刺五加中花青素提取工艺研究_毕业论文(编辑修改稿)

刺五加中花青素提取工艺研究_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

包括儿茶素的单体、二聚体、三聚体„„、 十聚体等。 根据聚合度的不同，通常将二至四聚体称为低聚原花青素，简称 OPC。 而将五聚体以上的称为高聚原花青素， 简称 PPC。 OPC 是水溶性的，拥有强有力的抗氧化能力，在体内其抗氧化、清除自由基的能力 很强 ，并吸收迅速完全，口服 20min 即可达到最高血浓度，代谢半衰期约为 7h。 最简单的原花青素是儿茶素或表儿茶素或儿茶素与表儿茶素形成的二聚体 ，在二聚体中由于两个单体的构象和键合位置的不同，可以形成很多种不同的 异构体，现在已经确定分离出来 8 种结构， 分别命名为 B1~B8，其中 B1~B4 是由C4~C8 键合， B5~B8 是由 C4~C6 键合 [18]。 在各种原花青素种类中，二聚体分布最广，研究也是最多，二聚体是一类最重要的原花青素。 原花青素的理化性质 原花青素由于纯度的不同，其颜色也不同，呈现由浅黄色到棕红色不大连工业大学 2020届本科生毕业论文 5 等的颜色，这也和分子中的共轭体系及含有甲氧基，羟基等的数量也有关。 由于原花青素结构含有不对称的碳原子，因此具有旋光性 [19]。 另外，原花青素结构中有较多的羟基，使其更易溶于水、乙醇、甲醇、丙酮等极性溶剂，不溶于非极性溶剂，如： 氯仿、石油醚、乙醚等。 较多的羟基使得原花青素成为很好的供氢体，这样原花青素就有很好的抗 氧化的性质。 含有羟基 的数量 越多，在水中的溶解度越大； 如果 羟基 被 甲基化， 就会 增加 原花青素 在溶剂中的溶解度 [20]。 原花青素 可以 与蛋白质 结合，把其放入口腔中人可以感觉到涩味， 这是由于原花青素与口腔中的唾液蛋白结合， 因此原花青素具有 鞣性或收敛性。 原花青素易在水溶液和原花青素氧化酶存在的条件下被氧化，而且其稳定与原花青素的结构，聚合度有关 [21]。 聚合度不同稳定性不同，低聚原花青素具有一定的耐光、耐热性，而高聚原花青素却很容易凝聚沉淀。 原花青素在 280nm处有最大的吸收波长，这说明原花青素具有很强的紫外 吸收的能力，因此原花青素能大量应用于化妆品和保健食品等的研发领域。 原花青素的 生理 功能 原花青素是目前国际上公认的清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂之一，它的抗氧化能力是维生素 E 的 50 倍以上，是维生素 C 的 20 倍以上。 原花青素有抗氧化、清除自由基、抗衰老，调血脂、防止心血管疾病，抗肿瘤、抗癌，抗辐射、抗诱变，皮肤保健及美容 ，改善视力 等作用 [22]。 （ 1） 抗氧化 、 清除自由基、 抗衰老作用 ： 现代医学及营养保健学认为，体内自由基过多可直接引起多种疾病或和多种疾病的发生有关，如消化、炎症、呼吸、泌尿、 血液、内分泌等系统的疾病都与自由基的作用密切相关。 1956 年 Harmon 自由基学说 认为自由基对细胞成分的进攻是 衰老的原因，因此使 体内 有适当的自由基清除剂和抗氧化剂是非常必要的 ， 这样 可 以延迟衰老并能 延长寿命 [23]。 大量研究表明 ，原 花青素是很强的抗氧化剂，能显著清除自由基并能 抑制脂质 被过氧化 ，它 可保护 VE 的生理活性、延缓其氧化消耗。 另外，原花青素低聚体在生理环境下有更高效的抗氧化大连工业大学 2020届本科生毕业论文 6 活性，其清除自由基的能力比 常用的天然抗氧化剂，比如 β 胡萝 卜 素、维生素 C 和 E、槲皮素、儿茶素、茶多酚等都要强很多，它在低浓度时就能保 护机体，使之免遭氧自由基的损害。 （ 2）降低血压和保护心脑血管 ： 随着人年龄的增长，血管中弹性纤维因逐渐氧化而变硬，这是导致老年人高血压的主要原因。 原花青素可以通过提高血管弹性而降低血压。 另外 OPC 能降低血液中的胆固醇水平，减少血管上胆固醇的沉积，以及抑制血管紧张素酶活性以降低血压。 心 脑 血管疾病危害着人类的健康，近年来越来越受到人们的关注。 自由基和过氧化是导致心血管疾病非常重要的原因，原花青素 可以透过血脑屏障，对脑细胞能提供抗氧化的保护作用，故有预防早老年痴呆作用，并能稳定血脑屏障，使有害物质无法进入大脑而对 大脑起到保护作用 [25]。 （ 3）抗癌、抗肿瘤作用 ： 大量的流行病学研究与动物试验表明，多酚类物质能阻止和抑制癌症的发生。 作为一种抗氧化剂和抗诱变因素，原花青素能使致癌物质毒性降低或消失，还能通过诱导细胞分化抑制癌症的发展，对癌症发展的 3 个阶段具有明显的抑制作用。 钟进义等人用原花青素进行体外试验，试验表明：原花青素对乳腺癌细胞、肺癌细胞、胃癌细胞、骨髓白血病细胞有抑制作用，其 24h、 48h、 72h 的生产抑制率分别为 7%、30%、 43%。 研究证明：原花青素对多种癌细胞的基因突变有不同程度的抑制作用，其作用机理可 能与有丝分裂的信号传导改变、细胞周期阻滞，从而抑制细胞生长及诱导细胞凋亡等有关 [26]。 （ 4）抗辐射、抗诱变作用 ： 将荷 S180肉瘤小鼠分别用 60Coγ射线做局部照射，或口服原花青素同时做局部照射，于接种瘤细胞 12 天后做指标检测。 结果发现：照射加原花青素的肿瘤抑制率明显高于未加原花青素单纯照射组 ，说明原花青素可抑制由辐射所引发的的脂质过氧化 [27]。 （ 5）皮肤保健及美容作用 ：原花青素能降低 黑色素酰胺酶活性，抑制黑色素的产生。 另 外 能 够 抑制由紫外线 照射 引起的色素沉着，从而 使皮肤更加白净。 原花青素还 能 阻断皮肤中 弹性蛋白酶的产生 ，从而 改善 皮肤的松弛褶皱等现象。 故在欧美国家原花青素有“皮肤维生素”、“口服化妆品”的美誉。 大连工业大学 2020届本科生毕业论文 7 （ 6）改善视力作用 ： 将原花青素给予 75 例因长期在显示屏前工作的眼疲劳者，每天给予 300mg， 2 个月后，其相对敏感性和客观症状均有明显改善。 在对 200 名进士视网膜非炎性患者服用原花青素，每天服用 150mg共两个月，结果受试者视力有明显的改善。 原花青素的测定 原花青素是单体按照不同的聚合度 形成的聚合体，由于构象和键合位置的不同使得原花青素的结构复杂，因此目前国际上仍没有统一的原花青素测定方 法。 常见的测定方法有：香草醛 强酸法 、铁盐催化比色测定法、高效液相色谱测定法 、紫外分光光度法 等。 （ 1） 香草醛 强酸法 ： 本方法适用于各种植物组织、器官及其制剂中原花青素的测定。 测定原理是：原花青素上 的 A 环较为活泼 ，在酸性条件下 ， 其上的间苯二酚或 间苯三酚 会 与香草醛发生缩合 缩合 ， 生成在 500nm处有最大吸收的有色物质，可通过比色法测其含量。 该方法操作较为简单，反应灵敏度较好 [28]。 （ 2）铁盐催化比色测定法 ：原花青素素是植物王国中 广泛存在的一类黄烷 3醇衍生物的总称，因聚合度的不同以及单体构象或键合位置的不 同可形成多种化合物。 原花青素氧化后能生成红色的花青素。 通常用铁盐催化比色法测定总量，利用硫酸高铁的催化作用，以盐酸水解将之变为红色的花青素，花青素在 550nm处有最大吸收峰，比色测定其吸光值，与原花青素化学对照品比较，便可定量计算出样品中原花青素的含量。 该方法的反应中易形成副产物，且受结构影响较大，聚合度、单体间键的连接方式等因素均会影响反应转化率，同时对比色反应的条件要求较高，重复性较差 [29]。 （ 3）高效液相色谱测定法 ： 该方法是 以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合 溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。 高效液相色谱法分为正向 液相色谱和反向液相色谱，两者侧重点不同，正向是分离不同聚合度原花青素，而反向则分大连工业大学 2020届本科生毕业论文 8 离不同异构体的原花青素 [30]。 （ 4）紫外分光光度法 ： 原花青素是无色物质，在可见光区无特征吸收峰，而在紫外区有唯一特征吸收峰，最大吸收波长在 280nm处。 该方法简单快捷，但是适用于测量较纯的原花青素。 原花青素的应用 原花青素的血管活性、抗弹性酶活性及抗氧化活性使其在药品、化妆品、食品等 领域中有广泛的应用。 （ 1） 药品 领域。 原花青素对血管疾病的治疗价值在 20 世纪 80 年代初即已被人所承认。 在法国，用葡萄籽原花青素制成的专利产品用于治疗微循环疾病，包括眼睛与外周毛细血管通透性疾病及静脉与淋巴功能不全；法国 Sanofi 公司用葡萄籽原花青素与大豆卵磷脂制成复合物，用作血管保护剂和抗炎剂；德国的 Berkhman 等研制了用于治疗酒精中毒的原花青素制剂 [31]。 （ 2）化妆品 领域。 1990 年法国 Masquelier 对原花青素在化妆品领域的可行性 进行了研究。 结果表明，原花青素的治疗作用与其清除自由基的能力 密切相关， 原花 青素所具有的强力抗氧化活性和清除自由基的能力是它在 化妆品领域使用的基础。 于是许多化妆品公司 纷纷开发添加原花青素的乳液、面霜等。 （ 3）食品 领域。 由于原花青素来源于食物性原料且生产过程中基本未引入有害物质，因此其安全性毋庸置疑，在食品中作为抗氧化剂来使用没有任何问题。 目前其在食品中主要是作为天然抗氧化剂、保健食品原料及营养强化剂来使用，具体表现在以下几个方面 [32]。 用于维生素类产品 ： 原花青素可以防止维生素 B1等的光氧化变质。 在维生素 B2 溶液中添加 %的原花青素后，在紫外灯下照射，观察 到原花青素的防止光氧化效果十分显著。 用于色素类的防护 ： β 胡萝卜素在光照射下，容易氧化分解而致产品褪色，如果在该产品中添加一定浓度的 OPC，可有效防止其褪色。 用于鱼肉加工产品 ： 可防止咸鲑鱼、红鱼的褪色和变味，鲑鱼的主要大连工业大学 2020届本科生毕业论文 9 呈色物质是虾青素，咸鲑鱼在冷藏或冷冻保存中虾青素会氧化降解而造成红色消失。 添加原花青素的食盐水浸渍咸鲑鱼，放置不同时间测定，发现鲑鱼的红色色度变化不大，这表明原花青素对防止鲑鱼褪色效果显著。 用于其它食品 ： 利用原花青素的抗氧化性质，应用于火腿等肉制品可防止变色和氧化变味；应用于糕点类可防止 油炸糕点的光氧化；应用于发酵食品防止葡萄酒等的变味；应用于调味料亦可防止其氧化变味。 提取原花青素 的方法 提取原花青素的方法有很多， 常用的方法有水提取法、有机溶剂 水提取法、还有仪器辅助提取法，其中仪器辅助提取法包括微波辅助提取法、超声辅助提取法、超临 二氧化碳 萃取法 [33]。 水溶液浸提法 原花青素在植物体内通常是以结合态存在，与纤维素、蛋白质以氢键结合在一起，沸水可以使氢键断裂，从而达到提取原花青素的目的。 水溶液 浸提法是使用最早的提取方法，把样品在水溶液中加热浸泡，该方法的优点是成本低 ，操作简单；缺点是提取的产品纯度较低，提取时间较长，提取率也较低，所以水溶液提取法一般很少单独使用。 有机溶剂 水提 取法 有机溶剂萃取法是目前使用最为广泛的方法之一， 根据相似相容原理，即各组分在溶剂中的溶解度不同，选用对原花青素溶解度大而对无效成分不容或少溶的溶剂从而将原花青素溶解出来。 美国，波兰等均有专利介绍了采用 甲醇、 丙酮、 乙醇和 乙酸乙酯等有机溶剂提取原花青素的方法。 这四种有机溶剂对原花青素有很好的溶解性，由于乙醇价格低廉，来源丰富，毒副作用小，所以常选乙醇作为提取溶剂。 常用的有机溶剂萃取法 有： 浸渍法、渗透法、回流法 等。 浸渍法是将原料置于有盖容器中，加入规定量溶剂盖严，浸渍一定时间，使有效成分浸出，此法简单但有效成分不易完全浸出。 渗透法是将已经粉碎的原料用溶剂润湿膨胀后，装入渗透筒中，不断添加溶剂，在渗透筒下口收集渗出液。 回流法是通过不断回流原料和大连工业大学 2020届本科生毕业论文 10 溶剂互溶物来提高提取率。 总的来讲， 有机溶剂萃取法的优点是提取率 较水提法 高，缺点是成本高 ，有机溶剂的消耗大，且有机试剂有毒，还容易燃烧，不利于安全生产。 超声辅助 提取法 超声波提取法是一种物理物理的破碎过程，就是对样品中要提取的部分进行超声 强化处理。 超声波的研究已经有很长时间， 超声波能产生独特的空化作用和机械震荡，能够瞬间破坏植物细胞壁结构， 同时震动作用能增加溶剂湍流强度及接触面积， 从而加快了细胞内物质的释放、溶解，从而有利于细胞内有利成分的提取。 超声波提取法的优点是操作简单，提取效率高，而且无污染，因此有很好的运用前景。 目前，超声波提取法已经有 一些研究成果。 例如，李瑞丽，乔五忠，王艳辉等用超声辅助提取技术对 葡萄籽中原花青素的 提取 进行了研究，在单因素实验和正交实验的基础上，得出最佳工艺条件为：在 40℃下， 料液比为 1:40， 乙醇溶液 为 40%， 超声功率 120 W，超声时间 10min[34]。 微波提取法 微波提取法是指通过微波反应器 ， 使用 合适 的溶剂从 而 提取 有效成分的 技术和方法。 微波辅助提取 是将 传统有机溶剂萃取 与微波技术 相结合的一项新型萃取技术 ， 分子偶极高速旋转运动转换为热能 ，这种热能对介质进行加热，同时还使微波穿透到介质的内部，形成独特的加热方式。 在固液浸提过程中，固体表面的液膜常常是由强极性分子溶剂所构成，而在微波辐射下，强极性溶剂分子会快速摆动以跟上交变电场的变化，这就可能对液膜层产生一定的微观扰动影响，使附。