紫苏花色苷提取纯化及其微胶囊化研究

摘要

紫苏系唇形科一年生草本植物，是我国卫生部颁布的第一批药食两用植物之一。紫苏花色苷是水溶性天然色素，色泽艳丽，安全无毒，具有天然抗氧化剂和天然着色剂的双重功效，在食品、药品及化妆品行业具有重要的应用价值。本论文以紫苏为研究对象，了解紫苏在生长发育过程中花色苷的积累规律，明确最佳采样期，筛选出花色苷含量高且抗氧化活性高的优良紫苏品种。采用高效液相色谱-质谱联用技术(HPLC/MS)鉴定不同品种紫苏花色苷的主要成分，优化花色苷的提取纯化工艺，研究了不同花色苷含量样品的稳定性、抗氧化性和抑菌活性，随后进行了紫苏花色苷微胶囊的制备研究。主要研究内容如下:
　　(1)采用超声波辅助提取法(UAE)提取紫苏叶中的花色苷和多酚类化合物，响应面法(RSM)优化提取条件。最佳提取条件为:乙醇浓度77％，液料比22∶1，超声温度53℃，超声时间54min，在此条件下，花色苷和多酚的提取量分别为6.44mg CGE/g和63.11mgGAE/g。
　　(2)以14个紫苏品种为研究对象，在紫苏发育的不同时期，即苗期、花蕾期、开花期、结实期和成熟期分别采样检测，研究紫苏花色苷的发育规律，确定花蕾期为最佳采样期。测定了花蕾期不同品种紫苏叶片花色苷含量、多酚含量及其抗氧化活性，皮尔逊相关系数表明，花色苷和多酚含量与抗氧化活性呈正相关关系。HPLC/MS鉴定了不同紫苏品种花色苷的结构，结果表明，紫苏花色苷主要是矢车菊素类的花色苷，其中丙二酰基紫苏宁的含量最高，占液相总峰面积的50.17-66.69％;其次是紫苏宁，占液相总峰面积的15.75-30.71％，这些花色苷被不同的有机酸和脂肪酸酰化。
　　(3)以品种1为研究对象，通过静态及动态吸附-解析实验，研究了大孔树脂纯化紫苏花色苷的工艺条件。静态实验表明，XDA-8树脂的吸附率(78.61％)和解析率(89.52％)最大，确定为纯化紫苏花色苷的最佳树脂。动态实验最优条件为:上样液质量浓度1.17mg CGE/mL，上样流速3BV/h，解析液乙醇体积分数60％，解析流速2BV/h。在此条件下，被纯化样品的花色苷含量达到7.52％，比粗提物的含量提高了8.26倍。用相同的纯化条件，纯化了另外11个紫色紫苏品种，并对12个纯化产品的花色苷、多酚含量和抗氧化活性进行了测定，花色苷和多酚含量与抗氧化活性之间呈显著的正相关关系(P＜0.05)，较纯化之前的相关关系更加明确。
　　(4)通过酸醇提取、大孔树脂纯化、乙酸乙酯萃取和硅胶柱纯化，得到了4种花色苷样品Ⅰ-Ⅳ，其花色苷含量分别为0.91％、7.52％、18.23％和24.36％。测定了4种花色苷样品的抗氧化活性、稳定性及抑菌活性。不同样品清除DPPH·、ABTS+、OH·自由基和铁离子还原能力表明，样品Ⅱ的抗氧化活性最强，而样品Ⅰ的抗氧化活性最差，几种样品的抗氧化活性均弱于Vc。稳定性分析表明，花色苷的热降解遵循一级反应动力学模型，样品Ⅰ的热稳定性较好，在温度为70℃、80℃和90℃条件下，半衰期分别为29.87h、17.50h和14.32h。样品Ⅰ-Ⅳ号半衰期依次降低，说明样品的花色苷含量越高，稳定性越差。光照对Ⅱ-Ⅳ号样品的影响差异不大，在自然光下处理7d，保存率分别为84.46％、84.06％和83.31％，但光照对Ⅰ号样品的影响较大，保存率仅有51.27％。抑菌实验表明，几种样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有一定的抑菌作用，但对枯草芽孢杆菌几乎没有作用，Ⅳ号样品的抑菌能力最强，而Ⅰ号样品抑菌能力最差。
　　(5)通过响应面法优化了紫苏花色苷微胶囊化制备条件，并对微胶囊粉进行结构表征及稳定性分析。研究表明，紫苏花色苷微胶囊化的最佳工艺条件为:麦芽糊精75％，芯壁比1∶7.8，壁材质量分数40％，在此条件下，紫苏花色苷的最大包埋效率为87.61％。通过扫描电镜观察，微胶囊样品表明粗糙，呈不规则形，是典型的冻干状固体。稳定性实验表明，壁材对紫苏花色苷起到了很好的保护作用，25℃避光保存90d，微胶囊和花色苷的保存率分别为95.73％和87.33％，在自然光下，两种样品的保存率分别为88.58％和79.67％。色差分析表明，微胶囊在避光条件下保存更好。抗氧化实验表明，花色苷样品在被微胶囊化后，仍然保留有抗氧化活性。

目录

声明

摘要

1．1花色苷概述

1．2花色苷的提取纯化方法研究

1．2．1花色苷的提取方法

1．2．2花色苷的纯化方法

1．3花色苷的生物活性及毒性研究

1．3．1花色苷的生物活性

1．3．2花色苷的毒性研究

1．4花色苷的稳定性研究

1．4．1影响花色苷稳定性的因素

1．4．2提高花色苷稳定性的方法

1．5花色苷的应用研究

1．6紫苏花色苷研究概况

1．6．1紫苏研究概况

1．6．2紫苏花色苷研究概况

1．7本课题的目的意义和内容

1．7．1本课题的目的意义

1．7．2本课题的研究内容

2紫苏花色苷的提取工艺研究

2．1实验材料和仪器

2．1．1实验材料

2．1．2实验仪器

2．2实验方法

2．2．1单因素实验

2．2．2响应面法优化实验

2．2．3花色苷和多酚含量的测定

2．2．4数据处理

2．3结果与讨论

2．3．1单因素实验

2．3．2响应面优化实验

2．4本章小结

3紫苏花色苷抗氧化活性及组分分析

3．1实验材料和仪器

3．1．1实验材料

3．1．2实验仪器

3．2实验方法

3．2．1提取方法

3．2．2花色苷和多酚含量的测定

3．2．3抗氧化活性测定方法

3．2．4色谱条件及质谱条件

3．3结果与讨论

3．3．1不同紫苏品种的形态描述

3．3．2不同发育阶段紫苏花色苷和多酚含量及抗氧化活性

3．3．3不同品种花蕾期花色苷和多酚含量

3．3．4不同品种花蕾期紫苏叶提取物的抗氧化活性

3．3．5紫苏花色苷的成分鉴定

3．3．6不同品种花色苷单体含量

3．4本章小结

4紫苏花色苷纯化工艺研究

4．1实验材料和仪器

4．1．1实验材料

4．1．2实验仪器

4．2实验方法

4．2．1花色苷的提取方法

4．2．2花色苷及多酚含量的测定

4．2．3大孔树脂的预处理

4．2．4静态吸附和解析实验

4．2．5动态吸附和解析实验

4．2．6紫苏花色苷色价的测定

4．2．7不同品种紫苏花色苷的纯化效果

4．3结果与讨论

4．3．1最佳树脂的筛选

4．3．2树脂的静态吸附和解析

4．3．3树脂的动态吸附和解析

4．3．4紫苏花色苷纯化前后的比较

4．3．5不同品种紫苏花色苷的纯化效果

4．4本章小结

5不同花色苷含量样品的性能比较研究

5．1实验材料与仪器

5．1．1实验材料

5．1．2实验仪器

5．2实验方法

5．2．1不同花色苷含量样品的获得

5．2．2不同花色苷含量样品的成分分析

5．2．3不同花色苷含量样品的抗氧化活性研究

5．2．4不同花色苷含量样品的稳定性研究

5．2．5不同花色苷含量样品的抑菌活性研究

5．3结果与讨论

5．3．1不同花色苷含量样品的成分分析

5．3．2不同花色苷含量样品的抗氧化活性研究

5．3．3不同花色苷含量样品的稳定性研究

5．3．4不同花色苷含量样品的抑菌活性研究

5．4本章小结

6紫苏花色苷微胶囊的制备及性能表征

6．1实验材料和仪器

6．1．1实验材料

6．1．2实验仪器

6．2实验方法

6．2．1紫苏花色苷微胶囊的制备

6．2．2花色苷微胶囊包埋效率的测定

6．2．3紫苏花色苷微胶囊的表征

6．2．4稳定性分析

6．2．5色差分析

6．2．6抗氧化活性

6．2．7微胶囊粉在果冻配方中的应用

6．3结果与讨论

6．3．1单因素实验

6．3．2响应面法优化紫苏花色苷微胶囊的研究

6．3．3紫苏花色苷微胶囊的表征

6．3．4稳定性分析

6．3．5色差分析

6．3．6抗氧化活性

6．3．7微胶囊粉在果冻配方中的应用

6．4本章小结

7．1结论

7．2展望

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢