花色苷提取纯化工艺的研究进展

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摘 要：花色苷是高等植物中最重要的水溶性色素。因其种类繁多、来源广泛、安全无毒并有一定的营养和保健功效而引起国内外的广泛关注，具有十分重要的开发价值和广阔的应用前景。近年来，有关花色苷的研究一直是国内外研究的热点。文中系统地介绍了国内外花色苷提取、分离纯化及鉴定的研究方法，并对各种方法进行了分析评价。

关键词：桑葚；花色苷；提取；纯化；检测

中图分类号：S663.9 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161233028

桑葚是一种桑科落叶乔木树――桑树的成熟的紫红色果实，主要分布于在我国的浙江、广西一带以及河南、广东等地。而且早在几千年多年之前，桑葚就已经作为了我国皇家的御用滋补用品之一，成为了“营养”的象征。依据现代的大量试验的结果和研究的发现表明，在桑葚成熟果实中除了含有丰富的维生素、氨基酸以及人体内所必需的矿物质元素（如：锌、锰、钙、铁等）之外，它的果肉中还存在着含量十分丰富的花色苷类物质。

1 花色苷的生理功能

花色苷是具有2-苯基苯并吡喃结构的一类糖苷衍生物，大量的试验表明花色苷作为一种糖苷衍生物不但具有抗氧化、抗炎以及预防心血管疾病等多种功效，其在一定程度上还能够改善人体内的糖脂代谢。

1.1 抗氧化及消除自由基的功能

近些年的研究发现，多酚类化合物中的花色苷类物质也同样具有一定的抗氧化作用，在一定程度上能够延缓人体组织细胞的衰老。

1.2 降低人体肝脏和血清中的脂肪含量

研究者通过大量的研究发现，在消费者食用了含有锦葵色苷的高胆固醇的食物之后，除了可以降低人体内三酰基甘油（中性脂肪）的含量之外， 锦葵色苷还能作用于人体中的胆固醇，致使血清中总胆固醇的浓度维持在较低的水平。

1.3 抗变异及抗肿瘤的作用

大量的关于红色糯米中的天然花色苷类物质的对肝瘤的抑制作用的研究表明食用了含有花色苷类物质的食物能够使人体对不良物质的解毒和排泄功能得到一定的提高。

1.4 防止人体内过氧化作用

人体内的生化反应会各种各样的因素，从而能够合成大量的活性氧，使人体内发生过氧化作用。大量的研究结果表明，这样的一种过氧化作用和人体的衰老和癌症等不良症状有关。

2 花色苷的提取方法

2.1 溶剂法提取

李知敏[1]等人在之前对蓝莓花色苷的提取工艺进行了大量的研究试验，其试验的结果表明：采用浓度为75%酸化后的乙醇浸泡提取，蓝莓质量和提取液的浓度之比（m/c）为1：10，在50℃的温度下浸提60min后的蓝莓中的花色苷得率最高。霍琳琳提取桑葚色素的实验结果表明：使用浓度为30%的酸化乙醇，控制桑葚鲜果的质量和提取液的浓度之比（m/c）为1：10，在60℃的温度下浸提60min之后所得花色苷类糖苷衍生物的含量最高。

2.2 酶法提取

王萍等人[2]通过多组单因素试验和多组正交试验，从而确定了使用酶法提取法提取黑加仑果渣中花色苷类糖苷衍生物的最佳工艺条件。

2.3 超临界CO2提取

Va-tai等人[3]利用超临界CO2技术从葡萄渣以及接骨木果中提取到了花色苷，其研究的结果显示，使用超临界CO2提取技术可以有效地替代传统的溶剂浸提法，使提取时间更短，花色苷的得率更高。同r该方法由于CO2的廉价易得、安全无毒以及所得到产品易与溶剂分离等特点，在食品工业中的应用也较广泛。

2.4 超声波辅助提取

李华等人使用超声波辅助提取技术对葡萄籽中总多酚的提取条件进行了大量的研究，并且通过研究试验确定了超声波辅助提取葡萄籽中总多酚的最佳提取工艺参数。超声波辅助提取法的主要优点在于该法的提取时间短，操作简单方便，并且可以在一定程度上防止所提取的热敏性成分在高温下发生自动氧化分解。

2.5 微波辅助提取

张文等人[4]在对山楂中总黄酮类化合物的提取研究中也用到了微波辅助提取技术。相较于传统提取方法而言，微波辅助提取法的显著优点就是其提取时间短、提取物质的得率较高、使用设备的能耗小等。

2.6 液态静高压法辅助提取

Corrales等人[5]用液态静高压辅助提取的技术方法从葡萄皮中提取其中的花色苷类糖苷衍生物，并且通过多次试验，分析得到了其最佳的提取工艺条件。液态静高压法辅助提取法的优点是其提取温度较低，温度容易控制，提取时间短，并且不会破坏花色苷类天然色素的结构等，但其在生产上应用还不多见。

2.7 高压脉冲电场辅助提取

张燕等人研究了高压脉冲电场辅助提取技术对红梅中花色苷类天然植物色素的提取过程的作用以及花色苷得率的影响，其试验结果表明，采用3.0kV/cm PEF对红梅进行了420个脉冲处理之后，用酸化过的甲醇提取15min，就可以使花色苷的提取率达到54.24%。高压脉冲电场辅助提取法的主要特点是提取所得产品的品质较好、提取温度低、提取温度容易控制、提取时间短、提取速率较快、但是提取率高等。

3 花色苷的纯化方法

3.1 凝胶柱层析

朱振宝等人在对紫甘蓝中的花色苷进行初步研究中，同时研究了Sephadex LH-20凝胶层析柱上最佳的分离纯化条件[6]，其试验结果表明，使用体积分数为30%乙醇作为洗脱液，并且控制其洗脱的流速在1mL/min时，紫甘蓝中花色苷的纯化效果最好，杂质的含量最低，花色苷的纯度最高。

3.2 高速逆流色谱

李佳银等在研究中使用了新鲜的紫雏瓣作为原料，用含有少量0.1%HCl的体积分数为60%的酸化乙醇作为溶剂并且对紫雏瓣进行避光的冷浸提取，经过乙酸乙酯萃取以及D101大孔吸附树脂分离纯化之后得到了质量为2.1g的花色苷提取物的干粉状样品。相交于传统的层析法，该方法的优点主要是回收率高、高效、操作简单、快速、制备量大等，因此被广泛的应用于食品原料的开发利用和天然产物的分离纯化等领域。

3.3 离子交换树脂层析

管娜娜等在对γ-氨基丁酸（GABA）的富集和纯化中使用了0.02moL/L，在使用了pH5.6的Na2HPO4-柠檬酸缓冲液对γ-氨基丁酸（GABA）进行了富集之后，再利用D001大孔强酸性的阳离子交换树脂对富集后的溶液进行纯化研究，试验最终得到了纯度为61.25%γ-氨基丁酸。在食品生产加工工业中，由于离子交换树脂具有脱色范围广、处理产品的能力大、并且可以反复再生使用、脱色容量高、工作寿命长、运行费用较低等诸多优点，因此其应用也较广泛。

3.4 膜分离法

Patil首先使用了溶剂提取法并且提取得到了红萝卜花色苷之后再使用膜分离法，这2种方法的结合，不但能够有效地氧化脱醇，而且还对红萝卜花色苷进行了高效地富集，使花色苷的含量从之前的372.6mg/L提高到了625.8mg/L[7]。随后在常温常压下使用渗透膜蒸馏的方法对花色苷进行进一步的浓缩，最后红萝卜花色苷的浓度高达4850mg/L。

3.5 固相萃取

陈亮等人在利用固相萃取的方法时，采用Zorbax SB-18C色谱柱（250mm×4.6mm，5μm），使用甲醇-5%甲酸水溶液作为流动相来分离纯化桑葚中的花色苷[8]，试验结果表明，固相萃取的优点是在其验处理过程中试验对象不会发生乳化的现象，并且不需要大量的互不相溶的萃取溶剂，该法主要使用具有高选择性的吸附剂（固定相），从而能够显著减少溶剂的用量，节约了研究的成本，同时在一定程度上简化了样品的处理过程。一般而言固相萃取所需的时间是液-液萃取的1/2，所需的费用为液-液萃取的1/5，在很大程度上促进这种方法的工业化。

4 花色苷的检测方法

4.1 利用高效液相色谱-电喷雾质谱技术检测桑葚花色苷的含量

在通常情况下，研究者们研究桑葚中花色苷的含量和其所包含的种类时一般采用高效液相色谱-电喷雾质谱（HPLC-ESI-MS）法。Zorbax SB-C18色谱柱（250nm×4.6nm，5μm），流动相为乙腈-10%甲酸水溶液，人为的控制其检测时的流速为1.0mL/min，检测分析时的检测波波长为520nm，随后使用矢车菊素-3-葡萄糖苷（Cy-3-G）标准品作为检测分析的标准，采用外标法（校正曲线法）对桑葚中的花色苷进行定量研究以及分析；然后采用质谱法中的离子碎片技术对桑葚中的花色苷的类别进行定性的检测分析。检测的结果显示，每200克的桑葚成熟果实中所含有的花色苷含量大约在（1423.4±99）mg范围之内。

4.2 pH示差法

杨兆艳[9]利用pH示差法对桑葚中的花色苷的含量和进行检测，其研究结果表明，在检测波长为700nm，pH为4.5时，选择平衡时间为80min，所测得的桑葚中花色苷的含量最高。

4.3 近红外光谱技术

刘晓璐等[10]研究了近红外光谱技术快速无损的检测蓝莓中花色苷的含量，其研究结果表明，在光谱全波长（400～2500nm）d的范围内使用偏最小二乘法（PLS）建立蓝莓花色苷含量的定标数学模型，它的相关系数为0.7503，校正标准误差（SEC）为4.688 mg/（100g）。实验结果说明，近红反射技术可用于快速无损检测蓝莓中的花色苷含量。

5 前景与展望

“味”以及“色”是食物的主要感官要素。一般说来消费者首先通过眼睛观察，从而引起食欲，因此食品的色泽十分重要。天然的花色苷因其具有良好的色泽，所以可以在食品生产工业中得到较为广泛的应用。但是，由于花色苷了天然色素的的性质都比较不稳定，容易受到光照、热、碱、贮藏或者其它因素的影响而发生褪色的现象，花色苷了天然色素在食品生产加工中的应用也因此受到了一定的局限。花色苷现如今大部分用于一些呈酸性的食品的着色，而调查显示，国内市场中的大多数食品主要呈酸性，由此可见未来花色苷类天然植物色素在食品生产加工中的应用的前景一片光明。

参考文献

[1]李知敏.蓝莓花色苷的分离纯化及其初步药效学实验研究[D].重庆：重庆大学硕士学位论文，2006.

[2]王萍，苗雨，王颖.黑加仑果渣花色苷溶剂提取的研究[J].食品与发酵工业，2007，33（8）：163-168.

[3]Vatai T，Skerget M，Knez Z.Extraction of phenoliccompounds from elder berry and different grape marc varieties using organic solvents and/or supercritical carbondioxide[J].Journal of Food Engineering，2009，90（2）：246-254.

[4]张文，霍丹群.微波法提取山楂总黄酮的初步工艺研究[J].中成药，2006，28（11）：1667-1669.

[5]Corrales M，García AF，Butz P，et al.Extraction of anthocyanins from grape skins assisted by high hydrostaticpressure[J].Journal of Food Engineering，2000，90（4）：415-421.

[6]朱振宝，吴园芳.紫甘蓝花色苷的分离纯化[J].食品科技，2012，37（6）：239-244.

[7]Patil G，Madhusudhan M C，Babu B R.Extraction， dealcoholization and concentration of anthocyanin from redradish[J].Chemical Engineering and Processing，2009，48（1）：364-369.

[8]陈亮，辛秀兰，袁其朋.野生桑葚中花色苷成分分析[J].食品工业科技，2012，33（15）：307-310.

[9]Kjell T，vind M A.Color stability of anthocyanins in a-queous solutions at various ph values[J].Food Chem，2005（89）：427-440.

[10]刘小路，薛璐，鲁晓翔，等.近红外光谱技术快速无损检测蓝莓总黄酮、花青素的研究[J].食品工业科技，2015（4）.