红曲色素组分分离及其功能的初步研究

论文摘要

红曲菌（Monascus spp.）是我国传统的食用和药用微生物,它能分泌产生色素、莫呐可啉类（monacolins）物质、γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid,GABA）等多种有益代谢产物,被广泛用于食品发酵剂、食品着色剂和保健食品的生产。红曲色素作为红曲菌的重要代谢产物,在我国有上千年的应用历史,主要用于肉制品和豆腐乳等的着色。现代研究表明,红曲色素属于复合色素,包括红色、橙色和黄色三大类,每一类色素中又包含多种组分。近年来,关于红曲色素组分的提取分离、结构分析和稳定性研究已经有很多报道,对红曲色素的功能研究也有一定的进展,但是对红曲色素各个组分功能的系统研究尚未见报道。本实验通过TLC方法成功分离得了7种红色色素组分,4种黄色色素组分,2种橙色色素组分,然后对分离得到的红色组分1、红色组分2、橙色组分1、橙色组分2等4个组分以及红曲色素的初提物、总红色色素、总黄色色素和总橙色色素等4种主要色素混合物进行了抗氧化、抑菌和抗肿瘤等功能的研究。主要研究结果如下:1.建立了红曲色素各组分的薄层色谱（TLC）分离方法。红曲红色色素和黄色色素以80%乙醇为提取剂,红色色素以甲苯:乙酸乙酯:甲酸=7:3:1（v/v）为展开剂,黄色色素以正己烷:乙酸乙酯:石油醚=30:17:5（v/v）为展开剂,可以对红色和黄色色素组分进行有效的分离。橙色色素以乙酸乙酯为提取剂,以正己烷:乙酸乙酯:石油醚=30:17:5（v/v）为展开剂,展开后将带有橙色色素的硅胶刮下,重新用乙酸乙酯提取,离心取上清浓缩后,再以甲苯:乙酸乙酯:甲酸=7:3:2（v/v）为展开剂,能够有效分离橙色色素各组分。在上述条件下,成功得到了7种红色色素组分RP1～RP7,4种黄色色素组分YP1～YP4,2种橙色色素组分OP1～OP2。其中,RP1和RP2的含量较多,黄色色素各组分在总色素中含量较少,因此将提取纯化得到的主要红曲组分及其混合物作为后续实验的研究材料,它们分别是红曲色素初提物（PT）,总红色色素（RP）,总黄色色素（YP）,总橙色色素（OP）,红色组分1（RP1）,红色组分2（RP2）,橙色组分1（OP1）,橙色组分2（OP2）。同时,采用HPLC方法对RP1、RP2、YP1、YP2、YP3、YP4、OP1、OP2的纯度进行了分析,结果表明,当色谱条件为色谱柱Kromasil C18（5μm,4.6 mm×250mm）、流动相为乙腈:水=75:25（v/v）、紫外检测波长λ=254 nm、进样量30μL、流速1 mL/min、柱温30℃时,色素各组分的HPLC图谱均只有一个峰,表明用TLC方法提取分离的色素组分的纯度较好。2.研究了红曲组分及其混合物的抗氧化功能。采用·OH体系、O2·-体系和DPPH体系三种抗氧化模型,系统研究了PT、RP、YP、OP、RP1、RP2、OP1、OP2的抗氧化功能。结果表明,红曲红色色素组分和橙色色素组分都有很强的清除自由基能力,尤其是RP2,在40μg/mL的浓度下,对·OH的清除率达到32%,比同浓度的Vc约高20%;对DPPH的清除率达到64%,比同浓度的Vc约高41%。黄色色素组分表现出微弱的抗氧化功能。3.研究了红曲组分及其混合物的抑菌功能。以金黄色葡萄球菌、李斯特菌、大肠杆菌、志贺菌和沙门菌等几种食品中常见的病原菌为研究对象,系统分析了PT、RP、YP、OP、RP1、RP2、OP1、OP2对其的抑菌功能。结果表明,橙色色素各组分对革兰氏阳性菌,如金黄色葡萄球菌、李斯特菌具有很好的抑制效果,并且在20μg/mL～100μg/mL的浓度范围内,随着浓度的增加抑制作用增强;对革兰氏阴性菌,如大肠杆菌、志贺菌和沙门菌有一定的抑制作用。在60μg/mL的浓度下,OP2对李斯特菌的抑制率为38.49%,对志贺菌的抑制率为15.66%。红色色素组分对革兰氏阳性菌也有一定的抑制作用,但是对革兰氏阴性菌的抑制效果不好。在60μg/mL的浓度下,RP2对李斯特菌的抑制率为34.37%,对志贺菌的抑制率仅为9.2%。黄色色素没有抑制作用。4.研究了红曲组分及其混合物的体外抗肿瘤功能。以SP2/0、HepG2和Hela等3株肿瘤细胞为研究材料,系统分析了PT、RP、YP、OP、RP1、RP2、OP1、OP2对其的抗肿瘤作用。结果表明,红曲橙色色素尤其是OP2具有较好的抑制SP2/0、HepG2和Hela细胞的功能,在72 h内,在0.05μg/mL～100μg/mL的浓度范围内,随着时间的延长和色素浓度的增加,抑制效果增强。OP2在100μg/mL的浓度下,作用48 h,对Hela细胞的抑制率为36.84%,72 h抑制率为44.96%。红色色素对肿瘤细胞有一定的抑制作用,但是抑制率稍差于橙色色素。在100μg/mL的浓度下,作用72 h,RP2对Hela细胞的抑制率为32.83%,OP2抑制率为44.96%。黄色色素表现出微弱的抑制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 第一章 文献综述
• 1 食用色素概述
• 2 红曲色素
• 2.1 红曲色素的理化性质
• 2.2 红曲色素的组分及其结构
• 2.3 红曲色素组分的分离纯化
• 2.3.1 薄层层析法
• 2.3.2 柱层析法
• 2.3.3 高效液相色谱法
• 2.4 红曲色素的生产及应用
• 2.5 红曲色素的生物合成途径
• 2.6 红曲色素的功能
• 2.6.1 红曲色素的抑菌功能
• 2.6.2 红曲色素组分的抗氧化功能
• 3 本课题研究目的及意义
• 第二章 红曲色素组分的分离纯化
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 菌种
• 1.1.2 培养基
• 1.1.3 主要仪器
• 1.2 方法
• 1.2.1 红曲米的制备
• 1.2.2 红曲色素的提取
• 1.2.3 红曲色素组分的薄层色谱分离
• 1.2.4 红曲色素组分的紫外-可见分析
• 1.2.5 红曲色素组分的高效液相色谱分析
• 2 结果与分析
• 2.1 红曲色素组分的薄层图谱分析
• 2.2 红曲色素各组分的紫外扫描结果
• 2.2.1 红色色素各组分扫描结果
• 2.2.2 黄色色素各组分扫描结果
• 2.2.3 橙色色素各组分扫描结果
• 2.3 红曲色素各组分的HPLC分析
• 3 讨论
• 第三章 红曲色素组分的抗氧化功能研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 红曲色素组分
• 1.1.2 主要仪器
• 1.2 方法
• 1.2.1 红曲色素各组分清除·OH的测定
• 2^·-的测定'>1.2.2 红曲色素各组分清除O₂^·-的测定
• 1.2.3 红曲色素各组分清除 DPPH的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 红曲色素组分的抗氧化功能
• 2.1.1 红曲色素组分对·OH的清除作用
• 2^·-的清除作用'>2.1.2 红曲色素组分对O₂^·-的清除作用
• 2.1.3 红曲色素组分对DPPH的清除作用
• 2.1.4 红曲色素在不同测定体系中抗氧化活性的比较
• 3 讨论
• 第四章 红曲色素组分的抑菌功能研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 供试菌株
• 1.1.2 红曲色素组分
• 1.2 方法
• 1.2.1 细菌菌悬液的制备
• 1.2.2 红曲色素不同组分对病原菌的抑制作用
• 1.2.3 不同浓度的红曲色素组分对病原菌的影响
• 2 结果与分析
• 2.1 红曲色素组分的抑菌结果
• 2.2 不同浓度的红曲色素组分对病原菌的影响结果
• 3 讨论
• 第五章 红曲色素组分的体外抗肿瘤功能研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 肿瘤细胞株
• 1.1.2 红曲色素组分
• 1.1.3 主要试剂
• 1.2 方法
• 1.2.1 肿瘤细胞的复苏与活化
• 1.2.2 红曲色素对肿瘤细胞体外生长的抑制实验
• 2 结果与分析
• 2.1 红曲色素组分对 SP2/0细胞的抑制结果
• 2.2 红曲色素组分对 HepG2细胞的抑制结果
• 2.3 红曲色素组分对 Hela细胞的抑制结果
• 3 讨论
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录