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双水相体系萃取纯化紫甘蓝色素(一)

来源:时间:2025-04-22 02:37:59

紫甘藍又名赤甘藍、双水色素紅甘藍,相体系萃屬於十字花科,取纯芸薹屬甘藍種的化紫一個變種。十字花科植物當中含有較為豐富的甘蓝多酚類物質,紫甘藍中的双水色素多酚類化合物主要是花青素,花青素在植物體內主要以糖苷的相体系萃形式存在,紫甘藍中的取纯花色苷類化合物主要為矢車菊色素的糖苷。花青素具有抗氧化、化紫抗癌和降血糖等生理活性,甘蓝同時紫甘藍花青素在酸性到中性範圍內可以實現顏色由紅到紫的双水色素轉變,可以廣泛應用於糖果、相体系萃飲料等食品生產當中,取纯因此將紫甘藍花青素開發成為食品添加劑具有很高的化紫社會效益和經濟效益。

雙水相萃取是甘蓝一種新型的物質分離技術,與傳統分離方法相比,具有條件溫和、產品活性損失小、分離步驟少、無有機溶劑殘留、操作簡單等優點,國內外廣泛應用於蛋白質的純化和抗生素的提取,近些年來逐漸應用於天然色素的分離純化研究,國內對於使用雙水相萃取純化紫甘藍色素的研究相對較少,國外有相關的報道,但並未對其萃取條件進行優化。

紫甘藍色素生產時,粗提液中含有大量的糖類雜質,極大地影響了色素的品質和穩定性。傳統工業對於植物花青素的提取主要采用酸水浸提法、溶劑法,還有超聲波法。花色苷溶液中含有大量的單糖、二元糖、低聚糖和多糖等雜質。目前,柱色譜、高速逆流色譜和大孔吸附樹脂廣泛應用於花青素的分離、純化,可以實現色素與其糖類物質的分離,但與雙水相萃取相比,成本較高、時間較長、對操作要求嚴格。因此使用雙水相萃取的方法實現植物花青素與其糖類雜質的分離屬於一種新型、快速、低成本的操作方式。本研究嚐試使用雙水相萃取技術,將紫甘藍色素與糖類物質分離,通過選擇性係數表征此方法的有效性。

一、材料和方法

1、實驗儀器

pH211酸度計;TDL-60B低速大容量離心機;HY-6雙層振蕩器;752S紫外可見分光光度計;AR1530分析天平。

2、實驗材料

紫甘藍;PEG6000配製成400g/L;苯酚為優級純;其他試劑均為分析純。

3、分析方法

(1)紫甘藍色素屬於花色苷類,按照美國化學工程師協會(AOAC)對花青素類天然色素中花色苷總量的方法進行測定,以矢車菊-3-葡萄糖苷計。


式中:

吸光度A=(A520-A700pH1.0-(A520-A700pH4.5

M:矢車菊-3-葡萄糖苷的摩爾質量,449.2g/mol;

D:樣品儲備液的稀釋倍數;

1:光路長,cm,測試中采用1cm光路長的比色皿;

ε:26900,矢車菊-3-葡萄糖苷的摩爾消光係數,L·mol-1·cm-1

1000:由g換算成mg的轉換係數。

(2)使用苯酚-硫酸法對上下相中總糖含量進行測定。

(3)選擇性係數k的計算。

式中:

K:花青素的分配係數;

K:多糖的分配係數;

C上花:上相中花青素的質量濃度,mg/L;

C下花:下相中花青素的質量濃度,mg/L;

C上糖:上相中糖類物質的質量濃度,mg/mL;

C下糖:下相中糖類物質的質量濃度,mg/mL。

4、試驗方法

(1)紫甘藍色素粗提液製備

取適量紫甘藍洗淨、切碎,使用榨汁機榨取原汁,100目濾布過濾,3000r/min離心15min,取上層清夜冷藏保存,使用前調pH。

(2)雙水相體係建立

固定體係質量為30.0g。在50mL離心管中分別加入一定質量的硫酸銨和PEG6000原液,加入一定質量預先調過pH的色素粗提液,加水補至體係質量為30.0g,置於振蕩器上300r/min於室溫下震蕩10min後取下,讀取上下相體積,用移液管分別移取上下相溶液於30mL比色管中。

(3)花色苷含量的測定

精密吸取上下相溶液,分別用pH=1.0的氯化鉀緩衝溶液和pH=4.5醋酸鈉緩衝溶液稀釋適當倍數,以蒸餾水做空白,分別在520nm和700nm下測吸光值。計算上下相中花色苷含量,而計算出K。在700nm波長下測定吸光度值是為了校正混濁對測定結果的幹擾。

(4)多糖含量的測定

以葡萄糖為對照,采用苯酚-硫酸法測定多糖的含量。回歸方程為:y=8.1114x-0.0069,R2=0.9983。分別精密吸取上下相樣品稀釋液1.0mL於試管中,加入5%的苯酚溶液1.0mL,迅速加入濃硫酸溶液5.0mL,搖勻,放置10min後於40℃水浴加熱10min,取出後冷水浴5min,以相應試劑為空白,在490nm處測定吸光度,計算得到K

(5)正交實驗設計

由於各因素(即硫酸銨質量分數、PEG的質量分數、體係pH、粗提液質量分數)之間有相互協同作用,如表1所示,進行正交實驗並分析,圖1中硫酸銨的濃度在最高值18%時,選擇性係數最大,因此正交實驗設計硫酸銨濃度繼續增高,為18%、19%、20%三個水平。

二、結果與討論

1、單因素實驗

(1)硫酸銨的質量分數對選擇性係數k的影響在50mL離心管中加入15.0gPEG6000原液,4.2g色素粗提液,分別加入3.0g、3.6g、4.2g、4.8g、5.4g硫酸銨,調節體係pH為5,雙水相萃取結果如圖1所示。


由圖1可知,隨著硫酸銨質量分數的增加,選擇性係數k呈上升趨勢,選擇性係數在硫酸銨質量分數為18%時達到最高。隨著硫酸銨質量分數的增加,增強了上下兩相物質的分相,提高了上相中花青素的濃度,同時提高了糖類雜質在下相的含量,增加了對色素的純化程度。

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