桑葚花青素的富集純化工藝研究

李俊儒 張彩 王靜霞 段瓊 吳李川

摘 要：桑葚營養(yǎng)價值極高，除了能滿足人們攝取維生素的需求外，現(xiàn)也作為提取花青素的重要原料之一不僅被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥和食品領(lǐng)域。作為一種天然色素，桑葚花青素的富集純化作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率近年來也受到了社會各界的高度關(guān)注，為此本文主要闡述了桑葚花青素的幾種提取方式，并對其富集純化工藝進行了深入探析，在提高純化作業(yè)質(zhì)量和效率的基礎(chǔ)上，為國家和社會可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：桑葚花青素;提取方式;富集純化;工藝研究

Abstract：Because of its rich nutritional value， mulberries not only meet peoples needs for vitamin extraction， but also are widely used as one of the important raw materials to extract anthocyanins， and are widely used in the field of medicine and food. As a kind of natural pigment， enrichment and purification of operating quality and operating efficiency of mulberry anthocyanins also received high attention from all sectors of society in recent years， this paper mainly expounded the extraction ways of mulberry anthocyanins， and carried on the thorough analysis of its enrichment and purification technology， so on the basis of improve the working quality and efficiency of the purification， for the state and society to achieve the goals of sustainable development to lay the good foundation.

Key words：Mulberry anthocyanins; Extraction method; Enrichment and purification; Technology research

中圖分類號：TS264.4

1 桑葚花青素提取的方法概述

花青素是以糖苷鍵結(jié)合而成的，是具有黃酮典型結(jié)構(gòu)的2-苯基并吡喃陽離子結(jié)構(gòu)衍生物，與其他作物相比，桑葚中花青素含量較為豐富[1]，提高純化過程中的提取率和純化純度，在促進企業(yè)進一步發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，如何有效提高花青素提取質(zhì)量和效率現(xiàn)已成為各基層產(chǎn)業(yè)機構(gòu)和相關(guān)主管部門的核心發(fā)展方向，就目前來看常見的提取方式主要有以下幾種。

1.1 溶劑提取法

從某方面而言，作為桑葚花青素最傳統(tǒng)的提取方式，溶劑提取雖然具有操作簡單、對設(shè)備要求不高的顯著優(yōu)勢，但與其他提取方式相比，這種方式不僅消耗的提取時間過長，其提取效率也相對較低，對于企業(yè)整體發(fā)展而言是極為不利的。就目前來看，在溶劑提取法應(yīng)用過程中，水、乙醇、甲醇、丙酮或混合溶劑是常見的溶劑類型，將一定濃度的鹽酸、三氟乙酸或檸檬酸等酸加入到提取劑中，也是現(xiàn)階段基層產(chǎn)業(yè)機構(gòu)和相關(guān)主管部門提高提取率的重要手段。從某方面而言，我國對于桑葚花青素的溶劑提取研究主要集中在提取工藝參數(shù)的優(yōu)化上，參照《桑葚花青素的富集純化工藝研究》[2]，提取劑使用量維持在1∶10～1∶14（g/mL），溫度控制在35～75 ℃，提取時間控制在2～3 h，能有效提高花青素提取質(zhì)量和提取效率，最終為預(yù)期提取目標(biāo)的實現(xiàn)奠定良好基礎(chǔ)。

1.2 超聲輔助提取法

簡單來講，超聲輔助提取法主要利用的是超聲波機械振動及空化作用，與溶劑提取法相比，超聲輔助提取法是一種物理提取方式，在提取作業(yè)過程中不會破壞花青素結(jié)構(gòu)，花青素的提取量也不會受到影響，與其他提取方式相比，這種方式不僅能有效縮短提取時間、提高提取效率，適用范圍也相對較廣，且設(shè)備簡單易操作。隨著近年來各單位機構(gòu)對花青素需求量的持續(xù)上升，超聲輔助提取法也得到了廣泛應(yīng)用，此外經(jīng)大量實踐科研探析可知，在提取不同桑葚果實內(nèi)花青素含量時，基層產(chǎn)業(yè)機構(gòu)和相關(guān)主管部門的工作人員需根據(jù)探究實驗，找到最佳的提取條件，為預(yù)期提取效率的提高奠定良好基礎(chǔ)。

1.3 微波輔助提取法

在桑葚花青素提取過程中，微波輔助提取也是一種最常用的提取方式，即在較高的微波頻率下，植物細(xì)胞內(nèi)溫度迅速上升，可利用細(xì)胞內(nèi)外滲透壓的不同，使細(xì)胞壁破裂或結(jié)構(gòu)疏散，從而為胞外溶劑滲入到細(xì)胞內(nèi)創(chuàng)造良好條件，與其他提取方式相比，這種方式雖然能有效提高花青素提取質(zhì)量和效率、縮短提取時間，但局部過熱也會導(dǎo)致桑葚花青素降解，因此微波輔助提取法常用于黃酮類、多酚類等少量物質(zhì)的提取中。就目前來看，通過參照《桑葚花青素的富集純化工藝研究》[2]，在料液比為1∶20（g/mL）、乙醇體積分?jǐn)?shù)為75%、pH=1、微波功率540 W和提取時間為100 s的提取條件下，花青素提取量會大幅度增加，此外與溶劑提取法相比，微波輔助提取不僅能有效提取花青素，對于企業(yè)的整體發(fā)展而言也是極為有利的。

2 桑葚花青素的富集純化工藝研究的基本概述

2.1 實驗材料與設(shè)備

就目前而言，隨著近年來對花青素需求量的持續(xù)增加，國家開始大面積種植桑葚，其中浙江省安吉縣作為桑葚大型種植基地，種植了各種各樣的桑葚品種，為此選擇當(dāng)?shù)仄贩N進行提取對比是極為必要的。在提取作業(yè)過程中，常用的儀器設(shè)備有以下幾種，即：循環(huán)水式多用真空泵、超聲波儀器、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、升降恒溫水浴鍋、電子分析天平、pH計、大孔吸附樹脂、無水乙醇、鹽酸、氯化鉀、醋酸鈉、氫氧化鈉與冰醋酸。

2.2 桑葚花青素的富集純化工藝

2.2.1 大孔樹脂法純化工藝概述

就目前來看，在富集純化作業(yè)過程中，大孔樹脂法純化工藝具有極高的應(yīng)用率，簡單來講它主要是將樹脂的吸附性和篩選性相結(jié)合，對目標(biāo)成分進行分離，從而獲得純度較高的花青素。與其他幾種純化工藝相比，大孔樹脂法具有操作簡易、生產(chǎn)成本低以及可重復(fù)利用的顯著優(yōu)勢，是當(dāng)前應(yīng)用率極高的一種純化方式，不僅可有效分離出純度較高的桑葚花色苷純化物，也從根本上滿足現(xiàn)階段各領(lǐng)域?qū)τ诨ㄇ嗨氐幕拘枨蟆＝?jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，大孔樹脂的孔徑、比表面、極性等因素會對花青素純化效果造成一定影響，其中AB-8型大孔樹脂是應(yīng)用最多的樹脂，而XAD-7HP是應(yīng)用較好的大孔樹脂，在對大孔樹脂進行篩選時，基層產(chǎn)業(yè)機構(gòu)需嚴(yán)格按照如下篩選步驟，即“將經(jīng)過處理的樹脂和桑葚濃縮液加入到50 mL的錐形瓶中→封口→置于陰暗處1 d→在最大波長下測定濾液的吸光度→計算各樹脂吸附率→將樹脂置于pH為（4±0.1）的60%乙醇溶液中→靜置1 d→在最大吸收波長下測定解吸液的吸光度→計算解吸率”選擇出最佳的大孔樹脂。

2.2.2 高速逆流色譜法

作為一種液液分配色譜技術(shù)，高速逆流色譜法不僅能有效提高純化作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率，與此同時在促進企業(yè)進一步發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用，與大樹脂吸附法相比，高速逆流色譜無需用固體支撐體來保留固定相，規(guī)避了不可逆吸附、失活和變性等問題的再次發(fā)生。與其他純化作業(yè)方式相比，高速逆流色譜分離不光具有制作成本低、純化作業(yè)量大的顯著優(yōu)勢，也能獲得高純度的分離組分，為工業(yè)化可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)創(chuàng)造了良好條件。在高速逆流色譜法應(yīng)用過程中，洗脫溶劑濃度、洗脫溶劑酸度以及洗脫溶劑流速對于純化工作質(zhì)量和效率的影響力也不容忽視，故為從根本上有效提高作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率，在進行洗脫溶劑濃度選擇時，相關(guān)工作人員需將已經(jīng)吸附花青素的樹脂分別置于相同體積但溶劑濃度不同的pH為（4±0.1）的乙醇溶液中靜置1 d[3]，而后通過測量洗脫液的吸光度選擇出最佳的洗脫液濃度;在進行洗脫溶劑酸度選擇時，相關(guān)工作人員需將已經(jīng)吸附花青素的樹脂分別置于體積相同但溶劑酸度不同的乙醇溶液中靜置1 d，而后通過測量洗脫液的吸光度選擇最佳的洗脫液酸度;在進行洗脫溶劑流速選擇時，相關(guān)工作人員可采用樹脂濕法裝柱，而后將桑葚濃縮液加入其中并使兩者充分融合，4 h后分別用不同的流速進行洗脫處理，最后通過測定最大吸收波長下洗脫液的吸光度，找到最佳的流速值。

2.2.3 膜分離法

簡單而言，在桑葚花青素富集純化作業(yè)過程中，膜分離法也是一種常見的提取方式，具體而言其提取原理如下，即在分子水平上，不同粒徑分子混合物通過半透膜時，透過性存在一定差距，可利用這種差距，實現(xiàn)選擇性分離純化。

3 結(jié)語

簡而言之，在當(dāng)前花青素需求量持續(xù)增加的新產(chǎn)業(yè)時代背景下，桑葚作為最佳的提取物，為從根本上有效提高提取質(zhì)量和提取效率，工作人員需加大對各項試驗數(shù)據(jù)的深入探析，從而在找到最佳提取數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為預(yù)期提取目標(biāo)的實現(xiàn)奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]于 萍，趙 煜，于長青，等.沙棘紫蘇油軟膠囊降血脂功能保健食品的研制[J].中國食物與營養(yǎng)，2013（8）：52-55.

[2]蔡榮榮，姜東青，賈姍姍.桑葚花青素的富集純化工藝研究[J].通化師范學(xué)院學(xué)報，2015，36（2）：49-50.

[3]李冬香，陳清西.桑葚功能成份及其開發(fā)利用研究進展[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2019，12（15）：166-169.