黑胡萝卜色素的提取纯化及其结构分析

摘要

本论文对黑胡萝卜色素的提取、精制工艺条件、稳定性、结构的初步分析以及体外抗氧化性进行了研究。
　　 通过实验确定了酸水浸提法制备黑胡萝卜色素的实验条件。酸水提取最适工艺条件:温度为70℃,提取时间为1.5h,料液比1:6,提取剂pH为1.0。
　　 比较几种大孔吸附树脂后,使用X-5树脂用于黑胡萝卜色素的精制。通过动态吸附性能的考察,确定采用黑胡萝卜色素提取液吸光度在1.502×2-3.252之间,流速为1-2BV/h上柱。通过动态解吸性能的考察,确定采用浓度为60-70％的乙醇溶液,0-5.1BV/h进行解吸。通过大孔吸附树脂,黑胡萝卜色素得到了较好的富集和纯化,精制品色价为29.3。
　　 黑胡萝卜色素对热稳定,对常见的阳离子也表现出较好的稳定性,但Fe2+、Al3+对其有显著的不良影响。黑胡萝卜色素在光照条件不稳定,使用时应避光处理。黑胡萝卜色素受pH值的影响很大,在碱性条件下不稳定,同时对氧化剂与还原剂均不稳定。
　　 采用阳离子交换树脂D61对黑胡萝卜色素进行再精制,再精制后的黑胡萝卜色素的色价为52.1,花色苷含量也由9.44％提高到25.16％。
　　 黑胡萝卜色素经初步分析,推断其中矢车菊花色苷为主要苷元,其3位上的糖苷配基可能为葡萄糖或槐糖。结合文献和液质联用分析推断黑胡萝卜色素可能是含有一分子桂皮酸和一分子阿魏酸的矢车菊素-3-O槐糖苷。
　　 对黑胡萝卜色素和再精制黑胡萝卜色素的体外抗氧化活性进行了研究。在研究了黑胡萝卜清除DPPH·的能力的基础上,用荧光化学发光法测定了黑胡萝卜色素和再精制黑胡萝卜色素对活性氧自由基(O2-·、·OH、H2O2)的清除作用,并与抗坏血酸进行了对比。结果表明,两者对DPPH·、O2·、·OH、H2O2均具有清除作用,尤其对·OH的清除能力强于抗坏血酸,且清除作用与浓度呈量效关系。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 黑胡萝卜概况

1.2 黑胡萝卜色素提取方法

1.2.1 溶剂提取法

1.2.2 微波提取法

1.2.3 超临界提取法

1.2.4 超声波提取法

1.2.5 生物技术生产天然色素

1.3 黑胡萝卜色素的精制方法

1.3.1 大孔吸附树脂法

1.3.2 酶法精制法

1.3.3 超滤精制法

1.3.4 凝胶层析精制法

1.4 天然功能性色素的稳定化技术

1.4.1 加入稳定剂

1.4.2 加入抗氧化剂

1.4.3 加入金属离子鳌合剂

1.4.4 天然色素的改性

1.4.5 天然色素的微胶囊化

1.5 花色苷的化学结构

1.5.1 葡萄花色苷的研究进展

1.5.2 花色苷的性质

1.5.3 花色苷类色素含量表示方法

1.6 花色苷类色素组分的分离纯化方法

1.6.1 纸层析(Paper Chromatography,PC)

1.6.2 薄层层析(Thin Layer Chromatography,TLC)

1.6.3 柱层析(Column Chromatography,CC)

1.6.4 高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography)

1.7 花色苷类色素结构的鉴定方法

1.7.1 色谱法

1.7.2 光谱法

1.7.3 质谱(MS)及液质联用(LC/MS/MS)

1.7.4 核磁共振波谱法(NMR)

1.7.5 花色苷的水解分析法

1.8 氧自由基与天然抗氧化剂

1.8.1 自由基与活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)

1.8.2 天然抗氧化剂

1.8.3 测量活性氧、自由基及脂质过氧化物的荧光化学发光技术

1.9 本课题的研究目的和主要内容

1.9.1 研究目的与意义

1.9.2 研究的主要内容

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 主要仪器

2.3 主要试剂

2.4 酸水浸提黑胡萝卜色素的研究

2.4.1 黑胡萝卜色素最大吸收波长的确定

2.4.2 提取工艺流程

2.4.3 黑胡萝卜色素浸提条件的单因素实验

2.4.4 黑胡萝卜色素浸提条件的正交实验

2.5 大孔吸附树脂纯化黑胡萝卜色素的研究

2.5.1 黑胡萝卜色素粗提液的制备

2.5.2 大孔吸附树脂的选型

2.5.3 几种大孔吸附树脂对黑胡萝卜色素的静态吸附和解吸性能的考察

2.5.4 不同因素对X-5动态吸附效果的影响

2.5.5 黑胡萝卜色素成品制备

2.6 黑胡萝卜色素理化性质研究

2.6.1 溶解性考察

2.6.2 黑胡萝卜色素对pH的稳定性

2.6.3 黑胡萝卜色素对光的稳定性

2.6.4 黑胡萝卜色素对热的稳定性

2.6.5 黑胡萝卜色素对金属离子的稳定性

2.6.6 黑胡萝卜色素对抗坏血酸的稳定性

2.6.7 黑胡萝卜色素对氧化剂H2O2的稳定性

2.6.8 黑胡萝卜色素对还原剂Na2SO3的稳定性

2.6.9 黑胡萝卜色素对防腐剂苯甲酸钠的稳定性

2.7 阳离子交换树脂对黑胡萝卜色素的再次纯化

2.7.1 两种阳离子交换树脂对黑胡萝卜色素的静态吸附的考察

2.7.2 再次纯化的黑胡萝卜色素的制备

2.7.3 纯化后的黑胡萝卜色素与纯化前黑胡萝卜色素的比较

2.8 黑胡萝卜色素结构的初步分析

2.8.1 黑胡萝卜色素的HPLC分析

2.8.2 花色苷苷元的分析[82]

2.8.3 黑胡萝卜色素紫外可见光谱分析

2.8.4 黑胡萝卜色素的糖苷基组分的确定

2.8.4 黑胡萝卜色素的HPLC/MS/MS鉴定

2.9 黑胡萝卜色素和和再精制胡萝卜色素的抗氧化性实验

2.9.1 清除DPPH自由基能力

2.9.2 超氧阴离子自由基清除能力测定(鲁米诺化学发光法)

2.9.3 过氧化氢清除能力测定(鲁米诺化学发光法)

2.9.4 羟自由基清除能力测定(鲁米诺化学发光法)

3 结果与讨论

3.1 黑胡萝卜色素酸水浸提条件实验

3.1.1 最大吸收波长的确定

3.1.2 黑胡萝卜色素酸水浸提单因素实验

3.1.3 黑胡萝卜色素浸提条件的正交实验

3.2 黑胡萝卜色素大孔吸附树脂的精制实验研究

3.2.1 不同型号的树脂对黑胡萝卜色素的静态吸附效果

3.2.2 不同因素对X-5动态吸附效果的影响

3.3 黑胡萝卜色素的色价和得率

3.4 黑胡萝卜色素的稳定性的研究

3.4.1 溶解性考察

3.4.2 黑胡萝卜色素对pH值的稳定性

3.4.3 黑胡萝卜色素对光的稳定性

3.4.4 黑胡萝卜色素对热的稳定性

3.4.5 黑胡萝卜色素对耐金属离子的稳定性

3.4.6 黑胡萝卜色素对常用食品添加剂-抗坏血酸的稳定性

3.4.7 黑胡萝卜色素对氧化剂H2O2的稳定性

3.4.8 黑胡萝卜色素对还原剂Na2SO3的稳定性

3.4.9 黑胡萝卜色素对防腐剂苯甲酸钠的稳定性

3.5 阳离子交换树脂对黑胡萝卜色素的再次纯化

3.5.1 阳离子交换树脂的选择

3.5.2 纯化后的黑胡萝卜色素与纯化前黑胡萝卜色素的比较

3.6 黑胡萝卜色素结构的初步分析

3.6.1 黑胡萝卜色素的HPLC分析

3.6.2 黑胡萝卜色素苷元的分析

3.6.3 黑胡萝卜花色苷紫外可见光谱分析

3.6.4 黑胡萝卜花色苷中糖苷组分的确定

3.6.5 黑胡萝卜花色苷的HPLC/MS/MS鉴定

3.7 精制和再精制黑胡萝卜色素体外抗氧化性的研究

3.7.1 精制和再精制黑胡萝卜色素清除DPPH自由基的能力

3.7.2 精制和再精制黑胡萝卜色素对邻苯三酚体系产生的O-2·的清除作用

3.7.3 精制和再精制黑胡萝卜色素对·OH的清除作用

3.7.4 精制和再精制黑胡萝卜色素对H2O2的清除作用

3.7.5 黑胡萝卜色素与再精制黑胡萝卜色素的比较结果

4 结论

4.1 热浸提法提取黑胡萝卜色素

4.2 黑胡萝卜色素的精制

4.3 黑胡萝卜色素稳定性

4.4 黑胡萝卜色素的再精制

4.5 黑胡萝卜色素结构的初步分析

4.6 黑胡萝卜色素和再精制黑胡萝卜花色苷的抗氧化性

5 展望

6 参考文献

7 攻读硕士期间论文发表情况

8 致谢