紫甘薯花青素的提取及其稳定性和抗氧化性的研究

论文摘要

近年来,由于医学毒理学和生物学研究工作的深入开展,人们发现合成食用色素对人体都有不同程度的伤害,所以合成色素逐渐被天然色素所代替。花青素是一类人们最为熟悉的水溶性天然色素,因其安全性高,易上色,并具有多种保健功能,大多数国家都允许其用于食品着色。紫甘薯富含花青素,且色彩鲜艳,生理活性突出,倍受人们关注。本实验在国内首次建立了稳定的高效液相色谱（High Performance LiquidChromatography,HPLC）分离条件对紫甘薯品种花青素不同组分进行了分离和含量测定,并对花青素的提取工艺,稳定性以及清除自由基能力进行了研究。研究结果表明:1.紫甘薯花青素HPLC分析方法色谱条件为:色谱柱为江苏汉邦Lichrospher5-C18柱（150mm×4.6mm,5μm）,流动相A为100%的色谱乙腈,流动相B为10%醋酸重蒸馏水溶液（V/V）,在30min内流动相B从90%线性减少到80%;体积流量为0.3 mL/min;检测波长530m;柱温35℃;进样量:20μL。经测定六个不同紫甘薯品种,各个品种花青素的组分都不同,且含量不一,紫A4、浙紫、京薯6号、紫A1、鄂紫和川山紫花青素提取率分别为7.6058、7.5162、7.1663、6.1608、5.5458和5.0249 mg/g干粉重。2.通过对提取溶剂,溶剂浓度,提取温度,提取时间,提取固液比进行单因素平行实验,并进行四因素三水平正交试验,得出提取紫甘薯花青素优化工艺条件:利用10%醋酸在温度为40℃、固液比为1:20条件下提取60min,提取花青素含量为150.01μg/mL,提取率为7.5 mg/g干粉重。3.通过摸索大孔树脂HPD-700的吸附时间,吸附温度和吸附pH值,得出最优吸附条件为20℃下,pH值为2.5,吸附12h,吸附率为91.82±0.34%;进一步研究解吸时间,解吸乙醇浓度和解吸次数,得出最优解吸条件为70%乙醇解吸30min,解吸两次,解吸率为93.42±1.13%。经研究表明,HPD-700大孔树脂循环使用性能良好。经大孔树脂纯化后花青素在晶体中的含量为45 mg/g,纯化倍数为6倍。4.通过比较花青素在室内自然光,紫外光,沸水浴,高压灭菌和不同pH值条件下的稳定性,试验结果表明,光对花青素稳定性影响较少,自然光下花青素含量在30d后相对保存率为92.31±0.79%,40W紫外光、0.5m下照射4h相对保存率为90.92±1.91%;高温对花青素稳定性影响较大,沸水浴4h后花青素相对保存率为69.05±0.79%,高压灭菌20min后相对保存率只有63.75±0.83%,花青素稳定性下降显著。花青素在不同pH值条件下稳定性相差很大,在pH5.0以下时稳定性较好,4d后花青素相对保存率仍有80%以上;随着pH值升高,稳定性迅速下降,pH9.0以上、4d后花青素相对保存率低于15%。5.研究花青素清除自由基结果表明:pH为7.0时,花青素具备较好的清除超氧阴离子、羟基自由基和DPPH·自由基能力。花青素清除超氧阴离子的IC50=0.25mg/mL,而抗坏血酸的IC50=0.3mg/mL,花青素在浓度为0.23mg/mL以上清除超氧阴离子能力显著强于抗坏血酸;但浓度低于0.23mg/mL时,抗坏血酸的清除能力又超过花青素。花青素清除羟基自由基的IC50=0.08mg/mL,而抗坏血酸的IC50=0.19mg/mL,表明花青素清除羟基自由基能力明显强于抗坏血酸。比较了花青素与抗坏血酸,VE和BHA清除DPPH·自由基的清除率,花青素的IC50=2μg/mL,抗坏血酸的IC50=1.2μg/mL,α-生育酚的IC50=32μg/mL,BHA的IC50=78μg/mL,结果表明,当浓度小于5μg/mL时,抗坏血酸清除DPPH·自由基能力显著强于花青素,α-生育酚和BHA清除能力不显著;浓度高于5μg/mL时,清除DPPH·自由基能力顺序为花青素>抗坏血酸>α-生育酚>BHA;当浓度大于10μg/mL时,花青素和抗坏血酸的清除率接近100%,差异不显著。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 天然色素的研究进展
• 2 紫甘薯简介
• 3 花青素的研究进展
• 3.1 花青素的性质
• 3.2 花青素的生物合成途径
• 3.3 花青素的生理功能
• 3.3.1 抗氧化及清除自由基的功能
• 3.3.2 抗突变及抗肿瘤的功能
• 3.3.3 减轻肝机能障碍的功能
• 3.3.4 预防心血管疾病的功能
• 3.3.5 抗高血糖的功能
• 3.3.6 其它
• 3.4 花青素的分离与鉴定方法
• 3.4.1 分离与纯化
• 3.4.1.1 提取
• 3.4.1.2 纯化
• 3.4.2 定性分析
• 3.4.2.1 光谱法
• 3.4.2.1.1 紫外-可见光谱法
• 3.4.2.1.2 红外吸收光谱法
• 3.4.2.2 色谱法
• 3.4.2.3 其它方法
• 3.4.3 定量分析
• 3.4.3.1 含有很少或者不含有干扰物质的体系中花色苷总量的测定
• 3.4.3.2 含有干扰物质的体系中花色苷总量的测定
• 3.4.3.2.1 pH示差法
• 3.4.3.2.2 差减法
• 3.4.3.3 单个花色苷的定量
• 3.5 花青素的应用
• 3.5.1 在食品行业上的应用
• 3.5.2 在化妆品行业上的应用
• 3.5.3 在药品行业上的应用
• 4 国内紫甘薯花青素研究存在的问题
• 5 本课题研究内容及目的
• 第二章 高效液相色谱法分析花青素组分及其含量测定
• 1 材料与试验方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 主要材料
• 1.1.2 主要试剂
• 1.1.3 主要仪器和设备
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 花青素样品的预处理
• 1.2.2 花青素波长扫描
• 1.2.3 液相色谱条件的摸索
• 1.2.3.1 洗脱流动相的研究
• 1.2.3.2 流动相洗脱梯度的研究
• 1.2.3.3 洗脱时间的研究
• 1.2.4 高效液相色谱条件
• 1.2.5 不同品种紫甘薯花青素含量的测定
• 1.2.6 花青素提取率的计算
• 2 结果与分析
• 2.1 花青素检测波长的确定
• 2.2 流动相的确定
• 2.3 洗脱梯度的确定
• 2.4 洗脱时间的确定
• 2.5 线性关系考察
• 2.6 精密度试验
• 2.7 重现性试验
• 2.8 稳定性试验
• 2.9 回收率试验
• 2.10 紫甘薯花青素组分的高效液相色谱图
• 2.11 不同品种紫甘薯花青素的提取率比较
• 3 讨论
• 第三章 紫甘薯中花青素的提取和大孔树脂纯化工艺研究
• 1 材料与试验方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 主要材料
• 1.1.2 主要试剂
• 1.1.3 主要仪器和设备
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 实验材料的预处理
• 1.2.2 紫甘薯中花青素的提取工艺研究
• 1.2.2.1 提取溶剂的研究
• 1.2.2.2 醋酸提取浓度的研究
• 1.2.2.3 提取温度的研究
• 1.2.2.4 提取时间的研究
• 1.2.2.5 提取固液比的研究
• 1.2.2.6 提取工艺的优化
• 1.2.3 紫甘薯中花青素的大孔树脂纯化条件研究
• 1.2.3.1 大孔树脂的预处理
• 1.2.3.2 大孔树脂吸附时间的研究
• 1.2.3.3 大孔树脂吸附温度的研究
• 1.2.3.4 大孔树脂吸附pH值的研究
• 1.2.3.5 大孔树脂解吸时间的研究
• 1.2.3.6 大孔树脂乙醇解吸浓度的研究
• 1.2.3.7 大孔树脂解吸次数的研究
• 1.2.3.8 大孔树脂循环使用性能的研究
• 1.3 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 紫甘薯中花青素的提取工艺条件
• 2.1.1 最佳提取溶剂
• 2.1.2 最佳乙酸浓度
• 2.1.3 最佳提取温度
• 2.1.4 最佳提取时间
• 2.1.5 最佳提取固液比
• 2.1.6 正交试验
• 2.2 紫甘薯中花青素大孔树脂纯化条件
• 2.2.1 最佳吸附时间
• 2.2.2 最佳吸附温度
• 2.2.3 最佳吸附pH值
• 2.2.4 最佳解吸时间
• 2.2.5 最佳解吸乙醇浓度
• 2.2.6 最佳解吸次数
• 2.2.7 大孔树脂循环使用性能的比较
• 2.3 花青素纯化提取物
• 3 讨论
• 第四章 花青素的稳定性及抗氧化性研究
• 1 材料与试验方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 主要材料
• 1.1.2 主要试剂
• 1.1.3 主要仪器和设备
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 花青素的制备
• 1.2.1.1 花青素的粗提
• 1.2.1.2 花青素的纯化
• 1.2.2 花青素含量的测定
• 1.2.3 花青素的稳定性研究
• 1.2.3.1 光照对花青素稳定性的影响
• 1.2.3.1.1 室内自然光照
• 1.2.3.1.2 紫外光照
• 1.2.3.2 温度对花青素稳定性的影响
• 1.2.3.2.1 沸水浴
• 1.2.3.2.2 高压灭菌
• 1.2.3.3 pH值对花青素稳定性的影响
• 1.2.4 花青素的抗氧化性研究
• 1.2.4.1 清除超氧阴离子自由基分析方法
• 1.2.4.2 清除羟基自由基分析方法
• 1.2.4.3 清除DPPH·自由基分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 花青素的稳定性
• 2.1.1 光照对花青素稳定性的影响
• 2.1.1.1 室内自然光对花青素稳定性的影响
• 2.1.1.2 紫外光对花青素稳定性的影响
• 2.1.2 温度对花青素稳定性的影响
• 2.1.2.1 沸水浴对花青素稳定性的影响
• 2.1.2.2 高压灭菌对花青素稳定性的影响
• 2.1.3 光照和温度对花青素稳定性影响的比较
• 2.1.4 pH值对花青素稳定性的影响
• 2.2 花青素的抗氧化性
• 2.2.1 清除超氧阴离子效果
• 2.2.2 清除羟基自由基效果
• 2.2.3 清除DPPH·自由基效果
• 3 讨论
• 结论
• 本文的创新点及下一步工作计划
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介