循环水提取栀子黄色素的研究

中外食品工艺技术循环水提取栀子黄色素的研究逯恒冯雯*朱兴(浙江工业大学绿色制药协同创新中心药学院浙江杭州310014)摘要:为了从栀子果实中分离纯化得到了品质较高的栀子黄色素,创新的采用了循环水提取与大孔树脂分离纯化相结合的方法。通过静态吸附与解吸附实验筛选树脂,并利用响应面实验设计对提取工艺条件进行优化。結果表明,HPD-100A树脂对栀子黄色素选择性高,适宜纯化栀子黄色素循环水提取栀子黄的较佳实验条件为:提取温度6℃,提取时间4.5h,循环流速12ml/min,此条件下,栀子黄色素提取率达到2.14%,栀子黄产品OD小于0.35,色价大于420该方法工艺简单,成本低,栀子黄提取率较高,为栀子黄色素的工业生产提供参考。关键词:栀子果实栀子黄色素循环水提取分离纯化中图分类号TS2023文献标识码:A文章编号:1672-5336(201506-0001-031引言苷标准品(≥98%),购于中国食品药品鉴定研究院;大孔吸附树栀子黄色素是一种水溶性的类胡萝卜素,有较高的营养价脂:HPD-100HPD-100A、AB-8,HPD-400NKA,D101、X-5值,极易被人体吸收,在体内可转化成维生素A,补充人体维生均购于沧州宝恩化工有限公司素。研究表明,栀子黄色素还有抗癌和抗氧化的特性。因此2.2实验方法栀子黄色素在食品、药品等行业有广泛应用,是一种着色力强2.2.1栀子黄色素和栀子苷标准曲线安全性好并具有营养保健作用的天然植物色素(1)栀子黄色素标准曲线的制备。精密称取西红花苷I标准栀子果实中有效成分的提取方法有溶剂浸提法3,41、渗漉品(≥98%)5.25mg,去离子水稀释制备梯度溶液,高效液相色法、超声提取法微波提取法等。其中乙醇浸提法较其他方谱检测峰面积。色谱条件:色谱柱: Eclipse XDB-Cl8柱(4,6×法更适于工业生产,但是生产工艺比较复杂,而且乙醇成本较150mm);流动相:乙腈/水(20:80,v/v,0-5min;50:50高。以水代替乙醇,可以节省成本,但提取率偏低,且提取液中VV,5-25min;流速:1.0mL/min;色谱柱柱温:25℃;检测杂质含量高,纯化困难。本文采用循环水提取与大孔树脂分离波长:440mm;进样量:10uL。以峰面积为纵坐标,进样质量纯化相结合的方法,得到纯度较高的栀子黄。此方法成本较低,(Hg)为横坐标绘制标准曲线。栀子黄色素标准曲线为工艺简单,为栀子黄色素工业生产提供参考y=3732.7x+2.283(R2=0.9995)2材料与方法(2)栀子苷标准曲线的制备。精密称取栀子苷标准品(≥98%)9.33mg,去离子水稀释制备梯度溶液,高效液相色谱检21材料与试剂测峰面积。色谱条件:色谱柱: Edipse XDB-C1s(4.6mm×250栀子果实,购于浙江省遂昌县,于45℃烘箱中烘干24h,粉mm,5μm);柱温:25℃;流动相:乙腈一水(12:8》;波长:238nm碎至约40目,避光阴凉处备用;西红花苷标准品(≥98%),栀子流速:6mL/min;进样量:10uL。以峰面积为纵坐标,进样液所含质量(ug)为横坐标绘制栀子苷的标准曲线。栀子苷标准曲线团团2.2.2梔子黄色素提取液的制备魔动到流动向原料树脂浴图表1实验装置图图表3流速和时间对栀子黄提取率影响的响应面及等高线图表1试验因素与水平因素单位代码[水平L提取时间h图表2流速和温度对栀子黄提取率影响的响应面及等高线丨〖循环流速mL/m项目资助:浙江省科技厅公益技术研究项目“基于杋械侻学反应的植物有效成分选择性提取关键技术研究”,项目编号:2013℃32009作者简介:逯恒(1991—),男,山东临沂人,硕士研究生,从事机械化学方面的研究。★通讯作者:冯雯(1979—),女,浙江宁波人,医学硕士,从事机械化学方面研究中外食品工业5n- foreign Food Industru工艺技术中外宦品工业表2不同型号树脂对栀子黄和栀子苷的吸附率表3不同型号树脂对栀子黄和栀子苷的解吸附率树脂型号栀子黄吸附率(%)栀子苷吸附率(%)树脂型号栀子黄解吸率(%)杞子苷解吸率(%)HPD-100HPD-10076.11HPD-100A93.94HPD=100AD90.2783.29HPD40094.48HPD-40088,26AB-896.81AB-8888.97NKaNKA71.96DIOL87.73972685.9881.57表4响应面实验设计方案与结果提取温度提取时间栀子黄提取率(%)ABC.6512345678902.120-0000000102.050000001001.852.15100002.1B4567000196称取40g栀子果实粉碎物,以料液比1:20的比例加入水,在中,柱2中装入适量大孔吸附树脂,锥形瓶中装人适量水。开启50℃下机械搅拌提取2h。抽滤得到栀子黄色素水提液备用浴加热,待测温处流岀水温达到要求值则开始循环。循环提2.2.3大孔吸附树脂预处取结東后,柱2用适量水和20%乙醇水溶液洗脱杂质,再用适量将七种不同型号的大孔吸附树脂(HPυ-Ⅷ.HPD-100A、80%乙醇水溶液洗脱栀子黄色素,经浓缩干燥得栀子黄色素产PD4001AB-8NKA、X-5)置于无水乙醇中浸泡241,滤品。取梔子黄产品,用蒸馏水溶解,高效液相检測。产品参数计HI去乙醇并用水洗涤至无醇味,冷藏备用。算如下2.24静态吸附和解吸附栀子黄提取率(%)=(Cxm/M)×100%分别称取1.0g处理过的HPD-100,HPD-100A、HPD-400式中C为产品中栀子黄的质量分数,g/g;m为产品质量,gAB-8、Dl01、NKA、X-5树脂,置于100mL锥形瓶中,每个锥形M为原料质量,g精密称取0.100g栀子黄色素产品,用蒸馏水定容。紫外分瓶中加入100mL栀子黄水提液。将七个锥形瓶用保鲜膜密封后光光度计检测在440nm与238mm处吸光度值放入恒稳震荡仪中,设定温度20℃,转速150rpm,震荡24h后色价=Aa0×100/m抽滤,检测滤液中栀子黄色素和栀子苷的浓度,计算吸附率,公式中,A为栀子黄色素的吸光度;m为称取样品的质量,g式如下吸附率%=(C0-C)C0×100D值=A13/A式中:C为提取液中有效物质的质量浓度,mg/m,C为招吸光度数值式中,A23为238m处的吸光度数值;A440为440mm处的床震荡后水溶液中有效物质的质量浓度,mg/mL分别将锥形瓶中的大孔吸附树脂取出,滤去提取液后加入2.2.6响应面分析I00mL⑧80‰乙醇水溶液,用保鲜膜密封后放入恒稳震荡仪中经过前期实验探索,选取提取温寸间、循环水流速设定温度为20℃,转速150rpm,震荡24h后抽滤检测滤液这三个因素,每个因素的低、中和高水平分别编码为-1、0和1,中栀子黄色素和栀子苷的浓度,计算解吸附率,公式如下:以栀子黄色素的提取率为响应值(Y)。利用 Design- Expert8.0.解吸率%=C2/(C0-C1)×10096软件,设计3因素3水平响应面分析实验。试验因素与水平(见表式中:C1为摇床震荡后水溶液中有效物质的质量浓度,1),响应面实验设计(见表4mg/mL;C,为80P乙醇水溶液中有效物质的质量浓度,mg/mL227最佳水循环提取工艺条件的检验2.25工艺路线利用 Design- Expert8.0.6软件处理实验数据和回归方程,如图1所示,搭好实验装置称适量栀子果实粉碎物到柱1预测在稳定状态下的最佳工艺条件,以此条件进行三次平行实验,取平均值与理论值对比,检验工艺可靠性。中外食品工业5- oreign Food Indust中外食品工艺技术表5回归方程方差分析结果方差来源平方和自由度均方0.446092049566l6l.002<0.0001*0.0153130.015130.00024*05120.2556130.255613830.2958<0.0004*00020,4209AC0.00140.00042993040.29180.000250.000252.0301620.1972A01465747.609230.011670.011670.0873090.087309283.6039<0.0001**残差0.0021550003080.0014752.8921570.1657「净误差40.00017总误差R=0.9952注:0.010.05,不显14%,与理论值2.19%相符合,RSD小于1%,因此可知该模型能够著,说明使用该方程模拟3因素3水平的分析可行。各实验因素较好的预测循环法提取栀子黄色素的提取率。对响应值的影响不是线性关系,其中A、B、C、A2、B2、C2对Y值33栀子黄色素产品的检测结果得影响极显著(P<0.01)。在所选的各因素水平范围内,影响栀子在筛选得到的最佳实验条件下,进行三次平行实验,结果黄色素提取率的因素按主次顺序排列为:C>B>A,其中循环如表6栀子黄产品提取率大于2%,OD值小于0.35,色价大于流速对栀子黄色素提取率影响最大。420。该工艺操作简单,稳定可行L得到的栀子黄色素322响应面及等高线分析产品品质较高,相对有机溶剂提取有较高的优势各因素对响应值的影响直观的反应在响应面图上,而等高4结语线的形状可以反应各因素交互作用的强弱,等高线趋近椭圆下转第5页中外食品工业5n- foreign Food Industru3中外食品工艺技术低到8.47mg/kg。但是当时间超过3h后,其降低程度不明显,说明该操作方法反应3h后,油脂脱胶能力达到最大,继续延长时12间,意义不大。因此,选择3h为大豆油酶法脱胶最佳反应时间3反应温度对脱胶效果的影响温度是化学反应的重要影响因素之一,而对酶参与的反应来说更是尤为重要。反应温度过低或过高都会降低反应速率,影响反应程度。磷脂酶添加量30mg/kg,体系pH5.0,反应时间3h下,温度对大豆油酶法脱胶影响如图4所示。由图4结果发现,在45℃条件下,油脂中磷含量最低,随着42444.64.855.254温度的进一步升高,高于50℃后,磷脂酶A可能因高温失活,脱胶能力减弱,油脂中磷含量大幅上升。因此,为了保证油脂脱胶图5反应体系pH对大豆油脱胶效果的影效果,同时节约成本,选择最佳脱胶温度为45℃。测定含磷量24反应体系pH值对脱胶效果的影响2结果与分析在酶添加量30mg/kg,温度45℃,反应时间3h条件下,反应以磷浓度为横坐标,660mm处的吸光值为纵坐标,绘制标体系pH对油脂脱胶后磷含量的影响如图5所示。脱胶后油脂中准曲线,如图1所示,以此来计算脱胶后油脂中磷含量。磷含量对不同pH表现出典型的U型曲线,在pH4.8时表现出最2.1酶添加量对脱胶效果的影响低磷含量,为5.97mg/kg油脂。因此,在加磷脂酶脱胶前,调节大大豆毛油在反应温度50℃,时间3h,体系pH5.0条件下,豆油pH至4.8可以获得相对最佳的油脂脱胶效果磷脂酶 Leictase ultra添加量对脱胶后豆油中磷含量的影响如结语图2所示。随着酶添加量的增加,豆油中磷含量降低,尤其在酶综上所述,为了确保油脂品质,符合国家要求,同时降低企添加量小于30mg/kg时,磷含量降低显著;随着酶添加量的进业成本,最佳酶法脱胶条件为:磷脂酶 Leictase ultra添加量为30步增加达到40~50mg/kg,豆油中磷含量变化不明显。因此,mg/kg,脱胶温度45℃,体系pH4.8下反应3h。此时,脱胶后油脂为了节约成本,选择30mg/kg酶添加量为油脂酶法脱脂最适中磷含量为5.97mg/kg油脂。酶添加量参考文献22反应时间对脱胶效果的影响[1]张卫国,唐丰龙黄奇特茶籽油酶法脱胶研究[J.中国釀造,2010在反应温度50℃,酶添加量30mg/kg,体系pH5.0条件下,11:109-110.反应时间对豆油脱胶效果的影响如图3所示。与酶添加量对脱2]唐卫辉.新型脱胶酶在油脂脱胶中的推广与应用[J]中国油脂,胶效果影响趋势相似,反应时间的延长能显著降低豆油中磷含2005:17-18.量,反应时间从1小时到3小时时,相应磷含量从67.87mg/kg降…上接第3页[3]任志军,张立明,何开泽栀子主要成分的提取工艺及药理研究进本文采用循环水提取与大孔树脂分离纯化相结合的方法,展天然产物研究与开发200517(6:831-836得到了品质较高的栀子黄色素通过静态吸附与解吸附实验,[4]谢凤霞,邱祖民,涂盛辉,等浸提法与超声波提取栀子黄色素的比筛选得到对栀子黄色素选择性高的HPD-100A树脂;通过响应较.南昌大学学报,2005293):278-280.面实验设计优化得到较佳实验条件:提取温度60℃,提取时间[5]游剑,邓青云,高丽,等不同工艺对栀子苷提取效果的比较研究江4.5h,循环流速12mL/min,此条件下,栀子黄色素提取率达到苏农业科学,201201220-22且能有效地提取栀子黄色素,为栀子黄色素工业生产提供重要工艺研究安徽农业科学,20124022:11445-124415素的2.14%,OD值小于0.35,色价大于420。此工艺操作简便,成本低,[6]高丽邓青云,姜益泉,李国元操德群超声波法提取栀子黄的参考价值。门]涂华,张燕军,陈碧琼热回流法与微波辅助法提取栀子黄色素的参考文献比较中国调味品,2012,6(37):103-1051])秋琳赵海,戚天胜天然食用黄色素研究进展中国食品添加剂,[8 Tsimidou M. Tsat saron E. Stability of saffron pigments in006,(2:68-73.cts.J. Food Sci,1993,58(3):1073-107[2]Harada M, Tenmyo N, Aburada M, Endo T. Phagmaco logical stud[9 MuraRV, Chirumami la RR, Marchant R, Nigam P. A re-fructus. I Effect of geniposide and genipinsponse surf ace approach for the colof lithe biliary excretion, the gastric juice secretion, and the gas- tion by Canida cy lindracea using two different carbon sourcestric contraction, and other pharmaco logical actions. YakugakuBioChem Eng.J,2001,91:17-23Cash,197494(2:69-72中外食品工业5口- foreign Food Industr5