藍(lán)莓花青素這種水溶性花色苷多采用溶劑浸提,再經(jīng)過(guò)濾,減壓濃縮,真空干燥的方法。藍(lán)莓花色素溶于水,甲醇,乙醇,丙酮,但不溶于乙醚石油醚,是水溶性色素。在中性或堿性溶液中不穩(wěn)定,因此浸提液要采用酸性溶劑,酸性溶劑在破壞植物細(xì)胞膜的同時(shí)溶解水溶性色素。甲醇是最佳提取液,其提取效率比乙醇高20%,比水高73%。但由于甲醇的毒性,考慮作為食品添加劑的色素提取液的食品安全問(wèn)題,所以可以用酸性乙醇溶液作為藍(lán)莓色素的提取劑。無(wú)機(jī)酸(如HC1的酸化溶劑可能會(huì)改變復(fù)

12、合色素的天然形式,因?yàn)榭赡芷茐幕ㄉ张c金屬離子、輔色素之間的締合,弱有機(jī)酸(檸檬酸最好,其次是酒石酸、甲酸、乙酸和丙酸對(duì)花色苷結(jié)構(gòu)的影響較小。因此可以在乙醇溶液中加入檸檬酸,可提高提取率,同時(shí)使藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性增強(qiáng)。有實(shí)驗(yàn)曾用含0.1%的HCL的甲醇溶液提取,也有用蒸餾水,SO2,檸檬酸加熱提取,但甲醇與SO2總會(huì)有試劑殘留,并有毒性,不可取。乙醇量,溫度,浸提時(shí)間,pH都會(huì)對(duì)藍(lán)莓花色苷的提取長(zhǎng)生影響。實(shí)驗(yàn)證明:花色苷在60%乙醇,料液比為1g:15mL,40,提取時(shí)間2h,pH3.0,花色苷的提取量比較高。溶劑萃取法是目前天然食用色素生產(chǎn)的主要方法,其優(yōu)點(diǎn)是投資少、設(shè)備簡(jiǎn)單,但存在能耗大等

13、缺點(diǎn)。用酶法提取為新方法,未廣泛應(yīng)用。藍(lán)莓花色苷主要集中在被大量纖維素和果膠包圍的果皮內(nèi),只有將纖維素和果膠解鏈才能將花色苷充分釋放。所以可用酶法。果膠酶提取藍(lán)莓花色苷對(duì)提高花色苷的提取量效果不明顯,而纖維素酶解法可以大幅度提高花色苷的提取量。這可能由于纖維素酶破壞了細(xì)胞壁,釋放出胞內(nèi)物質(zhì),而果膠在果膠酶作用下的水解產(chǎn)物對(duì)花色苷的吸附性較強(qiáng),使得花色苷提取量低于無(wú)酶作用結(jié)果。纖維素酶可使纖維素、半纖維素等物質(zhì)降解,引起細(xì)胞壁和細(xì)胞間質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生局部疏松、膨脹等變化,從而增大胞內(nèi)有效成分向提取介質(zhì)的擴(kuò)散,促進(jìn)色素提取率的提高。纖維素酶解法提取藍(lán)莓花色苷的最佳工藝參數(shù)為酶用量5mg/g,料液比1g:

14、8mL,酶解時(shí)間60min, pH5.0,酶解溫度為45。酶提取花色素具有條件溫和,酶用量少,提取率高等優(yōu)點(diǎn)。借助超聲波提取花色苷是近年來(lái)發(fā)展的新技術(shù)。對(duì)于有些花色普類色素,有機(jī)溶劑不易滲透細(xì)胞壁和細(xì)胞膜,不能很好的將提取物從細(xì)胞器中溶出,使提取時(shí)間延長(zhǎng),而采用超聲波輔助萃取可大大縮短時(shí)間,降低生產(chǎn)能源、溶劑消耗以及廢物的產(chǎn)生,從而提高萃取效率。提取藍(lán)莓色素,也可以用乙醇浸提液提取的同時(shí)輔助微波或超聲波提取技術(shù)來(lái)提高花色苷的提取率。徐建國(guó)等曾采用0.01%HCL的80%乙醇溶液的同時(shí),輔助功率200W超聲波,時(shí)間為15min,超聲波法和溶劑浸提法的提取率分別為86.57%,79.64%,提取率

15、提高6.93%。超聲波法與浸提法相比,所用乙醇濃度降低,提取時(shí)間縮短,色素提取率提高、色價(jià)提高。超臨界流體萃取法是新興的一項(xiàng)萃取和分離技術(shù),是使用高于臨界溫度,臨界壓力流體作為溶劑的萃取過(guò)程。處于臨界點(diǎn)附近的流體不僅對(duì)物質(zhì)具有極高的溶解能力,而且物質(zhì)的溶解度隨體系壓力或溫度變化而變化,從而通過(guò)調(diào)節(jié)體系的壓力或溫度就可以方便地進(jìn)行選擇性地萃取分離物質(zhì),常用C02作為萃取劑。此法特別適于萃取揮發(fā)性、熱敏性或脂溶性色素,如辣椒紅素、葉黃素和番茄紅素。與溶劑萃取法相比,超臨界流體萃取無(wú)化學(xué)試劑殘留和污染,并可避免萃取物在高溫下分解,保護(hù)生理活性物質(zhì)的活性及保護(hù)萃取物的天然風(fēng)味。對(duì)于藍(lán)莓花色素來(lái)說(shuō),效果

16、不是太明顯。3.2 花色素的分離與純化經(jīng)溶劑萃取后濃縮的天然色素大多是粗制品,其中仍含有膠質(zhì)、淀粉、糖類、脂肪、有機(jī)酸堿、無(wú)機(jī)鹽、金屬離子等,甚至有特殊的異味。可以采用的方法有吸附解析法、膜分離法、酶法等。吸附解吸法常用的填料有大孔樹(shù)脂、硅膠、聚酸胺、葡聚糖凝膠等。用大孔樹(shù)脂吸附精制天然色素是提高色素純度的有效方法,精制過(guò)程易于控制,并且樹(shù)脂洗脫后可反復(fù)使用,節(jié)約成本。AB一8是弱極性,大孔樹(shù)脂比表面積480520,平均孔徑130140,主要用于甜菊糖、色素和有機(jī)物的提取分離,對(duì)色素有較強(qiáng)的吸附作用。有實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)10種大孔樹(shù)脂的靜態(tài)吸附解吸研究,發(fā)現(xiàn)AB-8型大孔樹(shù)脂是一種比較理想的樹(shù)脂,吸附

17、率大,解吸率高,較適合藍(lán)莓果中花色苷類成分的純化。大孔樹(shù)脂比表面比較大,可以利用范德華力進(jìn)行物理吸附,大孔樹(shù)脂吸附的是分子態(tài)的物質(zhì)。解吸時(shí)用乙醇洗脫就是和大孔樹(shù)脂進(jìn)行對(duì)分子態(tài)的物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)吸附,使物質(zhì)轉(zhuǎn)為溶解于乙醇,從而被乙醇洗脫液帶走。由此,可以除去雜質(zhì),進(jìn)行分離純化。如圖所示,每一個(gè)大孔聚合物珠體都是由大量很小的微球凝聚而成,也既是由連續(xù)的凝膠相和連續(xù)的大孔相構(gòu)成。在使用時(shí)孔中充滿溶劑,吸附樹(shù)脂的內(nèi)表面暴露在溶質(zhì)和溶劑分子中進(jìn)行吸附。一般來(lái)講,溶質(zhì)的溶解度越小,越容易被吸附。藍(lán)莓經(jīng)過(guò)浸取液浸取,再經(jīng)過(guò)除雜質(zhì),制備成供吸附的料液,將樹(shù)脂預(yù)處理(乙醇加熱回流洗脫后,上柱吸附,飽和后采用乙醇等溶劑進(jìn)

18、行洗脫,最后樹(shù)脂再生。(處理方法:樹(shù)脂活化乙醇浸泡24h上柱去離子水洗至中性酸洗(5%HC12h,水洗至中性,堿洗(5%NaOH 2h ,水洗至中性備用AB-8型大孔樹(shù)脂對(duì)花色素的吸附屬多分子層吸附,靜態(tài)吸附解吸條件為:吸附平衡時(shí)間為4h,吸附平衡最適濃度750mg/L,pH3.0時(shí)吸附能力比較強(qiáng),低溫有利于AB-8型樹(shù)脂的吸附,而高溫則有利于該樹(shù)脂的解吸,用pH3.0的60%乙醇溶液作為解吸液,解吸平衡時(shí)間2h。動(dòng)態(tài)吸附解吸條件為:吸附和解吸流速1mL/min,上樣液濃度3.Omg/mL,用5倍柱床體積的60%酸性乙醇作為洗脫液。根據(jù)生物膜對(duì)物質(zhì)選擇通透性的原理所設(shè)計(jì)的一種對(duì)包含不同組分的混合樣品進(jìn)行分離的方法。所以,可以在對(duì)浸提液進(jìn)行精密過(guò)濾,或?qū)⑦^(guò)濾液進(jìn)行濃縮的過(guò)程中,利用膜分離。比如,微濾膜,反滲透膜等。天然色素粗制品中的雜質(zhì)可以通過(guò)酶反應(yīng)除去。酶的催化作用一般在常溫、近中性的條件下進(jìn)行,這對(duì)耐熱性不強(qiáng)的天然色素特別適合。但藍(lán)莓提取花色素的過(guò)程中,未有人研究用酶法進(jìn)行分離純化。高效液相色譜法(HPLC應(yīng)用于花色苷物質(zhì)的分離具有分析時(shí)間短,分辨率高,無(wú)熱分解的危險(xiǎn),需樣量少等優(yōu)點(diǎn)