（化学工艺专业论文）栀子成分综合提取工艺及色素的稳定性研究.pdf

郑州大学硕士学位论文 摘要 栀子的化学成分非常复杂，其中有提取价值的成分有好几种。目前对栀子的 利用主要是从栀子果中提取栀子苷和栀子黄色素，而不合格栀子果实，以及栀子 皮、栀子渣等，则被当成废弃物扔掉，这不仅造成资源的浪费，而且会严重污染 环境。因此深度开发栀子资源有重要的经济价值和实践意义。本论文完成的工作 主要包括以下几个方面： 1 利用溶剂萃取法粗提栀子苷、栀子黄色素。测得脱脂后的栀子粉末中栀 子苷的提取率为9 3 0 1 ，收率为1 3 4 5 ；栀子黄色素的提取率为9 5 7 0 ，收率 为7 3 1 。 2 通过静态单位体积吸附量和选择性的研究，筛选出h 1 0 3 大孔树脂对栀子 苷进行分离。实验证明其吸附行为符合l a n g m u i r 等温方程。探讨了h 1 0 3 大孔 吸附树脂对栀子苷的吸附曲线、乙醇浓度对树脂吸附的影响、不同浓度和流速下 的动态穿透曲线等。得到h 1 0 3 吸附栀子苷精制工艺条件是：吸附流速2 b v h ， 上样液浓度为8 m g m l ，洗脱流速2 b v h ，梯度洗脱法洗脱得到栀子苷的纯度为 8 5 1 0 ，高于文献的报道值。 3 采用浸提法、超声波提取法提取多糖。通过正交实验确定了其相应的优 化工艺条件，分析比较得出，超声波提取法与浸提法相比具有提取温度低、时间 短的优点，且多糖收率高。其最佳提取工艺条件为：p h = 6 0 0 ，液固比1 2 0 ：1 ， 时间为2 5 r a i n ，温度为5 0 ，在此条件下多糖的收率为9 2 9 。 4 采用索氏提取法提取栀子中挥发油，出油率为1 2 3 6 ；精炼后，栀子油 的酸价为2 6 3 m g k o h g ，碘价为8 8 9 3 9 i 1 0 0 9 ，皂化价为1 8 6 2 9 m g k o h g ，过氧 化值为3 6 1 m m o l k g 。 5 从栀子皮中提取出栀子黄色素、栀子苷和果胶，其收率分别为3 3 2 、 1 3 2 1 和1 8 1 5 。 6 对栀子黄色素的稳定性分别进行了耐热性、耐光性、耐金属性、耐盐性、 耐氧化还原性、耐酸碱性、耐微生物性、着色性等方面的研究，并首次进行了在 添加少量食品添加剂、糖类和多种因素综合影响时，栀子黄色素的稳定性研究， 确定了栀子黄色素的最佳存放、使用条件。结论是栀子黄色素在室温2 0 c 左右、 p h 为中性或偏弱酸弱碱性、避光条件下存放稳定性较佳；1 0 0 。c 左右持续4 0 r a i n 郑州大学硕士学位论文 受热状态下，栀子黄色素色泽依旧鲜亮；p h = 7 0 0 、避光和室温2 0 。c 状态下，栀 子黄色素水溶液中添加万分之一浓度的m 垂2 + 、抗坏血酸、海藻酸钠和无水葡萄 糖，着色效果佳，色素稳定性好，且一周内色泽变化不大；耐微生物性好，可作 为发酵食品的着色剂；亦可作为面食、清凉饮料、冷饮、有色酒、糖果、冰淇淋、 果冻和蜜饯等的着色。 关键词：栀子，综合提取，分离纯化，稳定性 i i 郑州大学硕士学位论文 a b s t r a c t s e v e r a lc o m p o n e n t si nt h ec o m p l e xc o m p o s i t i o no fg a r d e n i aa r ew o r t h yo f i s o l a t i n g c u r r e n t l y , t h em a i nu s eo fg a r d e n i ai si t sg e n i p o s i d ea n dg a r d e n i ay e l l o w p i g m e n t ；s u b q u a l i t yg a r d e n i a , g a r d e n i as h e l l ，g a r d e n i am a r ea n ds oo n , a r et h r o w n a w a ya sw a s t e t h e r en o to n l yr e s u l ti nw a s t eo ft h er e s o u r c e s ，b u ta l s oc o n t a m i n a t e t h ee n v i r o n m e n ts e r i o u s l y t h e r e f o r e , i th a si m p o r t a n te c o n o m i cv a l u ea n dp r a c t i c e s e n s et o e x p l o i tg a r d e n i ar e s o u r c ec o m p r e h e n s i v e l ya n dd e e p l y t h e r e f o r e ，t h e f o l l o w i n ga r et h es e v e r a la s p e c t so ft h i sw o r k 1 t h es o l v e n te x t r a c t i o nw a su s e dt oe x t r a c tg e n i p o s i d ea n dg a r d e n i ay e l l o w p i g m e n t 1 1 1 ee x t r a c t e dy i e l do ft h eg e n i p o s i d ea n dp i g m e n tf r o ms k i m m e dg a r d e n i a p o w e ra c h i e v e d9 3 0 1 a n d9 5 7 0 ，r e s p e c t i v e l y a n dt h ey i e l do ft h ee x t r a c t e d g e n i p o s i d ea n dp i g m e n tw eo b t a i n e df r o mt h eu s e ds a r a p l eo fg a r d e n i aj a s r n i n o i d e s e l l i sw e r ed e t e r m i n e da s1 3 4 5 a n d7 31 2 b yt h ee x p e r i m e n t sr e s u l t so nt h es t a t i cu n i tv o l u m ea d s o r p t i o nc a p a c i t ya n d t h es e l e c t i v i t yo fe v e r yk i n do fr e s i n sf o rg e n i p o s i d e ，h10 3m a c r o p o r o u sa d s o r p t i o n r e s i nw a sc h o s e na st h eb e s ta d s o r b e n tt os e p a r a t eg e n i p o s i d e g a r d e n i a t h e r e s u l t si n d i c a t e dt h a ta d s o r p t i o ni s o t h e r mw a sc o r r e l a t e dw i ml a n g m u i r - t y p ee q u a t i o n r e g a r d i n gh 10 3m a c r o p o r o u sa d s o r p t i o nr e s i na st h em a i nr e s e a r c ho b j e c t , t h e e x p e r i m e n t so nt h ea d s o r p t i o nc u r v eo ft h er e s i nf o rg e n i p o s i d e ，e f f e c to fe t h a n o l c o n c e n t r a t i o no nt h eb e h a v i o ro ft h er e s i na d s o r p t i o n , t h ed y n a m i cl e a k i n gc u r v e u n d e rt h ed i f f e r e n ti i l i t i a lc o n c e n t r a t i o na n dt h ed i f f e r e n tf l o wr a t ew e r em a d e r e s p e c t i v e l y s i m u l t a n e o u s l y , t h eb e t t e rc o n d i t i o n so fh 10 3a b s o r b i n gc r o c i nw e r e o b t a i n e d 2 b v ha st h ef l o wr a t eo na d s o r p t i o na n dd e s o r p t i o n , 8 m g m la st h ei n i t i a l c o n c e n t r a t i o n , a n ds t e p w i s ee l u t i o nw a sa d o p t e d f i n a l l y , t h ep u r i t yo fg e n i p o s i d ew a s 8 5 1o w h i c hi sh i g h e rt h a nt h el i t e r a t u r ev a l u e 3 w h i s k e x t r a c t i o na n du l t r a s o n i ce x t r a c t i o nw e r eu s e di nt h ee x t r a c t i o no f g a r d e n i ap o l y s a c c h a r i d e ，a n dt h er e l e v a n to p t i m u mc o n d i t i o n sw e r ed e t e r m i n e db yt h e o r t h o g o n a le x p e r i m e n t s n 坞r e s u l t ss h o w e dt h a tt h eu l t r a s o n i ce x t r a c t i o ne x c e l l e dt h e w h i s k e x t r a c t i o ni nt h ey i e l da tl o w e rt e m p e r a t u r ea n ds h o r t e rt i m e 1 1 l co p t i m u m c o n d i t i o n sw e r ed e t e r m i n e da sf o l l o w , u s i n gd i s t i l l e dw a t e r 嬲t h es o l v e n t ，t h ep h v a l u eb e i n g6 0 0 ，e x t r a c t i n ga t5 0 f o r2 5 m i n ，a n dt h eg a r d e n i am a r c s o l v e n tr a t i o b e i n g1 12 0 f i n a l l y , t h ey i e l do ft h ee x t r a c t e dp o l y s a c c h a r i d e t h ew eo b t a i n e df r o m i i i 郑州大学硕士学位论文 t h eu s e ds a m p l eo fg a r d e n i aj a s m i n o i d e se l l i sw a sd e t e r m i n e da s9 2 9 4 s o x h l e te x t r a c t i o nw a su s e dt oe x t r a c tv o l a t i l eo i lf r o mt h eg a r d e n i a , a n dt h e c o n t e n tw eo b t a i n e df r o mt h eu s e ds a m p l eo fg a r d e n i aw a sd e t e r m i n e da s12 3 6 a f t e rr e f i n i n g , t h ec h a r a c t e r so ft h eg a r d e n i ao i l ，s u c ha st h ea c i dv a l u e , i o d i n ev a l u e , s a p o n i f i c a t i o nv a l u ea n dp e r o x i d ev a l u eo fg a r d e n i ao i lw e r ed e t e r m i n e da s2 6 3 m g k o i - i g , 8 8 9 3 9 l l o o g , 1 8 6 2 9m g k o h g , 3 6 1 m m o l k g , r e s p e c t i v e l y 5 t h ey i e l do ft h ee x t r a c t e dg e n i p o s i d e ，p i g m e n ta n dp e c t i nw eo b t a i n e df r o m t h eu s e ds a m p l eo f g a r d e r f i ap e e lw e r ed e t e r m i n e da s1 3 2 1 ，3 3 2 a n d1 8 1 5 6 t h i st e x ta l s os t u d i e do nt h es t a b i l i t yo fg a r d e n i ay e l l o wp i g m e n tf o rr e l a t e d f a c t o r ss u c ha sh e a t ，l i g h t , m e t a li o n s ，s a l t , o x i d a n t sa n dr e d u c i n ga g e n t , a c i d i ca n d a l k a l i n e , m i c r o b i a la n ds oo n f u r t h e r m o r e , t h es t a b i l i t yw h e na d d e df e wf o o d a d d i t i v e sa n ds u g a r sw a ss t u d i e d , f i r s t l y , i no r d e rt of i n dt h eb e s tc o n d i t i o n sw h i c ha r e s u i t a b l ef o ru s i n ga n ds t o r i n gt h eg a r d e n i ay e l l o wp i g m e n t t h er e s u l t ss h o wt h a tt h e g a r d e n i ay e l l o wp i g m e n t ss t a b i l i t yi sb e t t e rw h e nr o o m st e m p e r a t u r ea ta b o u t2 0 ， i nt h eo p a q u eb a c k g r o u n d ，a n dt h ep hi sa tn e u t r a l ，p a r t i a lw e a ka c i do ra l k a l i n e w e a k e r , a n dh e a t e df o r4 0m i na ti0 0 c ，t h ep i g m e n ti sk e e p i n gb r i g h t a n du n d e r t h ec o n d i t i o no fp h = 7 ，o p a q u ea n dr o o mt e m p e r a t u r e2 0 c ，t h es o l u t i o no fp i g m e n t a d d e dt h e0 01 m 9 2 + ，e d t a - n a 2 ，b e n z o i ca c i d , s o d i u ma l g i n a t e ，s o d i u mt a r t r a t e ， c o l o r e de f f e c ta n ds t a b i l i t yw e r eb e t t e ri sg o o da n df e wc h a n g e di naw e e k m o r e o v e r t h eb e t t e rm i c r o b i a le r o d e n t - r e s i s t a n tc a nm a k ei tu s e da sak i n do fc o l o r i n ga g e n ti n t h ef e r m e n t e df o o d s ，i ti sm o r es u i t a b l ef o rt h ep a s t a , s o f td r i n k s ，c o l dd r i n k s ，c a n d y , i c ec r e a m ，j e l l ya n dp r e s e r v e sa n ds oo n k e y w o r d s ：g a r d e n i a , c o m p r e h e n s i v ee x t r a c t i o n ，p u r i f i c a t i o n , s t a b i l i t y i v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者：支多昂美 日期：2 0 0 9 年3 月2 2 日 学位论文使用授权声明 本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门 或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学 可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文 或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 学位论文作者：之t 璐哭 日期：2 0 0 9 年3 月2 2 郑州大学硕士学位论文 1 概述 1 1 栀子简介 栀子为茜草科植物栀子( g a r d e n i a a s m i n o i d e se l l i s ) 的干燥成熟果实。它是 一种常绿灌木，生于山野间，适应性强，广泛分布于热带和亚热带地区，全世界 约2 5 0 种【l 】。我国栀子种类有4 种，分别为栀子、海南栀子、狭叶栀子和匙叶栀子。 栀子又称黄栀子、山栀子、黄果树、红栀子等。我国栀子资源主要分布于江浙、 安徽、江西、台湾等南方各省，河南南阳也有大面积种植。 栀子果实多为椭圆形或卵圆形，长1 5 3 5 c m ，直径l 1 5 c m ，颜色有桔红色、 暗红色或黑褐色等，皱缩，硬脆，角质，有光泽【2 】。果实用温水浸泡，水被染成 鲜艳而稳定的桔红色，味微酸而苦。 栀子在我国有上千年的应用历史，民间用栀子泡茶饮用并与麦芽、山渣、菊 花一起煎汤作防暑饮料。1 9 9 8 年卫生部公布既是食品又是药品的品种名单，栀子 为第一批。随着国内外有关栀子及其有效成分的研究的不断深入和发展，发现了 其广泛的药理作用：泻火除烦，清热利尿，凉血解毒；对肝脏【3 一钉、脑组织、胰 腺细胞的保护作用，可以促进胆汁分泌【5 1 、调节胃机能、增加内脏血流量【6 1 、修 复骨科软组织损伤：以及降压、解热、镇静、抗炎、抗肿瘤、抗过敏等1 7 , s , 9 1 。 1 2 栀子主要成分研究概况 早在1 8 7 7 年，j s t e n h o u s e 等人就开始了对栀子树胶的研究。2 0 世纪初对该属 植物的化学研究仅限于分离出d 甘露醇( d - m a n i t 0 1 ) 及色素，如藏红花素( c r o c i n ) 和藏红花酸( c r o c e t i n ) ，直到二十世纪六七十年代才开始对该属植物有较系统 的化学研究【。栀子的化学成分较为复杂，达1 0 0 多种【10 1 。到目前为止，已从栀 子属植物中分离鉴定的化合物有类胡萝卜素( 藏花素、藏花酸) 、环烯醚萜苷类 ( 栀子苷) 、黄酮类、有机酸酯类、多糖类、醛类、醇类、长链烷烃类等【1 1 】。 1 2 1 栀子黄色素 栀子黄色素是从栀子( g a r d e n i a ) 的果实中提取精制得到的天然食用色素物 质。它是一种混合物，包括类胡萝卜素的藏花素、藏花酸，环烯醚萜苷类的栀子 苷，黄酮以及绿原酸。藏花素和藏花酸是赋予栀子黄色素以黄色的有效成分。 郑州大学硕士学位论文 目前，栀子黄色素的提取方法有浸提法、超声波法、微波法等。凌敏掣1 2 】 通过单因素试验，确定了单罐多次水浸出法在室温时浸提栀子黄色素的浸出条 件：在粉碎度3 叫o 目，浸出时间4 0r n i n ，浸出次数3 级，液料比4 ：1 的条件下， 色素的浸出率为8 5 2 4 。谢凤霞等【1 3 】利用超声波得出，在提取溶剂为5 0 的乙 醇水溶液，提取时间为l h ，提取温度为2 0 ，料液比1 ：1 2 的最佳提取工艺条 件下，色素的提取率为9 8 8 4 ，色价( e 1 l o r e , 4 4 0 r i m ) 为7 0 7 2 。彭密军等【1 4 】采 用微波辅助提取法对栀子黄色素的提取工艺进行了优选，在最佳工艺条件1 9 栀 子粉末，6 0 的乙醇2 0 m l ，功率2 8 0 w 的微波处理4 0 s 下，栀子黄色素得率为 1 7 8 3 ，提取率达到9 8 2 0 。姚中铭等【1 5 1 研究了用微波法提取栀子黄色素的工 艺条件，采用提取功率2 1 0 w ，5 0 0 9 l 乙醇水溶液为提取溶剂，提取时间8 0 s 、 提取级数2 级、料液比l ：1 2 ，色素提取率达9 8 4 ，色价为5 6 9 4 ，此法优于传 统工艺。张富芳等【1 6 】探讨了栀子黄色素提取工艺中的浸提法、搅拌提取及超声波 提取法，通过正交实验确定了其相应的优化工艺条件，分析比较得出：搅拌提取 法与超声波提取、传统浸提法相比，具有提取温度低、时间短的优点，且色素提 取率高达9 8 1 0 。 栀子黄色素精制方法有c 0 2 超临界法【1 7 1 、凝胶层析法【18 1 、超滤法【1 9 1 、吸附 法【冽等，其中只有吸附法真正实现工业化。应用吸附法精制栀子黄色素最关键的 问题是选择合适的树脂、确定适宜的工艺条件。吕晓玲等【2 1 】应用x - 5 大孔吸附 树脂，对黄色素粗提物进行精制，精制后o d ( 彳2 3 8 从4 4 0 ) 值由2 1 2 降到0 5 9 ， 色素得率为8 8 8 ，色价达到2 1 8 6 。张富芳等【1 6 】应用y w d 0 9 a 5 大孑l 吸附树脂 得到色价大于5 8 0 ，o d 值小于o 2 的高品质栀子黄色素。 1 2 2 栀子苷 栀子中含有大量的桅子苷。栀子苷( g e n i p o s i d e ) 又称栀子糖苷，为白色晶 体或者粉末，具有旋光性，昧苦是一种环烯醚萜苷，极性较大，无毒，易溶于水、 甲醇和乙醇，难溶于氯仿、苯、石油醚等亲脂性有机溶剂，是栀予中主要的环烯 醚萜苷类化合物，也是栀子的主要有效成分之一。栀子苷具有消炎、保肝、利胆 等药理作用，在植物增产剂、生物检测和生物载体等领域应用非常广泛1 2 2 1 。 目前，栀子苷的提取方法有水提、醇提、超声波提取【2 3 】等。水提取杂质较多， 直接上柱对树脂污染较严重，水提醇沉时，有大量的沉淀析出，并且随着温度的 2 郑州大学硕士学位论文 降低，沉淀物增加，给离心、过滤带来很大麻烦。因此，多采用乙醇提取，真空 浓缩除去乙醇，水溶液上树脂柱的方法。蔡美强等【2 4 】用机械搅拌法和超声波辅助 提取法提取栀子苷，研究发现，在相同时间1 5 0 r a i n 内，超声波( 7 1 w ) 作用下 的栀子苷浸提率为搅拌( 3 0 0 r r a i n ) 条件下的2 3 8 倍。 栀子苷的精制方法有薄层色谱法，大孔吸附树脂法等。饶双超等【2 5 】采用超滤 法纯化栀子苷，在料液浓度为0 1 2 9 m l ，操作压力为0 1 5 m p a ，料液温度为4 0 ， 料液流速为1 5 m l m i n 时，纯化效果最好。李立荣【2 6 】用氧化铝柱层析和薄层色谱 法较理想地分离出栀子苷，但其在制剂生产应用上有局限性。董磊【2 7 】研究表明， 用h p d 1 0 0 、h p 2 0 大孔树脂精制栀子苷，其纯化产物栀子苷含量高，是精制栀 子苷的良好吸附剂。姚干等【2 8 】研究表明，h p d 4 5 0 大孔树脂可以将提取物中总环 烯醚萜苷由4 5 4 5 提高到8 3 7 2 ，栀子苷由2 4 4 6 提高到6 2 2 8 ；h p d 4 5 0 大孔吸附树脂能有效富集并纯化栀子总环烯醚萜苷、栀子苷；紫外分光光度法测 定栀子总环烯醚萜苷具有快速、准确的特点。沈荣光等【2 9 】用大孔吸附树脂x - 5 柱色谱初步分离、富集栀子提取液中的栀子苷，再经过冷冻干燥得到纯度为 6 5 8 、得率为9 1 的栀子苷，再用硅胶柱进一步纯化，得到纯度为9 2 3 、得 率为7 4 3 的栀子苷。 在食品工业中，栀子常被用来提取栀子黄色素，但是在粗提取的栀子黄色素 中含有大量的栀子苷，而栀子苷在1 3 一葡萄糖苷酶的作用下水解成苷元，这种苷 元同氨基酸结合生成栀子蓝色素，从而导致栀子黄色素发生绿变【3 0 】。因此，栀子 黄色素必须经过精制，通过特殊的树脂吸附将栀子苷等杂质洗脱下来，得到的洗 脱液即是栀子黄废液。如果将废液直接排放，不仅会污染环境，而且造成资源浪 费【3 。因此有必要将这些栀子苷回收进行综合利用。 栀子蓝色素( g a r d e n i ab l u ep i g m e n t ) 是以栀子苷为原料，采用生物工程技 术制得的一种安全无毒的食用天然色素。它耐热，耐光，耐酸碱性强，p h 适应 范围广，易溶解于水和低醇，可替代化学合成蓝色素单独使用，也可以与红、黄 类色素调配成绿、紫、棕等色调混合使用，在国外被广泛应用于食品、制药及化 妆品等产品的着色【3 2 1 。我国于1 9 9 0 年在制定新增食品添加剂的使用卫生标准时 将其列入，用于蛋白质、糖和淀粉等食品着色【3 3 】。 郑州大学硕士学位论文 1 2 3 绿原酸 绿原酸是一种缩酚酸，属酚类化合物，是植物在有氧呼吸过程中，经莽草酸 途径形成的一种苯丙素类化合物【3 4 1 。绿原酸是栀子中主要的有机酸酯类成分3 5 1 。 绿原酸易溶于甲醇、乙醇、丙酮等极性溶剂，微溶于乙酸乙酯，难溶于苯、氯仿j 乙醚等亲脂性有机溶剂。绿原酸是一种重要的生理活性物质，具有抗菌、抗病毒、 保肝利胆、抗肿瘤、降血压、降血脬3 6 1 、清除自由基等作用。绿原酸不仅在医药 行业，而且在食品、日用化工中也有广泛应用。 1 2 4 果胶 果胶( p e c t i n ) 是一种高分子化合物，是细胞壁的组成成分之一，广泛存在 于植物的果实、根、茎、叶中。由于果胶是天然提取物，无毒无害，安全可靠， 故经常作为胶凝剂、乳化剂、稳定剂、增稠剂、组织改良剂等天然食品添加剂应 用在食品行业。此外，由于果胶还具有抗菌、消肿、解毒、止血、止泻、降血压、 抗辐射等作用，近年来，其在医药领域的应用也较为广泛。由于果胶属于水溶性 膳食纤维，越来越受到研究和加工行业的重视【3 7 】。 栀子皮中含有丰富的果胶。果胶是以a - l ，4 糖苷键联接而成的聚半乳糖醛酸 天然多糖，此外还含有各种中性糖，主要有鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖，另外还 含有非糖分如甲醇、乙酸和阿魏酸等，往往和果胶多糖结合在一起，存在于高等 植物初级细胞壁和细胞间质内。果糖是一种天然胶体性多糖类物质，包括原果胶、 水溶性果胶和果胶酸三大类【3 引。原果胶不溶于水，但在水溶液或酸性溶液中加热 会水解为水溶性的果胶酯酸，且果胶酯酸在果胶酯酶、稀酸或稀碱的作用下，极 易水解脱去甲氧基而生成果胶酸，果胶酸不溶于水，但其钾盐或钠盐溶于水。其 基本结构是d 吡喃半乳糖醛酸，以1 ，4 苷链连接成的长链，通常以部分甲酯化状 态存在【3 9 1 。 梁华正等m 】采用酸水解法提取果胶，在提取温度1 0 0 ( 3 ，提取时间1 5h ，提 取液p h 值1 5 ，料液比1 ：3 0 工艺条件下，果胶产率达1 4 2 8 。 1 2 5 栀子油 栀子不仅是药材和黄色素原料，而且是一种含油较为丰富的新油源。栀子油 稳定性好，粘度低，富含亚油酸，可在多个领域开发利用。刘洁宇等【4 1 】报道了9 4 郑州大学硕士学位论文 种挥发性物质均首次从栀子中分离得到。轰秉祥等【4 2 1 证明了栀子油具有镇静、催 眠、抗惊厥及促进学习记忆的作用。栀子油在香料工业、日用食品工业及化学 工业上也是重要的原料【4 3 1 。 1 2 6 栀子多糖 多糖又称多聚糖，是生物有机体内普遍存在的一类生物大分子，是由单糖之 间脱水形成糖苷键，并以糖苷前线性或分支连接而成的链状聚合物m 】。研究表明， 多糖具有多种生理活性和营养价值，如南瓜多糖是预防糖尿病的活性成分：茶多 糖有降血脂、降血糖、抗癌、增加冠状动脉血流量、增强机体免疫力等多种功效； 螺旋藻多糖有抗疲劳、抗氧化的作用；酸性多糖有较强的免疫促进作用【4 5 1 。 栀子多糖( g a r d e n i ap o l y o s e ) 是由鼠李糖、岩藻糖、甘露糖等单糖按一定比 例组成的易溶于水的大分子，具有复杂的、多方面的生物活性和功能，具有免疫 调节功能，可作为光谱免疫促进剂【4 6 1 。栀子多糖具有抑瘤效应。可用于食品工业 和医药工业做稳定剂、增稠剂、胶冻剂等。此外多糖在发酵工业及石油工业上， 也有着广泛的应用。因此，在开展多糖资源的开发、多糖结构的分析、多糖药理 作用等的研究方面有着广阔的前景4 7 1 。 目前，薛梅等【4 8 】运用微波技术提取栀子多糖，用比色法测得栀子中多糖含量 为1 0 5 3 ，平均回收率为1 0 1 3 2 。刘立超等【例用苯酚浓硫酸显色法，测得栀子 中多糖含量为4 9 6 ，r s d = i 4 3 ，结果表明，苯酚硫酸法简便易行，结果稳定 可靠，适合用于中药栀子中水溶性多糖含量的测定。孟延发等删得到的粗制品多 糖g p s l 经d e a e 纤维素( d e 5 2 ) 层析得g p s 2 和g p s 3 两个组分，用s e p b a d e x g 1 5 0 层析法测得g p s4 和g p s5 的平均分子量分别为1 4 0 0 0 和1 0 0 0 0 。体外试验 表明此多糖对肉瘤s 1 8 0 和腹水肝癌细胞生长均有一定的抑制作用。 1 2 7 栀子渣 目前，厂家大多把提取过栀子黄后的栀子渣当成废弃物扔掉，这不仅造成资 源的浪费，而且会严重污染环境。栀子残渣可用来提取多糖、绿原酸等，并可作 为制取饲料添加剂或肥料的原料，因此深度开发栀子渣资源有重要的经济价值和 实用意义。 5 郑州大学硕士学位论文 1 3 本实验的研究内容及创新点 栀子的果实是传统中药，属卫生部颁布的第1 批药食两用资源。栀子在我国 分布广泛，资源丰富，遍及十几省市，以往多将其作为中药的原料，产品附加值 低，经济效益较差。目前，对栀子的利用主要是从栀子果中提取栀子苷和栀子黄 色素，而不合格栀子果实，以及栀子皮、栀子渣等，则被当成废弃物扔掉。这不 仅造成对资源的浪费，而且会严重污染环境。因此深度开发栀子资源有重要的经 济价值和实践意义。 本论文在以往研究的基础上，着重进行以下研究。 1 拟开发出一种综合提取栀子中有效成分的新工艺，从栀子中提取栀子苷、 栀子黄色素、挥发油、多糖、果胶，以增加栀子的附加值，减少对环境的污染。 2 筛选出对栀子苷进行分离的大孔树脂，并探讨所选大孔吸附树脂对栀子 苷的静态吸附动力学和其吸附行为，为其工艺放大和应用提供理论依据。 3 采用不同提取法提取栀子多糖，并优化提取工艺。 4 采用国标法，测定栀子油的理化常数，为栀子油的生产加工及保存应用 提供理化数据。 5 优化栀子皮中栀子黄色素、栀子苷和果胶的提取工艺。 6 对栀子黄色素的进行耐热性、耐光性、耐金属性、耐盐性、耐氧化还原 性、耐酸碱性、耐微生物性、着色性和在少量食品添加剂与糖类存在下的稳定性 等方面进行研究，确定栀子黄色素的最佳存放和使用条件。 本论文的创新点有以下四方面； 1 在分离栀子苷与栀子黄色素时，筛选出不同于以往的大孔吸附树脂组合， 以期得到的产品品种丰富且品质好； 2 提取栀子多糖时，采用不同于以往栀子多糖的提取方法： 3 研究栀子黄色素的稳定性时，考虑到它用于食品，首次对栀子黄色素在 各种食品添加剂和复合食品添加剂作用下的稳定性进行研究，以期找出栀子黄色 素的存放和使用的最佳条件，为栀子黄色素的有效应用提供理论依据； 4 文章拟研究栀子黄色素在多种因素综合影响下的稳定性，这方面的实验 未见报道。 6 郑州大学硕士学位论文 2 实验材料与方法 2 1 实验材料及装置 2 1 1 实验原料 栀子果实：购于河南唐河。 2 1 2 实验试剂 实验所用试剂见表2 - 1 。 表2 1 实验药品 试剂名称纯度型号出产单位 2 1 3 实验仪器与设备 本实验所用仪器与设备见表2 2 。 7 郑州大学硕士学位论文 表2 - 2 实验仪器 仪器名称型号生产厂家销售厂商 2 2 栀子有效成份综合提取工艺流程 臣 卜回型篙鲁氅因 l 。 医薹卜回j 警田 图2 - 1 实验流程图 f i g 2 - 1t h ee x p e r i m e n tf l o wc h a r t 将干燥预处理过的栀子果实去壳，栀子壳用来提取果胶，栀子果实经索氏脱 脂，进一步真空浓缩精制可得挥发油。脱脂后的栀子粉末，经搅拌浸取得到栀子 料液。栀子料液在一定条件下通过y w d 0 9 a 5 树脂分离纯化可得栀子黄色素，栀 子黄废液通过h 1 0 3 树脂可制得栀子苷。从搅拌浸取得到的栀子渣中，可制得栀 郑州大学硕士学位论文 子多糖。总的工艺流程如图2 1 。 在上述综合提取工艺中，栀子黄色素的提取与精制工艺由本所其他人员完 成。其提取工艺条件为：提取溶剂为6 0 的乙醇水溶液、提取时间为0 5h 、提取 温度为4 0 ( 2 、料液比l ：1 4 。在此条件下色素的提取率为9 8 1 0 ；精制工艺条件 是：吸附流速2 b v h ，上样液浓度1 0 m g m l ，洗脱流速2 5 b v h ，梯度洗脱法洗 脱，可以得到色价( 占m l 锄，4 4 0 r i m ) 大于5 8 0 、o d 值( 么2 3 8 从4 4 0 ) 小于0 2 的高品 质栀子黄色素。 9 郑州大学硕士学位论文 3 大孔树脂法分离纯化栀子苷 溶剂提取得到的栀子苷的含量较低，需要通过精制进一步提高其纯度，本章 采用了柱层析技术。柱层析技术是一种高效的分离技术，广泛应用在化工、医药 等行业的生产中。本章研究了1 0 种大孔吸附树脂对栀子苷的静态吸附行为，筛 选出最佳树脂，并对其分离性能进行了研究。 3 1 实验部分 3 1 1 栀子苷的提取精制流程图与装置图 溶剂浸出法提取及大孔树脂精制栀子苷的工艺流程如图3 1 。 图3 - 1 实验流程图 f i g 3 - 1t h ee x p e r i m e n tf l o wc h a r t 溶剂浸出法提取装置图见3 - 2 。大孔吸附树脂精制法实验装置图见3 3 。 图3 - 2 提取实验装置图 f i g 3 2t h ee x p e r i m e n t a li n s t a l l a t i o np i c t u r e o ft h ee x t r a c t i o n l 电动搅拌器2 冷凝器3 支架4 温度计 5 烧瓶6 水浴锅 1 e l e c t r i cs t i i t e r2 ，c o n d e n s e r3 s t e a d i e r 4 t h e r m o m e t e r5 f l a s k6 w a t e r - b a t h 图3 0 大孔吸附树脂精制法装置图 f i g 3 3t h ee x p e r i m e n t a li n s t a l l a t i o np i c t u r e o ft h ec o l u m nc h r o m a t o g r a p h y 1 恒压滴液漏斗2 层析柱3 铁榘台4 烧杯 5 脱脂棉6 大孔树脂 1 f u n n e l2 c h r o m a t o g r a p h yc o l u m n3 s t e a d i e r 4 b 嘲k 贫5 a b s o r b e n tc o t t o n6 m a c r o p o r o u sr e s i n 3 1 2 栀子苷的标准曲线的绘制 用栀子苷标准品绘制标准曲线。精确称取栀子苷标准品4 5 m g ，5 0 甲醇定 1 0 郑州大学硕士学位论文 容于5 0 m l 容量瓶中，得浓度为0 0 9 m e m e 的栀子苷溶液。精确移取2 0 、4 0 、 6 0 、8 0 、1 0 0 m l 于5 0 m l 容量瓶中，5 0 甲醇定容。以各溶液在2 3 8 n m 处的吸 光度值4 为横坐标，溶液的浓度c 为纵坐标作图，得标准曲线为c = 0 0 3 7 0 8 4 0 0 0 3 9 7 ( r - - - o 9 9 9 9 5 ) c 单位：m e m e 。栀子苷的标准曲线见图3 4 。 o 吆o 0 0 1 8 0 0 1 6 ，、0 0 1 4 一 是0 0 1 2 t 2 0 e0 0 1 0 、 憾0 0 0 8 爱o 瞄 0 0 0 4 0 2 0 20 30 40 50 6 吸光度a 图3 _ 4 栀子苷的标准曲线 f i g 3 4t h es t a n d a r dc u r v eo fg e n i p o s i d e 3 1 3 栀子苷的提取 利用溶剂萃取法粗提栀子苷、栀子黄色素，其最佳提取工艺条件【1 6 】为：提取 溶剂为6 0 的乙醇水溶液、提取时间为0 5h 、提取温度为4 0 c 、料液比l ：1 4 。 在最优浸提条件下，称取2 0 0 0 9 栀子提取三次，滤渣继续提取直至浸提液无色， 分别收集各次浸提溶液并测定其体积( 和吸光度( 么) 。然后合并各次提取液， 得到总体积( v 总) 及总吸光度( 彳总) 。按下式计算每次的提取率。 提取率：呈 ( 3 1 ) q 总 式中，q 为栀子苷提取量，g 1 0 0 9 栀子；q 总为栀子苷总提取量，e l o o g 栀 子。一次浸提后，测得脱脂后的栀子粉末中栀子苷的提取率为9 3 0 1 ，三次总 收率为1 3 4 5 ；栀子黄色素的提取率为9 5 7 0 ，三次总收率为7 3 1 。 3 1 4 大孔树脂法精制栀子苷 3 1 4 1 大孔树脂的预处理和再生 。 大孔吸附树脂一般是由悬浮聚合法制成的，生产中一般均采用工业级原料， 由于商用吸附树脂在出厂前没有经过净化处理，因此吸附树脂内部不可避免的会 郑州大学硕士学位论文 残留一些制孔剂、小分子聚合物、原料单体、分散剂及防腐剂和其他有机杂质。 在产品储藏期间，为防止细菌霉菌的生长，有时加入碱等防腐剂。所以使用前必 须经过预处理以除去树脂中含有的杂质。此外，商品吸附树脂都是含水的，在储 存过程中有可能会因缩水而缩孔，通过合理的预处理方法还可以使树脂的孔得到 最大限度的恢复。 树脂预处理方法有两种：一种方法是静态预处理：由于有很多有机物在紫外 光区有强烈的吸收，因此必须将树脂彻底处理干净。将大孔吸附树脂，以无水乙 醇浸泡2 4 h 后，加入蒸馏水反复清洗，直至清洗液在2 3 8 n m 处的吸光度为0 。 另外一种是动态预处理：先向树脂柱内加入相当于装填树脂体积0 4 - - 0 5 倍的乙 醇，然后将新树脂装入柱内，使其液面高于树脂层，并浸泡2 4 小时，再用9 5 乙醇以2 b v h ( b v h 为流速单位，即每小时几倍床容积) 的流速通过树脂层， 洗脱至流出液与水l ：1 混时不产生白色浑浊，最后用蒸馏水冲洗至无醇味即可。 本文