藍莓花青素及其提純工藝調(diào)查-

1、材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院林產(chǎn)化工專業(yè)概論結(jié)課論文論文題目藍莓花青素及其提純工藝調(diào)查班級林化13-1學(xué)號 130534106姓名劉旺衢二一三年十月摘要本文根據(jù)已有的相關(guān)信息和對文獻資料的查閱,對藍莓花青素現(xiàn)有提取方法進行了調(diào)查總結(jié)。關(guān)鍵詞:藍莓花青素提取純化工藝調(diào)查目錄摘要 I1第一章藍莓概況1.1資源1.2營養(yǎng)組成參考文獻 (12第二章藍莓花青素的成分2.1藍莓花青素的含量及來源2.2藍莓花青素的理化性質(zhì)2.3藍莓花青素的保健功能 (22.4藍莓花青素的定性研究參考文獻 (33第三章藍莓花青素提取與純化工藝3.1藍莓花青素的乙醇提取3.2藍莓花青素酶的分離純化主要結(jié)論 (8第一章藍莓概況第一章藍莓概

2、況1.1 資源全世界越桔屬植物約有400余種。藍莓的人工馴化栽培始于1900年前后。目前,生產(chǎn)栽培的品種主要有高灌藍莓(V.corymbosum,又名傘房花越橘;矮灌藍莓(V.angustifolium,又名狹葉烏飯樹;兔眼藍莓(V.ashei以及其品種問雜交品種半高灌藍莓和南高灌藍莓等。一般說來,高灌藍莓適于溫帶栽培,又稱“北高灌藍莓”;兔眼藍莓適于亞熱帶或熱帶栽培;矮灌藍莓則適于高寒地帶栽培。高灌藍莓與兔眼藍莓雜交育成的短低溫型品種統(tǒng)稱為南高灌藍莓。高灌藍莓因其果實大、品質(zhì)好、產(chǎn)量高,目前已成為商業(yè)種植的重要栽培品種。早在上個世紀50年代,我國東北出產(chǎn)的篤斯越橘(Vaccinium uli

3、ginosum L.即已被開發(fā)利用,用于造酒,只是由于口味及地理因素,而未能作為水果廣泛利用。野生篤斯越橘的馴化與改良工作也沒有取得理想的成果。北美藍莓由于經(jīng)過幾十年的改良,無論在口味及產(chǎn)量上都遠比野生藍莓好。我國在20年前開始引進國外品種,近年來在膠東半島,貴州東部,云南中部有一定規(guī)模的人工栽培。1.2 營養(yǎng)組成藍莓的果實營養(yǎng)豐富。對從美國引進的l4個品種的藍莓果實分析測定結(jié)果表明:藍莓鮮果中含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物,VA、VE、超氧化物歧化酶(SOD等,其它維生素均高于其它水果。此外,藍莓的微量元素含量也很高,鮮果中含鈣、磷、鎂、鋅、鐵、鍺、銅等。除含有常見的營養(yǎng)成分外,藍莓果實中還含有

4、尼克酸、黃酮等特殊成分,營養(yǎng)豐富,因此,常被譽為“漿果之王”。參考文獻:【1】滕斌,王俊.果蔬貯藏保鮮技術(shù)的現(xiàn)狀與展望【J】.糧油加工與食品機械, 2001,(4:5-8.【2】欒金水.果蔬保鮮新技術(shù)【J】.江蘇食品與發(fā)酵,2005,(1:2527.【3】劉勤生.我國蔬菜加工與流通的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢【J】.糧油加工與食品機械, 2000,(3:1-4.【4】李軍,張振華,葛毅強,等.我國蘋果加工業(yè)現(xiàn)狀分析J】.食品科學(xué),2004, 25(9:198204.【5】孫希生,叢佩華,聶繼云.我國果蔬及其加工品質(zhì)量標準化【J】.保鮮與加工。2002,(2:1.3.第二章藍莓花青素概況2.1 藍莓花青素的

5、含量及來源藍莓是一種少數(shù)具有天然深藍色素的可食用植物,果實中富含有一類物質(zhì),一般稱為花青素或花青甙色素(anthocyanins。藍莓果實中花青甙色素含量很高而且種類豐富。野生種花青甙色素含量高達0.333.38g/l00g鮮重,栽培種一般為0.070.15g/100g鮮重。來自美國的一份研究報告指出:藍莓的花青素含量是所有的水果與蔬菜之中含量最高的。藍莓果實中花青素含量最豐富的部分是其特有的紫色果皮部位。藍莓的果皮顏色可能足由5種花青甙形成的l5種花色素的含量及比例而決定。2.2 藍莓花青素的理化性質(zhì)(1藍莓花青素屬于水溶性色素。(2在pH小于3.0條件下比較穩(wěn)定(3在60以下熱穩(wěn)定性較好,

6、在短時間內(nèi)有一定的耐高溫能力。(4對光比較敏感(5耐氧化還原性差,氧化劑對藍莓花青素的影響較大,還原劑V在低濃度下對藍莓花青素的影響不大,因此使用時應(yīng)避免與氧化性物質(zhì)共存。(6蔗糖和檸檬酸使藍莓花青素的穩(wěn)定性增強。(7微波對其穩(wěn)定性無不良影響2.3 藍莓花青素的保健功能藍莓花青素的保健功能包括:(1延緩衰老;(2激活巨噬細胞,并使血清免疫球蛋白免受自由基的侵害,從而增強人體的免疫力;(3保護血管,增強血管抵抗力,減低毛細血管的脆性,保持血管的通透性,增強毛細血管、靜脈、動脈的機能,從而降低心血管疾病的發(fā)病率;(4降低糖尿病的發(fā)病危險及并發(fā)癥的產(chǎn)生;(5通過血腦屏障,改善退行性老年癡呆;(6保護

7、細胞內(nèi)基因不被攻擊;(7降低各種癌癥的發(fā)病率;(8降低低密度脂蛋白(LDL的氧化,避免動脈硬化;第二章藍莓花青素概況(9抗發(fā)炎,對非菌性炎癥(如關(guān)節(jié)炎等疾病有防治作用;2.4 藍莓花青素的定性研究目前對藍莓果實中花青素的研究目前有相當(dāng)部分仍主要集中在其分離、純化及結(jié)構(gòu)鑒定上,中國科學(xué)院南京植物研究所于1988年引種了兔眼藍漿果(Vaccinium ashie Reade。為了對引種的兔眼藍漿果深度開發(fā)利用提供必要的理論基礎(chǔ),對其進行了全面的品質(zhì)評價,并對兔眼藍漿果色素主要成分花青素進行了分析并與歐洲越桔色素提取物的成分進行了比較。比較結(jié)果表明:歐洲越桔果實中共檢測到15個主要花青苷成分,兔眼藍

8、漿果樣品除沒有檢測到芍藥定一30一阿拉伯糖苷(peonidin3.O arabinoside以及一個未知成分外,其他14個成分一飛燕草定一30一半乳糖苷(delphinidin一3一Oglucoside、飛燕草定一3-O一葡萄糖(delphinidin一3一Oglucoside、欠車菊定一30一半乳糖苷(cyanidin一3一Oglucoside、飛燕草定一30一阿拉伯糖苷(delphinidin一3一Ogarabinoside、矢車菊定一30一葡萄糖苷(cyanidin一3一Oglucoside、矮牽牛定.3一O一半乳糖苷(petunidin一3-Oglucoside、矢車菊定一30一阿拉伯

9、糖苷(cyaniding一3一Oarabinoside、矮牽牛定一30一葡萄糖苷(petunidin一3一Oglucoside、芍藥定一30一半乳糖苷(petunidin一3一Oglucoside、矮牽牛定一3.0一阿拉伯糖苷(petunidin一3一Oarabinoside、芍藥定一30一萄糖苷(eonidin一3一Oglucoside錦葵定一30.半乳糖苷(malvidin.3一Oglucoside、錦葵定一30一葡萄糖苷(malvidin一30一glucoside、錦葵定.3一O一阿拉伯糖苷(malvidin一30一arabinoside與歐洲越桔樣品相同,并且還檢測到兩個未知成分,其相

10、對含量較高,結(jié)構(gòu)尚待確定。參考文獻:參考文獻【1】劉慶忠,趙紅軍,馬懷宇.北美洲的藍莓生產(chǎn)與利用【J】.落葉果樹,2003(6:55-58.【4】孫視,於虹,趙友誼,等.兔眼藍漿果花青素HPLC分析【J】植物資源與環(huán)境學(xué), 2001,10(4:59.60.【5】李亞東,張志東,吳林.藍莓果實的成分及保健機能【J】,中國食物與營養(yǎng), 2002,(1:2728.3.1花色素的提取花色苷的提取方法主要有溶劑萃取法、超臨界流體萃取法、超聲波輔助提取法和酶法等。其中溶劑萃取法是最常用提取方法,酶法為一種新的提取方法,尚未廣泛應(yīng)用。如果提取花色素的目的是為進一步定性或定量分析,則選擇提取方法最好是不破壞它

11、們的結(jié)構(gòu),保持天然狀態(tài);如果提取的花色苷作為食品添加劑用于食品著色,那么保持最大色素產(chǎn)率、顏色的強度以及穩(wěn)定性是關(guān)鍵。藍莓花色苷的提取有四種方法:對于藍莓花青素這種水溶性花色苷多采用溶劑浸提,再經(jīng)過濾,減壓濃縮,真空干燥的方法。藍莓花色素溶于水,甲醇,乙醇,丙酮,但不溶于乙醚石油醚,是水溶性色素。在中性或堿性溶液中不穩(wěn)定,因此浸提液要采用酸性溶劑,酸性溶劑在破壞植物細胞膜的同時溶解水溶性色素。甲醇是最佳提取液,其提取效率比乙醇高20%,比水高73%。但由于甲醇的毒性,考慮作為食品添加劑的色素提取液的食品安全問題,所以可以用酸性乙醇溶液作為藍莓色素的提取劑。無機酸(如HC1的酸化溶劑可能會改變復(fù)

12、合色素的天然形式,因為可能破壞花色苷與金屬離子、輔色素之間的締合,弱有機酸(檸檬酸最好,其次是酒石酸、甲酸、乙酸和丙酸對花色苷結(jié)構(gòu)的影響較小。因此可以在乙醇溶液中加入檸檬酸,可提高提取率,同時使藍莓花青素的穩(wěn)定性增強。有實驗曾用含0.1%的HCL的甲醇溶液提取,也有用蒸餾水,SO2,檸檬酸加熱提取,但甲醇與SO2總會有試劑殘留,并有毒性,不可取。乙醇量,溫度,浸提時間,pH都會對藍莓花色苷的提取長生影響。實驗證明:花色苷在60%乙醇,料液比為1g:15mL,40,提取時間2h,pH3.0,花色苷的提取量比較高。溶劑萃取法是目前天然食用色素生產(chǎn)的主要方法,其優(yōu)點是投資少、設(shè)備簡單,但存在能耗大等

13、缺點。用酶法提取為新方法,未廣泛應(yīng)用。藍莓花色苷主要集中在被大量纖維素和果膠包圍的果皮內(nèi),只有將纖維素和果膠解鏈才能將花色苷充分釋放。所以可用酶法。果膠酶提取藍莓花色苷對提高花色苷的提取量效果不明顯,而纖維素酶解法可以大幅度提高花色苷的提取量。這可能由于纖維素酶破壞了細胞壁,釋放出胞內(nèi)物質(zhì),而果膠在果膠酶作用下的水解產(chǎn)物對花色苷的吸附性較強,使得花色苷提取量低于無酶作用結(jié)果。纖維素酶可使纖維素、半纖維素等物質(zhì)降解,引起細胞壁和細胞間質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生局部疏松、膨脹等變化,從而增大胞內(nèi)有效成分向提取介質(zhì)的擴散,促進色素提取率的提高。纖維素酶解法提取藍莓花色苷的最佳工藝參數(shù)為酶用量5mg/g,料液比1g:

14、8mL,酶解時間60min, pH5.0,酶解溫度為45。酶提取花色素具有條件溫和,酶用量少,提取率高等優(yōu)點。借助超聲波提取花色苷是近年來發(fā)展的新技術(shù)。對于有些花色普類色素,有機溶劑不易滲透細胞壁和細胞膜,不能很好的將提取物從細胞器中溶出,使提取時間延長,而采用超聲波輔助萃取可大大縮短時間,降低生產(chǎn)能源、溶劑消耗以及廢物的產(chǎn)生,從而提高萃取效率。提取藍莓色素,也可以用乙醇浸提液提取的同時輔助微波或超聲波提取技術(shù)來提高花色苷的提取率。徐建國等曾采用0.01%HCL的80%乙醇溶液的同時,輔助功率200W超聲波,時間為15min,超聲波法和溶劑浸提法的提取率分別為86.57%,79.64%,提取率

15、提高6.93%。超聲波法與浸提法相比,所用乙醇濃度降低,提取時間縮短,色素提取率提高、色價提高。超臨界流體萃取法是新興的一項萃取和分離技術(shù),是使用高于臨界溫度,臨界壓力流體作為溶劑的萃取過程。處于臨界點附近的流體不僅對物質(zhì)具有極高的溶解能力,而且物質(zhì)的溶解度隨體系壓力或溫度變化而變化,從而通過調(diào)節(jié)體系的壓力或溫度就可以方便地進行選擇性地萃取分離物質(zhì),常用C02作為萃取劑。此法特別適于萃取揮發(fā)性、熱敏性或脂溶性色素,如辣椒紅素、葉黃素和番茄紅素。與溶劑萃取法相比,超臨界流體萃取無化學(xué)試劑殘留和污染,并可避免萃取物在高溫下分解,保護生理活性物質(zhì)的活性及保護萃取物的天然風(fēng)味。對于藍莓花色素來說,效果

16、不是太明顯。3.2 花色素的分離與純化經(jīng)溶劑萃取后濃縮的天然色素大多是粗制品,其中仍含有膠質(zhì)、淀粉、糖類、脂肪、有機酸堿、無機鹽、金屬離子等,甚至有特殊的異味?？梢圆捎玫姆椒ㄓ形浇馕龇?、膜分離法、酶法等。吸附解吸法常用的填料有大孔樹脂、硅膠、聚酸胺、葡聚糖凝膠等。用大孔樹脂吸附精制天然色素是提高色素純度的有效方法,精制過程易于控制,并且樹脂洗脫后可反復(fù)使用,節(jié)約成本。AB一8是弱極性,大孔樹脂比表面積480520,平均孔徑130140,主要用于甜菊糖、色素和有機物的提取分離,對色素有較強的吸附作用。有實驗通過對10種大孔樹脂的靜態(tài)吸附解吸研究,發(fā)現(xiàn)AB-8型大孔樹脂是一種比較理想的樹脂,吸附

17、率大,解吸率高,較適合藍莓果中花色苷類成分的純化。大孔樹脂比表面比較大,可以利用范德華力進行物理吸附,大孔樹脂吸附的是分子態(tài)的物質(zhì)。解吸時用乙醇洗脫就是和大孔樹脂進行對分子態(tài)的物質(zhì)競爭吸附,使物質(zhì)轉(zhuǎn)為溶解于乙醇,從而被乙醇洗脫液帶走。由此,可以除去雜質(zhì),進行分離純化。如圖所示,每一個大孔聚合物珠體都是由大量很小的微球凝聚而成,也既是由連續(xù)的凝膠相和連續(xù)的大孔相構(gòu)成。在使用時孔中充滿溶劑,吸附樹脂的內(nèi)表面暴露在溶質(zhì)和溶劑分子中進行吸附。一般來講,溶質(zhì)的溶解度越小,越容易被吸附。藍莓經(jīng)過浸取液浸取,再經(jīng)過除雜質(zhì),制備成供吸附的料液,將樹脂預(yù)處理(乙醇加熱回流洗脫后,上柱吸附,飽和后采用乙醇等溶劑進

18、行洗脫,最后樹脂再生。(處理方法:樹脂活化乙醇浸泡24h上柱去離子水洗至中性酸洗(5%HC12h,水洗至中性,堿洗(5%NaOH 2h ,水洗至中性備用AB-8型大孔樹脂對花色素的吸附屬多分子層吸附,靜態(tài)吸附解吸條件為:吸附平衡時間為4h,吸附平衡最適濃度750mg/L,pH3.0時吸附能力比較強,低溫有利于AB-8型樹脂的吸附,而高溫則有利于該樹脂的解吸,用pH3.0的60%乙醇溶液作為解吸液,解吸平衡時間2h。動態(tài)吸附解吸條件為:吸附和解吸流速1mL/min,上樣液濃度3.Omg/mL,用5倍柱床體積的60%酸性乙醇作為洗脫液。根據(jù)生物膜對物質(zhì)選擇通透性的原理所設(shè)計的一種對包含不同組分的混合樣品進行分離的方法。所以,可以在對浸提液進行精密過濾,或?qū)⑦^濾液進行濃縮的過程中,利用膜分離。比如,微濾膜,反滲透膜等。天然色素粗制品中的雜質(zhì)可以通過酶反應(yīng)除去。酶的催化作用一般在常溫、近中性的條件下進行,這對耐熱性不強的天然色素特別適合。但藍莓提取花色素的過程中,未有人研究用酶法進行分離純化。高效液相色譜法(HPLC應(yīng)用于花色苷物質(zhì)的分離具有分析時間短,分辨率高,無熱分解的危險,需樣量少等優(yōu)點