1、5/8/20221玉米籽粒花青素提取和分析方法5/8/20222 花青素是植物中的主要呈色物質(zhì)，屬于類黃酮化合物 自然狀態(tài)下很少以游離態(tài)存在，常與一個或多個多糖通過糖苷鍵形成糖苷 已知有20多種花青素，植物中常見的有六種：天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽?；ㄉ?、錦葵色素（其最大可見光吸收波長分別為494、506、508、506、508和510 nm）5/8/20223花青素的生理功能 消除自由基、抗氧化 紫玉米花色苷具有很高的抗氧化活性和抗 菌活性，甚至高于藍莓的抗氧化活性。 抗誘變、腫瘤、過敏 抑制食品誘變劑，對結(jié)腸癌細胞有抑制作用 降血脂5/8/20224花青素的結(jié)構(gòu)特點

2、現(xiàn)已查明,天然花色苷糖苷配基的基本結(jié)構(gòu)為3 ,5 ,7 - 三羥基- 2 - 苯基苯并吡喃,結(jié)構(gòu)式為:5/8/20225花青素的穩(wěn)定性影響因素 結(jié)構(gòu)C3羥基可使分子變得不穩(wěn)定，C5上有羥基或C4發(fā)生取代都可使顏色趨于穩(wěn)定糖苷的形成也影響花色苷的穩(wěn)定性花色苷的?；@著增加其在微酸性至中性介質(zhì)中的穩(wěn)定性5/8/20226 溫度 PH醌型堿黃烊鹽陽離子假堿查爾酮5/8/20227 溫度 當(dāng)花色苷溶液加熱時,平衡向著無色的查耳酮(C) 的方向進行,同時引起有色型化合物(AH+ + A) 的降低。當(dāng)冷卻和酸化時,醌型堿(A) 和假堿(B) 迅速變成陽離子(AH+ ) ?；ㄉ赵跍囟刃∮?60的條件下較

3、為穩(wěn)定，當(dāng)溫度大于 80時，溫度對花色苷有較明顯的降解作用； 光對花色 苷的穩(wěn)定性影響 很大5/8/20228輔色劑的影響花色苷同輔色劑聯(lián)合形成一種垂直層疊的復(fù)合物(Goto 等1979) ,這種層疊過程產(chǎn)生一種疏水力,從而防止親水核的加合作用和失色。5/8/20229提取方法：一、萃取 溶劑法 常用的溶劑主要分為3類:水、親水性有機溶劑和親脂性有機溶劑。為防止花色苷的降解和提高花色苷的溶出率,常在溶劑中加少量的無機酸或有機酸，使提取液的p H 控制在3.15 以下。5/8/202210l這是目前國內(nèi)外廣泛使用的提取方法，多數(shù)選擇甲醇、乙醇、丙酮或它們的混合溶劑對材料中的花青素進行溶解過濾，通

4、過酸或堿調(diào)節(jié)溶液酸堿度萃取濾液中的花青素。l該方法原理簡單，對設(shè)備要求較低，不足之處是大多數(shù)有機溶劑毒副作用大且產(chǎn)物提取率低。有機溶劑萃取法5/8/202211水溶液提取法 該方法一般在常壓或高壓下用熱水浸泡含花青素的原材料，然后用非極性大孔樹脂進行吸附；或直接使用脫氧熱水提取，再采用超濾或反滲透經(jīng)濃縮得到粗提物 陸國權(quán)等 研究表明，提取腳板薯花青素的最佳方法是：以05 硫酸溶液作浸提劑，并使其pH440，在6O下加熱60 min。 設(shè)備簡單，無污染，產(chǎn)品無毒但純度低。5/8/202212超臨界流體萃取法 利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響進行提取。 最大的優(yōu)點是產(chǎn)品提取率高，可以低溫操

5、作，避免了不飽和脂肪酸的氧化分解，溶劑無殘留，且作為超臨界流體的CO2易得，萃取能耗低。 時海香等人研究了超臨界CO2 萃取常山胡柚天然色素的工藝，色素提取率可達96.187 %5/8/202213提取方法：二、破除細胞壁 發(fā)酵提取法 原理是:通過微生物的作用使紫甘薯中的淀粉轉(zhuǎn)化為乙醇,將乙醇分離后,可得到紫甘薯花色苷,原料的利用率大大提高。 其利用微生物破壞細胞壁和細胞膜,促進花色苷的溶出,提高提取率。通過發(fā)酵分解色素液中的糖、有機酸和其他雜質(zhì),大大降低了色素的純化難度。 5/8/202214酶法提取 用于花色苷提取的酶主要有纖維素酶和果膠酶,通過酶解使植物細胞壁軟化、膨脹及崩潰,從而促進了

6、花色苷的溶出。 王萍等人通過單因素和正交試驗,確定了黑加侖果渣花色苷酶法提取的的最佳工藝，黑加侖花色苷提取率的91.109 %, 此法可以大大縮短花色苷提取時間,提高得率。5/8/202215輔助方法 超聲波輔助提取 在超聲波聲場中,振動負壓區(qū)由于周圍的液體來不及補充,形成無數(shù)的微小真空泡,而當(dāng)正壓來到時,微小氣泡在壓力下突然閉合,液體間猛烈碰撞產(chǎn)生極大的沖擊波,壓力可高達3 000 MPa ,從而使植物細胞破裂,利于花色苷的溶出。 此法具有提取時間短,設(shè)備簡單,操作方便等優(yōu)點,并可有效防止熱敏性成分的高溫分解。5/8/202216微波輔助提取 當(dāng)微波加熱時,細胞內(nèi)極性物質(zhì)尤其是水分子吸收微波

7、能,產(chǎn)生大量的熱量使細胞內(nèi)溫度迅速上升,液態(tài)水汽化產(chǎn)生的巨大壓力將細胞膜和細胞壁沖破,形成微小的孔洞,使胞外溶劑容易進入細胞內(nèi),溶解并釋放出胞內(nèi)物質(zhì)。 與傳統(tǒng)方法相比,微波法具有提取率高、時間短、能耗小等優(yōu)點,因此微波用于天然素的提取工藝具有廣闊的應(yīng)用前景。5/8/202217其他輔助方法 高壓脈沖電場輔助提取 高壓脈沖電場輔助提取法是一種新型非熱技術(shù),它具有提取溫度低、速率快、時間短、提取率高、產(chǎn)品品質(zhì)好的特點。 液態(tài)靜高壓法輔助提取 Corrales 等人用液態(tài)靜高壓輔助提取的方法從葡萄皮中提取花色苷,研究所得的最優(yōu)工藝參數(shù)是:100 %乙醇,溫度50 ,壓力600 MPa 。此法與未使用

8、HHP 法相比,產(chǎn)率提高23 %。H HP 具有提取溫度低,時間短,不破壞色素結(jié)構(gòu)等優(yōu)點,但應(yīng)用于花色苷等活性成分提取的報道還不多見。5/8/202218提取條件比較5/8/2022195/8/202220純化 經(jīng)過提取的花色苷粗品中往往含有很多有機酸、糖等雜質(zhì),產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、純度不高。為了提高產(chǎn)品的色價和穩(wěn)定性,需要對提取物進一步純化。5/8/202221柱層析法 凝膠柱層析 聚酰胺層析 硅膠層析 離子交換層析5/8/202222大孔樹脂層析 大孔樹脂是近代發(fā)展起來的一類有機高聚物吸附劑。分離工藝得到的提取物不吸潮，工藝簡單，成本相對較低，樹脂可反復(fù)使用適合工業(yè)化生產(chǎn) 楊迎花等 采用大孔

9、樹脂吸附純化葡萄籽原花青素，結(jié)果表明大孔樹脂吸附純化工藝簡單、成本低、產(chǎn)率高、安全適用。5/8/202223膜分離法 花色苷提取中常用的膜分離技術(shù)有超濾(UF) 、反滲透(RO) 、電滲析( ED) 等。 Patil 用酸化的乙醇提取紅蘿卜花色苷,隨后用膜分離的方法有效的脫醇并濃縮了花色苷提取液,使花色苷含量從37216 mg/ L 提高到62518 mg/ L 膜分離純化的花色苷色價和透明度高,穩(wěn)定性好,容易實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn),生產(chǎn)過程勞動強度低,流程簡單,但對設(shè)備要求高,純化成本高,提取效率低。5/8/202224鑒定 經(jīng)過加工或儲藏的材料會產(chǎn)生褐色降解物經(jīng)過加工或儲藏的材料會產(chǎn)生褐色降解物,

10、這些降解物和花色苷具有相同的能量吸收這些降解物和花色苷具有相同的能量吸收范圍范圍. 這類花色苷總量的測定這類花色苷總量的測定,通常有兩種方通常有兩種方法法 pH示差法示差法 差減法差減法5/8/202225鑒定方法 柱層析 薄層層析 光譜分析法 HPLC、MS、HPLCMS 核磁共振法 毛細管區(qū)帶電泳法5/8/202226紫外可見光譜法 色素的紫外吸收光譜是色素的重要特征。吸收光譜是鑒定和測量混合物中主要色素的最簡單方法。其主要原理是依據(jù)花色苷的不同基團的在不同的波長下有不同的吸收峰,進而推斷出其結(jié)構(gòu)。 B環(huán)有鄰位羥基的確定。糖基位置的確定。酰基是否存在的確定。甲基化與羥基化5/8/20222

11、7HPLC 高效液相色譜法( HPLC) 以經(jīng)典的色譜法為基礎(chǔ),引入了氣相色譜法的理論和實驗方法,流動相改為高壓輸送,采用高效固定相及在線檢測手段發(fā)展而成的一種高效快速分離分析技術(shù)。 HPLC 可以在30min 一個流程內(nèi)分離15種不同的花色苷,其分辨能力遠遠超過紙層析和薄層層析。但是,由于缺乏花色苷的標準對照品,使得僅靠HPLC 方法對花色苷進行定性和定量分析還不夠充分。5/8/202228出峰順序 9種花色素苷的出峰順序：花翠素3O一葡萄糖苷、花青素3-0葡萄糖苷、3一甲花翠素3O葡萄糖苷、甲基花青素3O葡萄糖苷、二甲花翠素3O葡萄糖苷、甲基花青素3O一(6一O一乙酰)葡萄糖苷、二甲花翠素

12、3O(6O乙酰)葡萄糖苷、甲基花青素3O(6o-對香豆酰)葡萄糖苷、二甲花翠素3O(60對香豆酰)葡萄糖苷5/8/202229雙標樣高效液相色譜法測定紫玉米花青素的含量 設(shè)備Agilent 1 100高效液相色譜儀和Agilent Ion TrapXCT MS：美國安捷倫公司；Waters Xbridge C18(250 mmx46 mm，5 m)柱：美國Waters公司 色譜流動相：A(5甲酸)，B(甲酸：水：乙腈=5：45：50，體積比)；流速：0.8mUmin;DAD檢測器；柱溫30；梯度洗脫。5/8/202230 標樣 C3G 和P3G（紫玉米花青素其主要以C3G 和P3G 及其衍生物

13、為主要組成部分） 結(jié)果C3G 的加標回收率為93.7 %（RSD 為0.804 %），可以確定以C3G 為標樣測定樣品C3G 含量更加準確。同理，樣品中P3G 及其衍生物以P3G 為標樣獲得的結(jié)果更可靠。因此，使用雙標樣高效液相色譜法獲得的紫玉米花青素含量（93.77 mg/g）更加準確。 P3G：芍藥色素-3-葡萄糖 CG：矢車菊色素-3-葡萄糖苷5/8/2022315/8/202232紫玉米花青素種類 近年來, 采用溫和的提取分離方法和現(xiàn)代分析儀器手段如TLC、HPLC、MS、NMR 等, Aok i等研究發(fā)現(xiàn)紫玉米籽粒中含有8種花青苷: 矢車菊素- 3-葡萄糖苷、天竺葵素- 3-葡萄糖苷

14、、芍藥素- 3-葡萄糖苷、兩個矢車菊素- 3-丙二酸酰基葡萄糖苷同分異構(gòu)體、天竺葵素- 3-丙二酸?；咸烟擒铡⑸炙幩? 3-丙二酸酰基葡萄糖苷、矢車菊素- 3-二丙二酸?；咸烟擒?。 Zhao等對中國紫玉米雜交品種的籽粒進行了質(zhì)譜分析, 初步發(fā)現(xiàn)9個花青苷單體物質(zhì), 包括矢車菊素- 3-葡萄糖苷、天竺葵素- 3-葡萄糖苷、芍藥素- 3-葡萄糖苷、兩個矢車菊素- 3-丙二酸?；咸烟擒胀之悩?gòu)體、天竺葵素- 3-丙二酸?；咸烟擒铡蓚€芍藥素- 3-丙二酸?；咸烟擒胀之悩?gòu)體、天竺葵素- 3-二丙二酸酰基葡萄糖苷。5/8/202233含量 每100 g秘魯紫玉米中含色素物質(zhì)為1 640mg , 遠遠高于鮮藍莓花青苷的( 73 430mg) 。 籽粒表皮含大部分的花青苷, 通常為504 1473mg,而Moreno等 發(fā)現(xiàn), 在一些南美紫玉米品種( Arrocillo, Con ico, Peruano 和Purepecha)的脫胚芽玉米籽粒中, 含54 115mg的花青苷。 Zhao等發(fā)現(xiàn)中國紫玉米雜交品種的籽粒中, 花青苷高達305mg(以100 g干質(zhì)量計, 下同)。 敬璞等研究發(fā)現(xiàn)秘魯紫玉米芯花青苷含量高達1333mg5/8/202234初步的提取方案 提取(1): 酸醇提取液：體積分數(shù)95%乙醇與質(zhì)量