花色苷提取純化工藝的研究進展

樊馨怡

摘 要：花色苷是高等植物中最重要的水溶性色素。因其種類繁多、來源廣泛、安全無毒并有一定的營養和保健功效而引起國內外的廣泛關注，具有十分重要的開發價值和廣闊的應用前景。近年來，有關花色苷的研究一直是國內外研究的熱點。文中系統地介紹了國內外花色苷提取、分離純化及鑒定的研究方法，并對各種方法進行了分析評價。

關鍵詞：桑葚；花色苷；提取；純化；檢測

中圖分類號：S663.9 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161233028

桑葚是一種桑科落葉喬木樹——桑樹的成熟的紫紅色果實，主要分布于在我國的浙江、廣西一帶以及河南、廣東等地。而且早在幾千年多年之前，桑葚就已經作為了我國皇家的御用滋補用品之一，成為了“營養”的象征。依據現代的大量試驗的結果和研究的發現表明，在桑葚成熟果實中除了含有豐富的維生素、氨基酸以及人體內所必需的礦物質元素（如：鋅、錳、鈣、鐵等）之外，它的果肉中還存在著含量十分豐富的花色苷類物質。

1 花色苷的生理功能

花色苷是具有2-苯基苯并吡喃結構的一類糖苷衍生物，大量的試驗表明花色苷作為一種糖苷衍生物不但具有抗氧化、抗炎以及預防心血管疾病等多種功效，其在一定程度上還能夠改善人體內的糖脂代謝。

1.1 抗氧化及消除自由基的功能

近些年的研究發現，多酚類化合物中的花色苷類物質也同樣具有一定的抗氧化作用，在一定程度上能夠延緩人體組織細胞的衰老。

1.2 降低人體肝臟和血清中的脂肪含量

研究者通過大量的研究發現，在消費者食用了含有錦葵色苷的高膽固醇的食物之后，除了可以降低人體內三酰基甘油（中性脂肪）的含量之外， 錦葵色苷還能作用于人體中的膽固醇，致使血清中總膽固醇的濃度維持在較低的水平。

1.3 抗變異及抗腫瘤的作用

大量的關于紅色糯米中的天然花色苷類物質的對肝瘤的抑制作用的研究表明食用了含有花色苷類物質的食物能夠使人體對不良物質的解毒和排泄功能得到一定的提高。

1.4 防止人體內過氧化作用

人體內的生化反應會各種各樣的因素，從而能夠合成大量的活性氧，使人體內發生過氧化作用。大量的研究結果表明，這樣的一種過氧化作用和人體的衰老和癌癥等不良癥狀有關。

2 花色苷的提取方法

2.1 溶劑法提取

李知敏[1]等人在之前對藍莓花色苷的提取工藝進行了大量的研究試驗，其試驗的結果表明：采用濃度為75%酸化后的乙醇浸泡提取，藍莓質量和提取液的濃度之比（m/c）為1：10，在50℃的溫度下浸提60min后的藍莓中的花色苷得率最高。霍琳琳提取桑葚色素的實驗結果表明：使用濃度為30%的酸化乙醇，控制桑葚鮮果的質量和提取液的濃度之比（m/c）為1：10，在60℃的溫度下浸提60min之后所得花色苷類糖苷衍生物的含量最高。

2.2 酶法提取

王萍等人[2]通過多組單因素試驗和多組正交試驗，從而確定了使用酶法提取法提取黑加侖果渣中花色苷類糖苷衍生物的最佳工藝條件。

2.3 超臨界CO2提取

Va-tai等人[3]利用超臨界CO2技術從葡萄渣以及接骨木果中提取到了花色苷，其研究的結果顯示，使用超臨界CO2提取技術可以有效地替代傳統的溶劑浸提法，使提取時間更短，花色苷的得率更高。同時該方法由于CO2的廉價易得、安全無毒以及所得到產品易與溶劑分離等特點，在食品工業中的應用也較廣泛。

2.4 超聲波輔助提取

李華等人使用超聲波輔助提取技術對葡萄籽中總多酚的提取條件進行了大量的研究，并且通過研究試驗確定了超聲波輔助提取葡萄籽中總多酚的最佳提取工藝參數。超聲波輔助提取法的主要優點在于該法的提取時間短，操作簡單方便，并且可以在一定程度上防止所提取的熱敏性成分在高溫下發生自動氧化分解。

2.5 微波輔助提取

張文等人[4]在對山楂中總黃酮類化合物的提取研究中也用到了微波輔助提取技術。相較于傳統提取方法而言，微波輔助提取法的顯著優點就是其提取時間短、提取物質的得率較高、使用設備的能耗小等。

2.6 液態靜高壓法輔助提取

Corrales等人[5]用液態靜高壓輔助提取的技術方法從葡萄皮中提取其中的花色苷類糖苷衍生物，并且通過多次試驗，分析得到了其最佳的提取工藝條件。液態靜高壓法輔助提取法的優點是其提取溫度較低，溫度容易控制，提取時間短，并且不會破壞花色苷類天然色素的結構等，但其在生產上應用還不多見。

2.7 高壓脈沖電場輔助提取

張燕等人研究了高壓脈沖電場輔助提取技術對紅梅中花色苷類天然植物色素的提取過程的作用以及花色苷得率的影響，其試驗結果表明，采用3.0kV/cm PEF對紅梅進行了420個脈沖處理之后，用酸化過的甲醇提取15min，就可以使花色苷的提取率達到54.24%。高壓脈沖電場輔助提取法的主要特點是提取所得產品的品質較好、提取溫度低、提取溫度容易控制、提取時間短、提取速率較快、但是提取率高等。

3 花色苷的純化方法

3.1 凝膠柱層析

朱振寶等人在對紫甘藍中的花色苷進行初步研究中，同時研究了Sephadex LH-20凝膠層析柱上最佳的分離純化條件[6]，其試驗結果表明，使用體積分數為30%乙醇作為洗脫液，并且控制其洗脫的流速在1mL/min時，紫甘藍中花色苷的純化效果最好，雜質的含量最低，花色苷的純度最高。

3.2 高速逆流色譜

李佳銀等在研究中使用了新鮮的紫雛菊花瓣作為原料，用含有少量0.1%HCl的體積分數為60%的酸化乙醇作為溶劑并且對紫雛菊花瓣進行避光的冷浸提取，經過乙酸乙酯萃取以及D101大孔吸附樹脂分離純化之后得到了質量為2.1g的花色苷提取物的干粉狀樣品。相交于傳統的層析法，該方法的優點主要是回收率高、高效、操作簡單、快速、制備量大等，因此被廣泛的應用于食品原料的開發利用和天然產物的分離純化等領域。

3.3 離子交換樹脂層析

管娜娜等在對γ-氨基丁酸（GABA）的富集和純化中使用了0.02moL/L，在使用了pH5.6的Na2HPO4-檸檬酸緩沖液對γ-氨基丁酸（GABA）進行了富集之后，再利用D001大孔強酸性的陽離子交換樹脂對富集后的溶液進行純化研究，試驗最終得到了純度為61.25%γ-氨基丁酸。在食品生產加工工業中，由于離子交換樹脂具有脫色范圍廣、處理產品的能力大、并且可以反復再生使用、脫色容量高、工作壽命長、運行費用較低等諸多優點，因此其應用也較廣泛。

3.4 膜分離法

Patil首先使用了溶劑提取法并且提取得到了紅蘿卜花色苷之后再使用膜分離法，這2種方法的結合，不但能夠有效地氧化脫醇，而且還對紅蘿卜花色苷進行了高效地富集，使花色苷的含量從之前的372.6mg/L提高到了625.8mg/L[7]。隨后在常溫常壓下使用滲透膜蒸餾的方法對花色苷進行進一步的濃縮，最后紅蘿卜花色苷的濃度高達4850mg/L。

3.5 固相萃取

陳亮等人在利用固相萃取的方法時，采用Zorbax SB-18C色譜柱（250mm×4.6mm，5μm），使用甲醇-5%甲酸水溶液作為流動相來分離純化桑葚中的花色苷[8]，試驗結果表明，固相萃取的優點是在其試驗處理過程中試驗對象不會發生乳化的現象，并且不需要大量的互不相溶的萃取溶劑，該法主要使用具有高選擇性的吸附劑（固定相），從而能夠顯著減少溶劑的用量，節約了研究的成本，同時在一定程度上簡化了樣品的處理過程。一般而言固相萃取所需的時間是液-液萃取的1/2，所需的費用為液-液萃取的1/5，在很大程度上促進這種方法的工業化。

4 花色苷的檢測方法

4.1 利用高效液相色譜-電噴霧質譜技術檢測桑葚花色苷的含量

在通常情況下，研究者們研究桑葚中花色苷的含量和其所包含的種類時一般采用高效液相色譜-電噴霧質譜（HPLC-ESI-MS）法。Zorbax SB-C18色譜柱（250nm×4.6nm，5μm），流動相為乙腈-10%甲酸水溶液，人為的控制其檢測時的流速為1.0mL/min，檢測分析時的檢測波波長為520nm，隨后使用矢車菊素-3-葡萄糖苷（Cy-3-G）標準品作為檢測分析的標準，采用外標法（校正曲線法）對桑葚中的花色苷進行定量研究以及分析；然后采用質譜法中的離子碎片技術對桑葚中的花色苷的類別進行定性的檢測分析。檢測的結果顯示，每200克的桑葚成熟果實中所含有的花色苷含量大約在（1423.4±99）mg范圍之內。

4.2 pH示差法

楊兆艷[9]利用pH示差法對桑葚中的花色苷的含量和進行檢測，其研究結果表明，在檢測波長為700nm，pH為4.5時，選擇平衡時間為80min，所測得的桑葚中花色苷的含量最高。

4.3 近紅外光譜技術

劉曉璐等[10]研究了近紅外光譜技術快速無損的檢測藍莓中花色苷的含量，其研究結果表明，在光譜全波長（400～2500nm）d的范圍內使用偏最小二乘法（PLS）建立藍莓花色苷含量的定標數學模型，它的相關系數為0.7503，校正標準誤差（SEC）為4.688 mg/（100g）。實驗結果說明，近紅反射技術可用于快速無損檢測藍莓中的花色苷含量。

5 前景與展望

“味”以及“色”是食物的主要感官要素。一般說來消費者首先通過眼睛觀察，從而引起食欲，因此食品的色澤十分重要。天然的花色苷因其具有良好的色澤，所以可以在食品生產工業中得到較為廣泛的應用。但是，由于花色苷了天然色素的的性質都比較不穩定，容易受到光照、熱、堿、貯藏或者其它因素的影響而發生褪色的現象，花色苷了天然色素在食品生產加工中的應用也因此受到了一定的局限。花色苷現如今大部分用于一些呈酸性的食品的著色，而調查顯示，國內市場中的大多數食品主要呈酸性，由此可見未來花色苷類天然植物色素在食品生產加工中的應用的前景一片光明。

參考文獻

[1]李知敏.藍莓花色苷的分離純化及其初步藥效學實驗研究[D].重慶：重慶大學碩士學位論文，2006.

[2]王萍，苗雨，王穎.黑加侖果渣花色苷溶劑提取的研究[J].食品與發酵工業，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]張文，霍丹群.微波法提取山楂總黃酮的初步工藝研究[J].中成藥，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]朱振寶，吳園芳.紫甘藍花色苷的分離純化[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]陳亮，辛秀蘭，袁其朋.野生桑葚中花色苷成分分析[J].食品工業科技，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]劉小路，薛璐，魯曉翔，等.近紅外光譜技術快速無損檢測藍莓總黃酮、花青素的研究[J].食品工業科技，2015（4）.