1、21工艺技术食品科学2011, Vol. 32, No. 04v d B董周永1，阿 嘎1，赵国建2，王笑丹1，闫琳娜1(1.吉林大学生物与农业工程学院，吉林 长春 130022； 2.山西师范大学食品科学与工程系，山西 临汾 041000)K1 比较 6 种大孔吸附树脂对红心萝卜花色苷的吸附解吸效果，研究 AB-8 型大孔树脂对红心萝卜花色苷的吸附与解吸条件。结果表明， AB-8 型大孔树脂是纯化红心萝卜花色苷较适合的树脂类型；红心萝卜花色苷在 AB-8型树脂上的吸附平衡时间 4h，吸附最适温度 20，花色苷溶液的最适吸附 pH3.0，解吸时宜选用 75% 乙醇溶液。经纯化后的萝卜花色苷为紫
2、黑色粉末，色价为 47.8，是纯化前的 12 倍。1oM 红心萝卜；花色苷；纯化；大孔树脂Purification of Anthocyanins from Red-core Radish by Macroporous ResinDONG Zhou-yong1， A Ga1， ZHAO Guo-jian2， WANG Xiao-dan1， YAN Lin-na1(1. College of Biological and Agricultural Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China；2. Department of Foo
3、d Science and Engineering, Shanxi Normal University, Linfen 041000, China)Abstract ： The adsorption and desorption effects of 6 kinds of macroporous resins on anthocyanins from red-core radish werecompared. The adsorption and desorption properties of resin AB-8 on anthocyanins from red-core radish w
4、ere further investigated.Results indicated that the adsorption equilibrium time of anthocyanins on resin AB-8 was 4 h. The highest adsorption capacityof resin AB-8 towards anthocyanins from red-core radish was achieved under the conditions of pH 3 and 20 . In addition, 75%ethanol could provide the b
5、est desorption effect on anthocyanins from resin AB-8. The purified anthocyanins obtained under theoptimal conditions were purple dark powder with color value of 47.8, which exhibited 12-fold enhancement compared with thecolor value of anthocyanins before purification.Key words： red-core radish； ant
6、hocyanins； purification； macroporous resin中图分类号： TS209 文献标识码： A 文章编号： 1002-6630(2011)04-0021-04收稿日期： 2010-04-19基金项目：吉林大学青年教师科研启动基金项目 (450080011100)作者简介：董周永 (1982 )，男，讲师，博士 ，主要从事农产品深加工及其功能性成分研究。E-mail： 红心萝卜 (Raphanus sativus L.)系十字花科作物，其肉质根中含有丰富的花色苷和类黄酮物质，具有很高的营养保健价值。大量研究表明，果蔬中的花色苷具有较强的清除自由基1-3、抗氧化4-
7、6、抗癌7-9、预防心血管疾病10、减肥11等多种生理功能。因此，从果蔬中提取天然的花色苷类色素物质已经成为目前的研究热点之一。由于大孔树脂分离纯化与传统纯化工艺相比，具有工艺简单、效率高、生产成本低、再生方便等诸多优点，已经成为当前分离纯化天然产物的主流方法12。目前有关花色苷类物质的分离纯化已有较多的研究报道，但萝卜花色苷纯化的研究却鲜见报道。为此本实验比较色素纯化常用的 6 种大孔树脂对红心萝卜花色苷的吸附分离效果，从中筛选出较为合适的红心萝卜花色苷分离纯化树脂类型，并对其吸附解吸性能进行研究，以期为红心萝卜花色苷类天然抗氧化物质的工业化生产提供技术依据。1 材料与方法1.1 材料、试剂
8、与仪器红心萝卜 (青皮红心萝卜 ) 长春市磐石路综合市场。大孔树脂： HPD-700、 HPD-722、 HPD-100、 HPD-80编号 树脂型号 极性 比表面积 /(m2/g) 平均孔径 /A1 HPD-700 非极性 650 700 90 1002 HPD-722 弱极性 485 530 130 1403HPD-80 非极性 700 750 904 HPD-100 非极性 650 700 85 905AB-8 弱极性 480 520 130 1406D-10 非极性 480 530 90 100表 1 6 种大孔树脂的物理参数Table 1 Physical parameters of
9、 6 kinds of macroporous resins。2011, Vol. 32, No. 04食品科学工艺技术22大孔树脂 沧州宝恩化工有限公司； AB-8、 D-101 大孔树脂 天津市海光化工有限公司。具体型号及物理参数见表 1 。NaOH、 HCl、乙醇等均为国产分析纯。TDL-4A 型离心机 上海菲恰尔分析仪器有限公司；JA3003A 型电子天平 上海精天电子仪器有限公司； RE-52 型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂； TU-1810 型紫外 - 可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司。1.2 方法1.2.1 红心萝卜花色苷提取液的制备1.2.1.1 供试液的制备新鲜
10、红心萝卜洗净，去皮，萝卜果肉破碎。加入3 倍体积 60% 乙醇溶液，用 2mol/L 盐酸调其 pH 值至 3.5，在 60浸提 3h 后过滤，收集滤液，于 50下减压浓缩，冷藏备用。1.2.1.2 红心萝卜花色苷提取液吸收光谱的测定红心萝卜花色苷溶液进行适当稀释，用 2mol/L 盐酸调其 pH 值至 3.5，用紫外 - 可见分光光度计对其在 200800nm 波长范围内进行扫描，确定萝卜花色苷的最大吸收峰。1.2.2 树脂类型的筛选1.2.2.1 树脂预处理6 种大孔树脂用蒸馏水洗净，分别在烧杯内加入高于树脂层 10cm 无水乙醇浸泡 24h，充分溶胀，用无水乙醇淋洗直至洗出液加适量水无白
11、色浑浊现象为止，再用蒸馏水洗至无醇，滤出树脂。1.2.2.2 树脂吸附率和解析率的测定准确称取 6 种预处理过的树脂各 1g，置于 250mL 具塞磨口三角瓶中。准确量取 pH3.5 花色苷溶液 100mL，于 508nm 波长处测其吸光度 (A1)。然后将其分别加入到三角瓶中，置恒温振荡器上于 30振荡 24h，充分吸附后，过滤，测滤液的吸光度 ( A 2 ) 。将滤出的树脂加入到 100mL、 70% 乙醇溶液中，置振荡器上于 60振荡24h，充分解吸后过滤，测滤液的吸光度 (A k)，将 A k 转化成同质量浓度时水溶液对应的吸光度 (A 3)，计算各树脂的吸附率 ()和解吸率 ()。/
12、%=(A1 A2)/A1 100/%=A3/(A1 A2) 1001.2.3 大孔树脂对萝卜花色苷的吸附性能1.2.3.1 温度对大孔树脂吸附效果的影响准确称取 0.5g 经过预处理的大孔树脂，置于带塞锥形瓶中，各加入 50mL、 pH3.0 花色苷溶液 ( A 508nm 0.910)，于不同温度下 100r/min 振荡吸附，测定上清液508nm 处的吸光度，作吸光度随时间的变化曲线，确定温度对树脂吸附性能的影响。1.2.3.2 红心萝卜花色苷在 AB-8 上的吸附平衡时间准确称量 0.5g 经过预处理的大孔树脂，置于带塞锥形瓶中，各加入 50mL、 pH3.0 花色苷溶液 (A508nm
13、 0.910)，于 20恒温振荡吸附，每隔 1h 取上清液测定吸光度A508nm，连续测定 6h，作吸光度随时间的变化曲线，确定红心萝卜花色苷在 AB-8 上吸附平衡时间。1.2.3.3 pH 值对大孔树脂吸附效果的影响用 2mol/L 盐酸将萝卜花色苷溶液调配至不同 pH值，加入一定量经活化的树脂于室温下静置吸附 4h 后，测上清液吸光度，并计算树脂的吸附率，确定吸附最佳 pH 值。1.2.4 洗脱剂体积分数的确定称取 1g 已饱和吸附花色苷的树脂置于三角瓶中，分别加入 pH3.0 不同体积分数的乙醇溶液 50mL，恒温振荡器 100r/min 振荡 1h 后，于 508nm 波长处测定各溶
14、液的吸光度，以吸光度表示花色苷的解吸量。1.2.5 AB-8 对红心萝卜花色苷的纯化将处理好的 AB-8 大孔树脂湿法装柱 (1.5cm 30cm)，将已制备的花色苷的粗提液用蒸馏水稀释 3 倍，以 10mL/min 的流速通过层析柱至吸附达饱和，再以蒸馏水洗脱树脂至流出液无混浊现象，然后以 75% 乙醇溶液洗脱，收集洗脱液，于 50下减压浓缩得深紫红色浆状物质，干燥得到粉末状固体。1.2.6 红心萝卜花色苷的色价测定13精确称取 0.10g 花色苷提取物，用 pH3.0 柠檬酸缓冲液定容至 100mL，稀释一定倍数，在 508nm 处测定其吸光度，并计算色价 ( E 1cm)。E1cm=A
15、r/W式中： A 为样品溶液的吸光度； r 为测定吸光度时所吸样品的稀释倍数； W 为样品的质量 /g。2 结果与分析2.1 红心萝卜花色苷提取液光谱扫描曲线在 200 800nm波长范围内对红心萝卜花色苷提取液进行扫描，光谱扫描曲线如图 1 所示。图 1 红心萝卜花色苷吸收光谱图Fig.1 Absorption spectrum of anthocyanins from red-core radish4.0003.0002.0001.0000.000A波长 /nm200 400 600 8001%1%23工艺技术食品科学2011, Vol. 32, No. 04从图 1 可以看出，在紫外吸收
16、光区有多个吸收峰，这可能是由于提取液中含有其他杂质所致；在可见光区508nm 波长处有一个非常明显的吸收峰出现，这与资料基本相符14，所以本实验采用 508nm 作为检测波长。2.2 最佳吸附树脂的确定吸附树脂 吸附率 /% 解吸率 /%HPD-700 70.0 0.50e77.4 0.15aHPD-722 79.3 0.20c72.5 0.21cHPD-80 73.2 0.36d71.6 0.20dHPD-100 84.2 0.65a68.0 0.36eAB-8 82.1 0.10b76.5 0.15bD-101 80.0 0.25c68.5 0.32e表 2 大孔树脂对红心萝卜花色苷的吸附
17、及解吸性能Table 2 Adsorption and desorption properties of macroporous resintowards anthocyanins from red-core radish注：肩标字母不同时，表示组间极显著差异， P 0.01。本研究选用色素纯化常用的 6 种大孔树脂对萝卜花色苷进行纯化，数据处理和统计采用 DPS v6.55 软件包进行处理，结果以 (x s)表示 (表 2)。数据经单因素方差分析，各型号树脂间的两两比较采用 LSD 法。结果表明， 6 种树脂的吸附率除 HPD-722 和 D-101 之间不显著外，其余各树脂间均达到极显著差
18、异 (P 0.01)。而解吸率除 HPD-100 与 D-101 差异不显著外，其他各组间差异也均达到极显著差异 (P 0.01)。由表 2 可知，不同型号的树脂对花色苷的吸附程度不同，吸附率最大的是 HPD-100，其次为 AB-8， HPD-700 的吸附率最低。解吸附率最大为 HPD-700，其次为 AB-8。这可能是由于花色苷类物质属弱极性化合物，但又有一定的极性和亲水性，因而有利于弱极性或非极性树脂的吸附。此外，其吸附能力大小还与比表面积等关系密切。同时，解吸率也是衡量大孔树脂分离天然产物的重要技术参数之一。综合吸附率和解吸率两个参数，认为 AB-8 型大孔吸附树脂对萝卜花色苷具有较
19、好的吸附效果，故确定AB-8 为本实验的最佳树脂。2.3 温度对 AB-8 树脂吸附效果的影响花色苷类物质在低温下的稳定性较好，故本实验只研究了 20 60之间温度对 AB-8 树脂吸附效果的影响。由图 2 可知，温度越高，红心萝卜花色苷的吸光度下降越快。这可能由于红心萝卜花色苷在 AB-8 大孔吸附树脂上的吸附是靠分子间作用力，属于物理吸附。温度升高，有效成分在树脂上的吸附作用降低，在溶液中的溶解度增大，致使花色苷在大孔吸附树脂上的吸附速度和吸附量降低，因此，在吸附阶段，以 20作为吸附温度较合适。2.4 红心萝卜花色苷在 AB-8 上吸附平衡时间图 3 为 AB-8 树脂对花色苷吸附过程中
20、花色苷溶液的吸光度随时间的变化规律。从图 3 可以看出，在吸附起始阶段花色苷溶液的吸光度下降迅速， 2h 后下降速度趋于缓慢， 4h 后吸光度基本不变。这说明在起始阶段 AB-8 树脂对花色苷的吸附率增加较快，但随着时间的延长大孔树脂在单位时间内的吸附量逐渐减小，吸附逐渐趋于饱和，在 4h 时吸附基本达到平衡，吸附率不再增加。2.5 pH 值对 AB-8 树脂吸附效果的影响溶液 pH 值对花色苷的结构与颜色影响很大，由于花色苷类物质在酸性条件下比较稳定，故本实验只测定pH2.0 6.0 时 AB-8 树脂的吸附能力。由图 4 可知，当pH3.0 时吸附率最高，之后随 pH 值的增加吸附率逐渐下
21、降。这可能是由于花色苷在酸性条件下主要以稳定的黄烊盐形式存在，而随着 pH 值的逐渐增加花色苷存在的4 种结构形式的比例不同15-16而造成极性的差异，从而影响了吸附量。所以调 pH3.0 进行吸附，效果较佳。2.6 乙醇体积分数对 AB-8 树脂解吸率的影响图 2 温度对 AB-8 树脂吸附效果的影响Fig.2 Effect of temperature on adsorption efficiency of resin AB-81.00.80.60.40.20.02050A508时间 /h0123456306040图 3 AB-8 大孔树脂对红心萝卜花色苷随时间的吸附趋势线Fig.3 Ad
22、sorption curve of resin AB-8 towards anthocyanins fromred-core radish1.00.80.60.40.20.0A508时间 /h012 3 456 7图 4 不同 pH 值条件下 AB-8 大孔树脂对花色苷的吸附效果Fig.4 Adsorption capacity of resin AB-8 towards anthocyanin fromred-core radish under various pH conditions6050403020吸附率/%pH234562011, Vol. 32, No. 04食品科学工艺技术24
23、洗脱剂具有使大孔树脂溶胀、减弱被吸附物质与树脂之间吸附力的作用，并可溶解被吸附物质。乙醇体积分数对树脂吸附花色苷的洗脱效果影响较大，本研究进行不同体积分数乙醇的洗脱效果实验。当树脂吸附红心萝卜花色苷溶液至上清液吸光度不变时，认为树脂已吸附饱和。用蒸馏水分别清洗吸附饱和的树脂后，用不同体积分数的乙醇进行静态洗脱，结果如图 5 所示。在测定前将各洗脱液调整至相同乙醇体积分数和 pH 值，以减少因花色苷在不同乙醇体积分数和酸碱度条件下的吸收误差。由图 5 可知，随着乙醇体积分数上升，溶液的吸光度也随着增加，当乙醇体积分数 75% 时，吸光度达到最高，但当乙醇体积分数超过 75% 时，溶液的吸光度又逐
24、渐变小。乙醇体积分数过高或过低，解吸效果都会下降。溶液的吸光度越高，说明解吸效果越好。因此选用 75% 乙醇作为洗脱剂。2.7 纯化前后红心萝卜花色苷的色价比较产品 色价 E1%(508) 产品状态未纯化 3.96 紫黑色膏状物纯化 47.8 紫黑色粉末表 3 纯化前后花色苷色价的比较Table 3 Comparison on color value of anthocyanins before and afterpurification1cm按 1.2.1.1 节方法，红心萝卜花色苷提取液经减压浓缩、干燥后得到的花色苷粗提物为紫黑色膏状物，由于含有较多的单糖及其他脂溶性杂质，纯度较低且容易吸
25、潮。而经 AB-8 大孔树脂纯化后的萝卜花色苷为紫黑色粉末，按 1.2.6 节方法测定其色价，其值为 47.8，是纯化前的 12 倍，说明采用 AB-8 大孔树脂能有效纯化红心萝卜花色苷。3 结 论AB-8 型大孔树脂是分离纯化萝卜花色苷较为适宜的树脂类型。其对萝卜花色苷吸附平衡时间为 4h，吸附最适温度 20，最适吸附 pH3.0，解吸时宜选用 75% 乙醇溶液。经纯化后的萝卜花色苷为紫黑色粉末，其色价为 47.8，是纯化前的 12 倍。参考文献：1 杨磊 , 贾佳 , 祖元刚 . 蓝莓总花色苷匀浆的提取条件优化及抗氧化活性 J. 食品科学 , 2009, 30(20): 27-33.2 L
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