大连紫海胆棘壳色素的研究

论文摘要

海胆属于棘皮动物门海胆纲,其可食用部分是生殖腺,大量的棘壳作为加工废物被丢弃。研究表明,海胆棘壳中含有多羟基萘醌类色素物质,它们具有抗菌、保护心脏、抗氧化等诸多生理活性。大连紫海胆（学名光棘球海胆）是我国主产的经济海胆之一,本文采用大孔吸附树脂对其棘壳中的多羟基萘醌类色素进行了制备,并研究了色素提取物的理化性质、化学结构和生理活性。首先,采用NKA-9大孔吸附树脂以静态吸附的方式制备出棘壳色素提取物,并研究了提取物的理化性质及稳定性。结果显示：色素在极性大的溶剂如去离子水、甲醇、乙醇中溶解性较好,在极性小的溶剂如石油醚、正己烷中溶解性差。色素在pH≥6的缓冲溶液中颜色会发生变化,由橘红色变为土黄色,相比较而言在偏酸性条件下稳定性较好。色素的耐热性较好,但耐光性较差。Na2SO3、苯甲酸钠和山梨酸钾会改变色素的颜色并使稳定性的下降；H2O2、NaCl、柠檬酸、苹果酸不会对色素颜色构成不良影响,但会使色素稳定性的下降。Vc对色素有护色增色作用。Mn2+、Mg2+不影响色素溶液的色泽,对色素的稳定性也没有影响；Ca2+、Zn2+不影响色素溶液的色泽,但使色素溶液的稳定性下降；Al3+、Fe3+与色素发生螯合,生成带电荷螯合物,改变色素的色泽,但不产生沉淀；Fe2+、Cu2+与色素螯合形成不带电荷螯合物,不溶于水。接着,采用超高效液相色谱-飞行时间质谱对色素提取物进行快速分析。结果表明,该提取物中含有8个1,4-萘醌类天然色素,分别被初步鉴定为2,3,5,6,7,8-六羟基-1,4-萘醌、氨基-五羟基-1,4-萘醌、2,5,7,8-四羟基-1,4-萘醌、2,3,5,7-四羟基-1,4-萘醌、乙酰基-氨基-三羟基-1,4-萘醌、3-乙酰基-2,5,6,7,8-五羟基-1,4-萘醌、3-乙酰基-2,5,7,8-四羟基-1,4-萘醌和6-乙基-2,3,5,7,8-五羟基-1,4-萘醌。采用半制备高效液相色谱对色素提取物进行分离纯化。结果显示,四个组分可以实现制备,其可能结构分别为2,3,5,6,7,8-六羟基-1,4-萘醌、2,3,5,7-四羟基-1,4-萘醌、3-乙酰基-2,5,6,7,8-五羟基-1,4-萘醌和3-乙酰基-2,5,7,8-四羟基-1,4-萘醌。最后,研究了棘壳色素提取物的体外抗增殖、抗炎、免疫调节活性及所纯化的色素组分的体外抗氧化活性。结果显示：海胆棘壳色素在浓度为0.5和1μg/mL时对人宫颈癌Hela细胞具有显著的抑制作用（P<0.05）,在浓度为2μg/mL时具有极显著的抑制作用（P<0.01）；海胆棘壳色素在浓度为1 μg/mL时对LPS刺激的RAW264.7细胞增殖具有显著的抑制作用（P<0.05）,在浓度为5-10 μg/mL时具有极显著的抑制作用（P<0.01）；海胆棘壳色素在浓度为20 μg/mL时,可显著地（P<0.05）提高脾淋巴细胞增殖活性,浓度为50 μg/mL时,可极显著地（P<0.01）提高脾淋巴细胞的增殖活性。四个色素组分均具有很强的体外抗氧化活性,在0.4 mg/mL浓度时,组分Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ的DPPH自由基清除率分别为60.70,86.49,70.79和85.14%；还原能力（A700nm）分别为0.491、0.860、0.652和0.825；对Fe2+的螯合率分别为43.78、31.66、53.54和72.57%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 天然色素
• 1.1.1 天然色素的分类与特点
• 1.1.1.1 天然色素的分类
• 1.1.1.2 天然色素的特点
• 1.1.2 天然色素的开发利用现状
• 1.2 海胆棘壳色素研究进展
• 1.2.1 海胆概述
• 1.2.2 20世纪60年代前海胆棘壳色素的研究
• 1.2.3 20世纪60年代后海胆棘壳色素的研究
• 1.3 论文的主要内容和研究意义
• 第二章 棘壳色素提取物的理化性质及稳定性研究
• 2.1 前言
• 2.2 主要材料和仪器
• 2.2.1 材料和试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 棘壳色素的制备
• 2.3.2 色素的紫外-可见光谱特征
• 2.3.3 色素的溶解性
• 2.3.4 色素母液的配制
• 2.3.5 pH值对色素稳定性的影响
• 2.3.6 光照对色素稳定性的影响
• 2.3.7 温度对色素稳定性的影响
• 2O₂和Na₂SO₃对色素稳定性的影响'>2.3.8 H₂O₂和Na₂SO₃对色素稳定性的影响
• 2.3.9 部分食品添加剂对色素稳定性的影响
• 2.3.10 部分金属离子对色素稳定性的影响
• 2.3.11 统计方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 色素的吸收光谱
• 2.4.2 色素的溶解性
• 2.4.3 pH值对色素稳定性的影响
• 2.4.4 光照对色素稳定性的影响
• 2.4.5 温度对色素稳定性的影响
• 2O₂和Na₂SO₃对色素稳定性的影响'>2.4.6 H₂O₂和Na₂SO₃对色素稳定性的影响
• 2.4.7 食品添加剂对色素稳定性的影响
• 2.4.8 部分金属离子对色素稳定性的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 棘壳色素提取物的UPLC-MS分析和主要组分的分离纯化
• 3.1 前言
• 3.2 主要材料和仪器
• 3.2.1 材料和试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 大连紫海胆棘壳粉末中部分元素含量的测定
• 3.3.2 棘壳色素混合物中萘醌类成分液质联用分析
• 3.3.2.1 样品准备
• 3.3.2.2 液质联用分析条件
• 3.3.3 色素主要成分的分离纯化及纯度验证
• 3.3.3.1 分离纯化条件
• 3.3.3.2 纯度验证条件
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 海胆棘壳粉末中主要化学元素的含量
• 3.4.2 海胆棘壳色素主要成分分析结果
• 3.4.3 主要组分的分离纯化
• 3.5 本章小结
• 第四章 棘壳色素的生物活性研究
• 4.1 前言
• 4.2 主要材料和仪器
• 4.2.1 材料与试剂
• 4.2.2 动物与瘤株
• 4.2.3 主要仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 对Hela细胞增殖的影响
• 4.3.2 对细菌脂多糖（LPS）致RAW 264.7细胞体外增殖的影响
• 4.3.3 对淋巴细胞增殖活性的影响
• 4.3.4 各组分DPPH自由基清除能力的测定
• 4.3.5 各组分还原能力的测定
• 2+螯合能力的测定'>4.3.6 各组分Fe²⁺螯合能力的测定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 海胆棘壳色素对体外Hela细胞增殖的影响
• 4.4.2 对LPS诱导的RAW 264.7细胞体外增殖的影响
• 4.4.3 对淋巴细胞增殖的影响
• 4.4.4 各组分的DPPH自由基清除能力
• 4.4.5 各组分的还原能力
• 2+螯合能力'>4.4.6 各组分的Fe²⁺螯合能力
• 4.5 本章小结
• 结论
• 问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录