大孔吸附树脂纯化紫甘蓝色素的研究.pdf

收稿日期: 2007201210 项目基金:江苏省教育厅科技计划项目(04KJD550178) 作者简介:贺菊萍(19792 ), 女,山西沂州人,硕士,主要从事天然产物功能性研究. 通讯作者:秦卫东(19612 ), 男,江苏徐州人,教授,主要从事天然产物功能性研究 1 第22卷第2期徐州工程学院学报2007年2月 Vol .22 No.2 Journalof Xuzhou Institute of TechnologyFEB12007 大孔吸附树脂纯化紫甘蓝色素的研究 贺菊萍,姜中阳,秦卫东 (徐州工程学院, 江苏 徐州 221008) 【摘 要】 研究了五种大孔吸附树脂对紫甘蓝色素的纯化作用,确定了色素纯化的最适树脂、 吸附温度和时间,以及解吸的溶剂和解吸温度.结果表明:五种树脂中,N KA的性能是最好的,吸附 率约为98. 1%;吸附温度为30,吸附时间为120140m in;解吸的条件为95%乙醇浓度,解吸温 度为50. 【关键词】 紫甘蓝;色素;纯化;大孔吸附树脂 【中图分类号】 TS20213 【文献标识码】A【文章编号】167320704(2007)0220017205 近年来,人们对天然色素的兴趣在不断增长.一方面是出于对食品安全的考虑,另一方面是由于天然色 素具有一定的生理功能1.但是,经浓缩或干燥方法得到的天然色素大多是粗制品,其中仍含有胶质、 淀粉、 糖类、 脂肪、 有机酸碱、 无机盐、 重金属离子等,甚至具有特殊的异味.这直接影响到天然色素的稳定性和染色 力2,因此需要对提取的天然色素进行纯化处理.树脂吸附纯化不仅能耗少、 成本低、 工艺简单,而且所得天 然色素产品较传统的提取工艺浸泡、 过滤、 浓缩质量明显提高,以及色素产品杂质少,色价高3,故常用于天 然色素的纯化. 紫甘蓝(B rassia oleracea L.var. Cap itataDC)是十字花科植物.其色素是存在于叶表皮细胞的花青素, 主要成分为矢车菊苷,具有良好的抗氧化功能4.本文的目的是采用大孔吸附树脂研究该色素的纯化. 1 材料与方法 1. 1 实验材料 紫甘蓝:徐州市易初爱莲超市购得. 树脂型号:D4020、N KA、N KA - 9、S- 8、AB- 8,天津南开大学化工厂生产. 1. 2 实验方法 1. 2. 1 色素原液的制备 将紫甘蓝切丝,称取适量烧杯中,以料液比为115的比例加入酸性去离子水(pH= 1),在30条件下 搅拌提取后进行真空抽滤,得色素原液,备用. 1. 2. 2 树脂的预处理及树脂柱制备 取适量大孔吸附树脂,用蒸馏水充分淋洗,除去破碎和粒度极小的树脂.用体积分数为80%乙醇溶液浸 泡24h,再用蒸馏水反复洗涤,去掉醇溶性杂质和残留在树脂中的溶剂,并活化树脂. 采用湿法半流体装柱,以避免带入气泡,并使树脂分布均匀,将树脂慢慢装入2cm层析柱中;用4BV的 5%盐酸溶液(W?V)浸泡24h,再用2BV?h的5%盐酸溶液流动洗脱1h,而后用蒸馏水以同样的流速洗至 溶液呈中性;用4BV的5%氢氧化钠(W?V)浸泡24h,再用2BV?h的5%氢氧化钠溶液流动洗脱1h,而后 71 用蒸馏水以同样的流速洗至溶液呈中性,备用. 1. 2. 3 大孔吸附树脂的筛选 取五种大孔吸附树脂分别对色素进行吸附与解析,并根据吸附率和解析率综合确定最适树脂型号. 1. 2. 4 吸附条件的确定 1. 2. 4. 1 温度对树脂吸附量的影响 取等量的吸附树脂分别加入相同量的色素溶液,于30恒温振荡吸附2h,测定吸附后色素溶液的吸光 度值,计算吸附率. 1. 2. 4. 2 吸附时间的确定 取一定量的吸附树脂加入色素溶液,在30恒温振荡吸附,中间每隔20m in吸取上液测定吸光度值,计 算吸附率. 1. 2. 5 洗脱实验 1. 2. 5. 1 洗脱剂浓度对解吸效果的影响 以不同浓度酸性乙醇(30%、50%、70%、95% )振荡洗脱1h,测定洗脱液的吸光度值,计算洗脱率. 1. 2. 5. 2 温度对解吸效果的影响 取1. 2. 5. 1确定的乙醇浓度分别在20、30、40、50恒温振荡洗脱1h,测定洗脱液的吸光度值,计 算洗脱率. 1. 2. 5. 3 洗脱剂用量对解吸效果的影响 按上述方法确定的条件以不同洗脱液量进行解吸,测定洗脱液的吸光度值,计算洗脱率. 1. 6 花青素含量的计算: 花青素含量(mg?100g )= AmV w98. 2 100 其中98. 2为消光系数. 吸附率(% )= A0-A1 A0 100 洗脱率(% )= 洗脱液的色素总量(AV) 吸附总量(AV) 100 2 实验结果与分析 2. 1 树脂型号的确定 5种大孔吸附树脂对紫甘蓝色素吸附率和解吸率的结果如图1所示. 图1 不同型号的树脂对紫甘蓝色素的吸附及解吸性能比较 Fig. 1 Comparison of adsorption and desorption capacity between different resins 81 徐州工程学院学报 2007年第2期 从图中可以看出:D4020、N KA和AB- 8三种树脂的吸附率较大,而N KA和N KA - 9树脂的解吸率较 高.综合考虑,选择N KA树脂作为紫甘蓝色素的纯化树脂. 进一步研究确定N KA树脂的饱和吸附量为23. 42 mg? g. 2. 2 吸附条件的确定 2. 2. 1 温度对吸附的影响 N KA树脂在不同温度下吸附色素的结果见图2. 图2 温度对色素吸附的影响 Fig. 2 Effects of temperatures on the pigment adsorption 从上表中可以看出:在30时,吸光度值达到最小,也就是说吸附量最大.这一结果与马银海等人报导 的不一致.他们认为5,温度越高,吸附能力越强.这种差异可能是由于树脂种类不同秘致. 2. 2. 2 时间对吸附的影响 不同吸附时间对色素吸附率的影响如图3所示.随着时间的延长,吸附率增大,但当吸附时间达到 120m in后,吸附率的增加程度趋于缓慢. 所以,适宜的吸附处理应在120140m in之间. 图3 吸附时间对色素吸附率的影响 Fig. 3 Effects of adsorptive ti mes on the pigment adsorption 2. 3 解吸条件的确定 2. 3. 1 乙醇浓度的影响 以不同浓度的酒精对吸附色素后的N KA树脂进行解吸处理,酒精浓度对吸附色素解吸的影响如图4 所示:色素的解吸率随酒精浓度的增大而提高,当酒精浓度达到70%时,解吸率可达95%以上.而95%的酒 91 贺菊萍,等:大孔吸附树脂纯化紫甘蓝色素的研究 精时色素的解吸率高达99%以上.这一结果与彭永芳等人6的报导有所不同.这可能是由于色素及树脂种 类不同所致.从经济的角度考虑,可以选择75%左右的酒精进行解吸. 图4 酒精浓度对吸附色素解吸的影响 Fig. 4 Effects of alcohol concentrations on desorption of adsorbed pigment 2. 3. 2 温度的影响 在不同的温度下用酒精进行色素解吸的实验结果如图5所示. 图5 温度对色素解吸的影响 Fig. 5 Effect of temperature on the desorption of adsorbed pigment 从图5可知:提高温度有利于色素的解吸,但温度达到50后,解吸率下降.这是由于温度升高,减弱了 色素与树脂的结合力. 3 结论 3. 1 N KA大孔吸附树脂是试验的五种树脂中较适宜紫甘蓝色素纯化的型号,其饱和吸附量为23. 42mg? g. 3. 2 紫甘蓝色素在N KA大孔吸附树脂上的最佳吸附条件为:温度30、 吸附时间120140m in. 3. 3 吸附色素的最佳洗脱条件为:解吸溶剂95%乙醇浓度,解吸温度50. 参 考 文 献 1吴晶,黄澜,吕圭源.天然色素的药理作用研究概况J .时珍国医国药, 2005, (9): 915- 9161 2徐清海,明霞.天然色素的提取及其生理功能J .应用化工, 2005, (5): 268- 2711 3曾顺德,漆巨容,张迎君.天然食用色素的提取、 纯化及应用J .食品研究与开发, 2004, (6): 79- 811 4徐亚民,赵晓燕,马越,孟宪军,李东华.紫甘蓝色素抗氧化能力的研究J .食品研究与开发, 2006, (11): 59- 621 02 徐州工程学院学报 2007年第2期 5马银海,彭永芳,阎孝金,杨昌红,熊杰. X- 5树脂吸附和分离甘蓝红色素J .食品科学, 1999, (1): 32- 341 6彭永芳,马银海,阎孝金,马忠琼,杨艳红. AB- 8树脂吸附和分离红花黄色素J .食品科学, 2001, (5): 39- 411 Study of the Purif ication of Red Cabbage Pigment withMacroporous Adsorptive Resi ns He Ju2ping,J I AN G Zhong2yang,Q I N W ei2dong (Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221008, China) 【Abstract】 The purification effect of fivemacroporous adsorptive resinson red cabbage pigment is studied in this paper, and the opti mum resin type, adsorption temperature and adsorption ti me aswell as the opti mum eluting solvent and eluting temperature are hence determ ined.The result indicates: N KA resin manifests the best performance among the five resinsw ith an adsorption rate of approxi mate 98. 1%; the opti mum adsorption temperature and adsorption ti mes are 30and 120-140m in respectively; and the eluting conditions are in 95% concentration of ethanol solution and under 50eluting temperature. 【Key words】 red cabbage; pigment; purification;macroporous adsorptive resin (责任编辑 刘自强) (上接第9页) Analysis of the Effective Components i n the Fermentation M yceli a of Several Anamorphic Strai ns of Cordyceps CHEN A n2hui 1,CHEN Hong2 wei 1, 2,X I A Cheng2run3,WU Hai2liang1, FAN M ei2zhen1 (1. AnhuiAgriculturalU niversity, Hefei 230036, China; 2. Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221008, China; 3. Guangzhou Taizong Trading Co. L td, Guangzhou 510250, China) 【Abstract】 This paper gives an analysis of the effective components in the fermentation mycelia of the four anamorphic strains of Cordyceps .The results show that the content of mannitol and am ino acids in the fermentation mycelia of Paecilomyces tenuipes is higher than those of the other samples, being 9. 12% and 36. 44% respectively.The content of polysaccharide of Paecilomyces gunnii is higher than those of the other samples, the content being 10. 14%. The four samples are also rich in some trace elements such as Zn, Fe, Ca, etc. . The results also show that the content of adenosine in the mycelia of Paecilomyces gunni