循環(huán)水提取梔子黃色素的研究

中外食品工藝技術(shù)循環(huán)水提取梔子黃色素的研究逯恒馮雯*朱興(浙江工業(yè)大學(xué)綠色制藥協(xié)同創(chuàng )新中心藥學(xué)院浙江杭州310014)摘要:為了從梔子果實(shí)中分離純化得到了品質(zhì)較高的梔子黃色素,創(chuàng )新的采用了循環(huán)水提取與大孔樹(shù)脂分離純化相結合的方法。通過(guò)靜態(tài)吸附與解吸附實(shí)驗篩選樹(shù)脂,并利用響應面實(shí)驗設計對提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。結果表明,HPD-100A樹(shù)脂對梔子黃色素選擇性高,適宜純化梔子黃色素循環(huán)水提取梔子黃的較佳實(shí)驗條件為:提取溫度6℃,提取時(shí)間4.5h,循環(huán)流速12ml/min,此條件下,梔子黃色素提取率達到2.14%,梔子黃產(chǎn)品OD小于0.35,色價(jià)大于420該方法工藝簡(jiǎn)單,成本低,梔子黃提取率較高,為梔子黃色素的工業(yè)生產(chǎn)提供參考。關(guān)鍵詞:梔子果實(shí)梔子黃色素循環(huán)水提取分離純化中圖分類(lèi)號TS2023文獻標識碼:A文章編號:1672-5336(201506-0001-031引言苷標準品(≥98%),購于中國食品藥品鑒定研究院;大孔吸附樹(shù)梔子黃色素是一種水溶性的類(lèi)胡蘿卜素,有較高的營(yíng)養價(jià)脂:HPD-100HPD-100A、AB-8,HPD-400NKA,D101、X-5值,極易被人體吸收,在體內可轉化成維生素A,補充人體維生均購于滄州寶恩化工有限公司素。研究表明,梔子黃色素還有抗癌和抗氧化的特性。因此2.2實(shí)驗方法梔子黃色素在食品、藥品等行業(yè)有廣泛應用,是一種著(zhù)色力強2.2.1梔子黃色素和梔子苷標準曲線(xiàn)安全性好并具有營(yíng)養保健作用的天然植物色素(1)梔子黃色素標準曲線(xiàn)的制備。精密稱(chēng)取西紅花苷I標準梔子果實(shí)中有效成分的提取方法有溶劑浸提法3,41、滲漉品(≥98%)5.25mg,去離子水稀釋制備梯度溶液,高效液相色法、超聲提取法微波提取法等。其中乙醇浸提法較其他方譜檢測峰面積。色譜條件:色譜柱: Eclipse XDB-Cl8柱(4,6×法更適于工業(yè)生產(chǎn),但是生產(chǎn)工藝比較復雜,而且乙醇成本較150mm);流動(dòng)相:乙腈/水(20:80,v/v,0-5min;50:50高。以水代替乙醇,可以節省成本,但提取率偏低,且提取液中VV,5-25min;流速:1.0mL/min;色譜柱柱溫:25℃;檢測雜質(zhì)含量高,純化困難。本文采用循環(huán)水提取與大孔樹(shù)脂分離波長(cháng):440mm;進(jìn)樣量:10uL。以峰面積為縱坐標,進(jìn)樣質(zhì)量純化相結合的方法,得到純度較高的梔子黃。此方法成本較低,(Hg)為橫坐標繪制標準曲線(xiàn)。梔子黃色素標準曲線(xiàn)為工藝簡(jiǎn)單,為梔子黃色素工業(yè)生產(chǎn)提供參考y=3732.7x+2.283(R2=0.9995)2材料與方法(2)梔子苷標準曲線(xiàn)的制備。精密稱(chēng)取梔子苷標準品(≥98%)9.33mg,去離子水稀釋制備梯度溶液,高效液相色譜檢21材料與試劑測峰面積。色譜條件:色譜柱: Edipse XDB-C1s(4.6mm×250梔子果實(shí),購于浙江省遂昌縣,于45℃烘箱中烘干24h,粉mm,5μm);柱溫:25℃;流動(dòng)相:乙腈一水(12:8》;波長(cháng):238nm碎至約40目,避光陰涼處備用;西紅花苷標準品(≥98%),梔子流速:6mL/min;進(jìn)樣量:10uL。以峰面積為縱坐標,進(jìn)樣液所含質(zhì)量(ug)為橫坐標繪制梔子苷的標準曲線(xiàn)。梔子苷標準曲線(xiàn)團團2.2.2梔子黃色素提取液的制備魔動(dòng)到流動(dòng)向原料樹(shù)脂浴圖表1實(shí)驗裝置圖圖表3流速和時(shí)間對梔子黃提取率影響的響應面及等高線(xiàn)圖表1試驗因素與水平因素單位代碼[水平L提取時(shí)間h圖表2流速和溫度對梔子黃提取率影響的響應面及等高線(xiàn)丨〖循環(huán)流速mL/m項目資助:浙江省科技廳公益技術(shù)研究項目“基于杋械侻學(xué)反應的植物有效成分選擇性提取關(guān)鍵技術(shù)研究”,項目編號:2013℃32009作者簡(jiǎn)介:逯恒(1991—),男,山東臨沂人,碩士研究生,從事機械化學(xué)方面的研究?！锿ㄓ嵶髡?馮雯(1979—),女,浙江寧波人,醫學(xué)碩士,從事機械化學(xué)方面研究中外食品工業(yè)5n- foreign Food Industru工藝技術(shù)中外宦品工業(yè)表2不同型號樹(shù)脂對梔子黃和梔子苷的吸附率表3不同型號樹(shù)脂對梔子黃和梔子苷的解吸附率樹(shù)脂型號梔子黃吸附率(%)梔子苷吸附率(%)樹(shù)脂型號梔子黃解吸率(%)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響應面實(shí)驗設計方案與結果提取溫度提取時(shí)間梔子黃提取率(%)ABC.6512345678902.120-0000000102.050000001001.852.15100002.1B4567000196稱(chēng)取40g梔子果實(shí)粉碎物,以料液比1:20的比例加入水,在中,柱2中裝入適量大孔吸附樹(shù)脂,錐形瓶中裝人適量水。開(kāi)啟50℃下機械攪拌提取2h。抽濾得到梔子黃色素水提液備用浴加熱,待測溫處流岀水溫達到要求值則開(kāi)始循環(huán)。循環(huán)提2.2.3大孔吸附樹(shù)脂預處取結東后,柱2用適量水和20%乙醇水溶液洗脫雜質(zhì),再用適量將七種不同型號的大孔吸附樹(shù)脂(HPυ-Ⅷ.HPD-100A、80%乙醇水溶液洗脫梔子黃色素,經(jīng)濃縮干燥得梔子黃色素產(chǎn)PD4001AB-8NKA、X-5)置于無(wú)水乙醇中浸泡241,濾品。取梔子黃產(chǎn)品,用蒸餾水溶解,高效液相檢測。產(chǎn)品參數計HI去乙醇并用水洗滌至無(wú)醇味,冷藏備用。算如下2.24靜態(tài)吸附和解吸附梔子黃提取率(%)=(Cxm/M)×100%分別稱(chēng)取1.0g處理過(guò)的HPD-100,HPD-100A、HPD-400式中C為產(chǎn)品中梔子黃的質(zhì)量分數,g/g;m為產(chǎn)品質(zhì)量,gAB-8、Dl01、NKA、X-5樹(shù)脂,置于100mL錐形瓶中,每個(gè)錐形M為原料質(zhì)量,g精密稱(chēng)取0.100g梔子黃色素產(chǎn)品,用蒸餾水定容。紫外分瓶中加入100mL梔子黃水提液。將七個(gè)錐形瓶用保鮮膜密封后光光度計檢測在440nm與238mm處吸光度值放入恒穩震蕩儀中,設定溫度20℃,轉速150rpm,震蕩24h后色價(jià)=Aa0×100/m抽濾,檢測濾液中梔子黃色素和梔子苷的濃度,計算吸附率,公式中,A為梔子黃色素的吸光度;m為稱(chēng)取樣品的質(zhì)量,g式如下吸附率%=(C0-C)C0×100D值=A13/A式中:C為提取液中有效物質(zhì)的質(zhì)量濃度,mg/m,C為招吸光度數值式中,A23為238m處的吸光度數值;A440為440mm處的床震蕩后水溶液中有效物質(zhì)的質(zhì)量濃度,mg/mL分別將錐形瓶中的大孔吸附樹(shù)脂取出,濾去提取液后加入2.2.6響應面分析I00mL⑧80‰乙醇水溶液,用保鮮膜密封后放入恒穩震蕩儀中經(jīng)過(guò)前期實(shí)驗探索,選取提取溫寸間、循環(huán)水流速設定溫度為20℃,轉速150rpm,震蕩24h后抽濾檢測濾液這三個(gè)因素,每個(gè)因素的低、中和高水平分別編碼為-1、0和1,中梔子黃色素和梔子苷的濃度,計算解吸附率,公式如下:以梔子黃色素的提取率為響應值(Y)。利用 Design- Expert8.0.解吸率%=C2/(C0-C1)×10096軟件,設計3因素3水平響應面分析實(shí)驗。試驗因素與水平(見(jiàn)表式中:C1為搖床震蕩后水溶液中有效物質(zhì)的質(zhì)量濃度,1),響應面實(shí)驗設計(見(jiàn)表4mg/mL;C,為80P乙醇水溶液中有效物質(zhì)的質(zhì)量濃度,mg/mL227最佳水循環(huán)提取工藝條件的檢驗2.25工藝路線(xiàn)利用 Design- Expert8.0.6軟件處理實(shí)驗數據和回歸方程,如圖1所示,搭好實(shí)驗裝置稱(chēng)適量梔子果實(shí)粉碎物到柱1預測在穩定狀態(tài)下的最佳工藝條件,以此條件進(jìn)行三次平行實(shí)驗,取平均值與理論值對比,檢驗工藝可靠性。中外食品工業(yè)5- oreign Food Indust中外食品工藝技術(shù)表5回歸方程方差分析結果方差來(lái)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**殘差0.0021550003080.0014752.8921570.1657「凈誤差40.00017總誤差R=0.9952注:0.010.05,不顯14%,與理論值2.19%相符合,RSD小于1%,因此可知該模型能夠著(zhù),說(shuō)明使用該方程模擬3因素3水平的分析可行。各實(shí)驗因素較好的預測循環(huán)法提取梔子黃色素的提取率。對響應值的影響不是線(xiàn)性關(guān)系,其中A、B、C、A2、B2、C2對Y值33梔子黃色素產(chǎn)品的檢測結果得影響極顯著(zhù)(P<0.01)。在所選的各因素水平范圍內,影響梔子在篩選得到的最佳實(shí)驗條件下,進(jìn)行三次平行實(shí)驗,結果黃色素提取率的因素按主次順序排列為:C>B>A,其中循環(huán)如表6梔子黃產(chǎn)品提取率大于2%,OD值小于0.35,色價(jià)大于流速對梔子黃色素提取率影響最大。420。該工藝操作簡(jiǎn)單,穩定可行L得到的梔子黃色素322響應面及等高線(xiàn)分析產(chǎn)品品質(zhì)較高,相對有機溶劑提取有較高的優(yōu)勢各因素對響應值的影響直觀(guān)的反應在響應面圖上,而等高4結語(yǔ)線(xiàn)的形狀可以反應各因素交互作用的強弱,等高線(xiàn)趨近橢圓下轉第5頁(yè)中外食品工業(yè)5n- foreign Food Industru3中外食品工藝技術(shù)低到8.47mg/kg。但是當時(shí)間超過(guò)3h后,其降低程度不明顯,說(shuō)明該操作方法反應3h后,油脂脫膠能力達到最大,繼續延長(cháng)時(shí)12間,意義不大。因此,選擇3h為大豆油酶法脫膠最佳反應時(shí)間3反應溫度對脫膠效果的影響溫度是化學(xué)反應的重要影響因素之一,而對酶參與的反應來(lái)說(shuō)更是尤為重要。反應溫度過(guò)低或過(guò)高都會(huì )降低反應速率,影響反應程度。磷脂酶添加量30mg/kg,體系pH5.0,反應時(shí)間3h下,溫度對大豆油酶法脫膠影響如圖4所示。由圖4結果發(fā)現,在45℃條件下,油脂中磷含量最低,隨著(zhù)42444.64.855.254溫度的進(jìn)一步升高,高于50℃后,磷脂酶A可能因高溫失活,脫膠能力減弱,油脂中磷含量大幅上升。因此,為了保證油脂脫膠圖5反應體系pH對大豆油脫膠效果的影效果,同時(shí)節約成本,選擇最佳脫膠溫度為45℃。測定含磷量24反應體系pH值對脫膠效果的影響2結果與分析在酶添加量30mg/kg,溫度45℃,反應時(shí)間3h條件下,反應以磷濃度為橫坐標,660mm處的吸光值為縱坐標,繪制標體系pH對油脂脫膠后磷含量的影響如圖5所示。脫膠后油脂中準曲線(xiàn),如圖1所示,以此來(lái)計算脫膠后油脂中磷含量。磷含量對不同pH表現出典型的U型曲線(xiàn),在pH4.8時(shí)表現出最2.1酶添加量對脫膠效果的影響低磷含量,為5.97mg/kg油脂。因此,在加磷脂酶脫膠前,調節大大豆毛油在反應溫度50℃,時(shí)間3h,體系pH5.0條件下,豆油pH至4.8可以獲得相對最佳的油脂脫膠效果磷脂酶 Leictase ultra添加量對脫膠后豆油中磷含量的影響如結語(yǔ)圖2所示。隨著(zhù)酶添加量的增加,豆油中磷含量降低,尤其在酶綜上所述,為了確保油脂品質(zhì),符合國家要求,同時(shí)降低企添加量小于30mg/kg時(shí),磷含量降低顯著(zhù);隨著(zhù)酶添加量的進(jìn)業(yè)成本,最佳酶法脫膠條件為:磷脂酶 Leictase ultra添加量為30步增加達到40~50mg/kg,豆油中磷含量變化不明顯。因此,mg/kg,脫膠溫度45℃,體系pH4.8下反應3h。此時(shí),脫膠后油脂為了節約成本,選擇30mg/kg酶添加量為油脂酶法脫脂最適中磷含量為5.97mg/kg油脂。酶添加量參考文獻22反應時(shí)間對脫膠效果的影響[1]張衛國,唐豐龍黃奇特茶籽油酶法脫膠研究[J.中國釀造,2010在反應溫度50℃,酶添加量30mg/kg,體系pH5.0條件下,11:109-110.反應時(shí)間對豆油脫膠效果的影響如圖3所示。與酶添加量對脫2]唐衛輝.新型脫膠酶在油脂脫膠中的推廣與應用[J]中國油脂,膠效果影響趨勢相似,反應時(shí)間的延長(cháng)能顯著(zhù)降低豆油中磷含2005:17-18.量,反應時(shí)間從1小時(shí)到3小時(shí)時(shí),相應磷含量從67.87mg/kg降…上接第3頁(yè)[3]任志軍,張立明,何開(kāi)澤梔子主要成分的提取工藝及藥理研究進(jìn)本文采用循環(huán)水提取與大孔樹(shù)脂分離純化相結合的方法,展天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)200517(6:831-836得到了品質(zhì)較高的梔子黃色素通過(guò)靜態(tài)吸附與解吸附實(shí)驗,[4]謝鳳霞,邱祖民,涂盛輝,等浸提法與超聲波提取梔子黃色素的比篩選得到對梔子黃色素選擇性高的HPD-100A樹(shù)脂;通過(guò)響應較.南昌大學(xué)學(xué)報,2005293):278-280.面實(shí)驗設計優(yōu)化得到較佳實(shí)驗條件:提取溫度60℃,提取時(shí)間[5]游劍,鄧青云,高麗,等不同工藝對梔子苷提取效果的比較研究江4.5h,循環(huán)流速12mL/min,此條件下,梔子黃色素提取率達到蘇農業(yè)科學(xué),201201220-22且能有效地提取梔子黃色素,為梔子黃色素工業(yè)生產(chǎn)提供重要工藝研究安徽農業(yè)科學(xué),20124022:11445-124415素的2.14%,OD值小于0.35,色價(jià)大于420。此工藝操作簡(jiǎn)便,成本低,[6]高麗鄧青云,姜益泉,李國元操德群超聲波法提取梔子黃的參考價(jià)值。門(mén)]涂華,張燕軍,陳碧瓊熱回流法與微波輔助法提取梔子黃色素的參考文獻比較中國調味品,2012,6(37):103-1051])秋琳趙海,戚天勝天然食用黃色素研究進(jìn)展中國食品添加劑,[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中外食品工業(yè)5口- foreign Food Industr5