阴香花中原花青素的提取工艺
阴香花中原花青素的提取工艺
张镜,叶春飞
(嘉应学院生命科学学院,广东梅州
514015)
摘要:优化阴香花中原花青素的提取工艺。以经冷冻干燥、粉碎与80目过筛的阴香花粉末为供试物料,丙酮一乙醇混合提取,提取液以铁盐催化显色,测定反应体系的吸光度。在提取溶剂体积分数、pH值、料液比、温度及时间单因素试验基础上进行正交试验优化提取条件。结果表明:以体积分数70%的混合液(70%丙酮.70%乙醇(3:2))为提取溶剂、pH2、料液比1:7.5(g/mL)、提取温度50℃、提取时间2h提取阴香花原花青素的效果为佳,以此参数条件下提取3次原花青素的提取率为95.37%、得率为9.02%。丙酮是阴香花原花青素提取的有效溶剂,采用优化提取条件可有效的提取阴香花原花青素。关键词:阴香花;原花青素;提取工艺
ExtractionofProanthocyanidinsfromFlowersofCinnamomumburmannii
ZHANGJing,YEChun-fei
(CoflegeofLifeScience,JiayingUniversity,Meizhou
514015,China)
Abstract:ThisstudywasundertakentooptimizetheextractionofproanthocyanidinsfromflowersofCinnamomumburmannii.Thestartingrawmaterial。freeze-driedflowersofCinnamomumburmanniigroundandsievedthrougha
80-
meshsieve,wasextractedusingacetone-ethanol
andtheextractWassubmittedtocolordevelopmentcatalyzedbyironsalt
beforemeasuringtheabsorbance.Five
extractionconditionsincludingextractantconcentration,pH,solid—to・solventratio,
temperature
and
timewereoptimizedbyone—factor-at-a—timeandorthogonalarraydesignmethods.111eoptimalextraction
efficiencyWasobtainedbythreerepeatedcyclesofextraction
at
50℃for2husing
anextractant
consistingof70%acetone—
ethanolinwater,aspreparedbymixing70%acetone
and70%ethanolwith
a
volumeratioof3:2.with
a
solid-m—solvent
ratioof
1:7.5(g/mE).Undertheseconditions,theproanthocyanidinrecoverywas95.37%,andtheproanthocyanidin
content
indriedflowersofCinnamomumburmanniiwas9.02%.Thusacetoneis
an
effectivesolventforextracting
proanthocyanidinsfromflowersofCinnamomumburmanniiunderoptimizedconditions.
Keywords:flowerofCinnamomumburmannii;proanthocyanidins;extractionprocess
中图分类号:Q946.836
文献标志码:A
文章编号:1002-6630(2014)02-0115-05
doi:10.7506/spkxl002-6630-201402021
阴香(Cinnamomumburmannii)为多年生常绿乔质,亦具有重要的开发利用潜力,但迄今国内外未见有木,国内主要分布于广东、福建等省区,其根、茎、叶
相关的研究报道。研究阴香花原花青素的提取工艺不
都可提取药用成分与制造香精等产品的化工原料,树干仅可为阴香花中原花青素的资源化开发利用积累研究资材质优良可用于家具、建筑及室内装饰等n埘,是多用途
料,亦有助于进一步认识阴香树的综合利用价值。
的经济林木树种。阴香树形优美,亦具有良好的保水、保湿功能,是华南地区行道与园林绿化的常见树种,且
1
材料与方法
近年大量用于水源涵养林种植。而且在素有“冬季天然温室”之称的广东境内,阴香树的果实产量高,果实中
1.1材料与试剂
富含花色苷、原花青素、果胶、油脂类等多种具开发利
采集即将开花的阴香花序,冷冻干燥、粉碎、80目
用价值的天然产物口。41。另外,阴香树花量极大,每年过筛后低温保存备用。
3月底至4月初开花时树冠几乎全部为花序覆盖。笔者乙醇、丙酮、甲醇、盐酸、乙酸乙酯、正丁醇、硫研究发现阴香花中亦含丰富的原花青素类天然活性物酸铁铵均为分析纯。
收稿日期:2013.07.15
基金项目:广东省科技计划项目(20098011300015)
作者简介:张镜(1957一),男,教授,硕士,研究方向为天然产物与应用微生物。E—mail:zhangcqf@jyu.edu.cn
116
2014,V01.35,No.02
良晶科学
※工艺技术
1.2
仪器与设备
JLL28一B低速大容量多管离心机
上海安亭科学仪
器厂;BT2KXL冻干机
美国VirTis公司;U.2800紫外.
可见分光光度计
日本日立公司;PHS.2C酸度计上
海沪西分析仪器厂;FAl604A电子分析天平
上海精天
电子仪器有限公司。
1.3
方法
1.3.1
提取效果测定方法
取1mL原花青素提取液于比色管中,依次加入6mL
的正丁醇.盐酸(95:5,刃y)溶液及0.2
mL
2%硫酸铁铵
溶液,沸水浴40rain后迅速冷却,以蒸馏水代替样液为参比,测定546nIn波长处的吸光度巧】,以546nm波长处的
吸光度(爿蹦。)为衡量提取效果的依据。
lt3.2提取溶剂筛选
1.3.2.1
提取溶剂与原花青素提取的效果关系
准确称取500m譬阴香花粉末,分别加入70%乙醇、
70%甲醇、70%丙酮、乙酸乙酯、无水乙醇、无水甲醇、无水丙酮及水,料液比1:10(g/mL)、30℃提取
2h,4500r/min离心20rain,收集上清液,蒸馏水定容
100
mL,正丁醇一盐酸法显色,测定A546。。
1.3.2.2
乙醇.丙酮比例对原花青素提取效果的影响
准确称取500mgN香花粉末,70%丙酮.70%乙醇按l:1、2:3、3:2、4:l及l:4体积比混合作为原花青
素提取用溶液,按料液比l:10(g/mL)、30℃提取
2h,4500r/rain离心20rain,收集上清液,蒸馏水定容100
mL,正丁醇.盐酸法显色,测定爿546。。
1.3,3单因素试验1.3.3.1
提取溶剂
准确称取500mgN香花粉末,以70%丙酮一70%乙醇(3:2,g/V)比例混合液为原花青素提取溶剂。物料按1:10(g/mL)的料液比分别加入40%、50%、60%、70%、80%、90%及100%的提取溶剂,30℃、提取
2h,4500r/rain离心20rain,收集上清液,蒸馏水定容
100
mL,正丁醇.盐酸法显色,测定彳,46。。
1.3.3.2
提取时间
准确称取500mg阴香花粉末,按料液比l:10(咖nL)加入60%的混合溶剂,30℃、分别提取0.5、1.0、1.5、
2.O、2.5
h及3h,4500
r/rain离心20rain,收集上清液,
蒸馏水定容100mL,正丁醇一盐酸法显色,测定彳蹦。。
1.3t3.3
提取料液比
准确称取500mg阴香花粉末,分别以料液比1:5、1:7,5、1:10、1:12.5、1:15、1:17.5(g/rrm)加入60%混合溶剂,30℃、提取2h,4500r/rain、离一山20min,收集上清液,蒸馏水定容100mL,正丁醇一盐酸法显色,测定4546。。
1.3。3。4
提取液pH值
准确称取500mgN香花粉末,以料液比1:10比例分
别加入以HCl或NaOH调pH值为1.0、2.0、3.o、4.0、5.0、
6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0、13.0及14.0体积
分数60%的混合溶剂,30℃、提取2h,4
500
drain离心
20
rain,收集上清液,蒸馏水定容100IIlL,正丁醇一盐酸
法显色,测定彳5拍。。
1.3.3.5
提取温度
准确称取500mg阴香花粉末,以料液比l:10的比例加入60%混合溶剂,分别于30、40、50、60℃提取
2h,4500r/min离心20rain,收集上清液,蒸馏水定容
100
mL,正丁醇.盐酸法显色,测定爿撕。。
1.3.4
提取参数正交优化
根据单因素试验结果,选择提取溶剂体积分数、料液比、提取温度、提取时间4个因素进行k(34)正交试验,正交试验设计见表1。
表1
提取参数正交试验因素与水平
Table1
Codedlevelsfor
lndel帅dentvariables嘴酣i丑onho鲫al
arraydesignfor
opdnIiza‰ofe—瞳叠c廿onpa玎蛐呻ters
1.3.5
原花青素的得率
准确称取500mgN香花粉末,按照优化条件下离心
收集上清液,蒸馏水定容100mL,正丁醇.盐酸法显色,
测定彳,拍。值。重复提取5次,以下式计算每次提取原花青素的累计提取得率睁1:
原花青素含量,%=兰等m
×1。。
^U.jOO
式中:A,。6。。为546llm波长处吸光度:y为稀释倍
数;肌为样品质量,mg。
1.4
数据处理
各处理重复3次,SPSS11.0进行数据处理,3次数据平均值以Excel作图,以Duncans’法进行差异显著性分析,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。
2
结果与分析
2,1溶剂筛选
2.1.1
不同溶剂对原花青素的提取效果
由图1可以看出,供试溶剂中以70%丙酮溶液的提
取效果最佳,吸光度为0.776,与其余处理的差异极显著
(P<0,01)。70%乙醇及70%甲醇次之,两者间无显著差异,提取液的吸光度分别为70%丙酮溶液的27.98%及26.24%。乙酸乙酯、无水乙醇、无水甲醇及无水丙酮的提取效果极差,提取液呈青绿色。水与物料浸泡后呈黏
※工艺技术
匡匿磕
2014,V01.35,No.02
117
性胶状,不能固液分离,其吸光度按0.000计算。阴香花
异,混合溶剂体积分数高于70%提取液的吸光度逐渐下
中胶体物质的吸水量大,吸水后为黏性胶体,与果实胶
体特性一致【4】,但迄今尚未见植物花中存在大量吸水力强的胶物质的报道。植物材料中的原花青素现多用70%左右的乙醇溶液浸取陋.7l,但70%乙醇溶液提取阴香花原花青素的实用价值不大。虽然70%丙酮溶液提取阴香原花青素具有很好的效果,但丙酮的毒性较大,从安全性考虑若适当降低丙酮用量并能获得较好的提取效果,则生产应用价值更大。
0.8
降,原花青素的提取效果降低。结果表明较低体积分数
的丙酮一乙醇混合溶剂更利于原花青素的提取。提取溶剂体积分数过高,极性较低,物料中极性较高物质的溶解度小而阻碍了原花青素的溶出,也可能直接影响了原花青素从物料中溶出,导致原花青素提取效果不佳。江岩哺1认为高浓度乙醇提取原花青素提取效果不佳的原因可能是一些醇溶性杂质和亲脂性强的成分溶出量增加,从而导致原花青素的提取率降低。故以下试验选择60%的丙酮.乙醇混合溶剂。
0.6l
飞
i0.4
0.2
O.O
II.
不同溶剂对原花青素的提取效果
on
毒蒌㈤叭
4U
50
60
70
80
90
100
图1
Fig・1
混合液体积分数/%
图3
efficiency
of
Fig.3
E仃bct
溶剂体积分数对原花青素的提取效果
ofextractionsolventconcentrationontheextraction
efficiencyofproanthocyanidins
Effectsofdifferentsolvents
theextraction
proanthocyanidins
2.1.2
丙酮一乙醇比例对提取原花青素效果的影响
2.3
提取时间对提取效果的影响
0.90
毒霎㈨叭
1:1
2:3
3:2
4:1
1:4
0.750.60
E
弋
iO45
O.30015O.00
●I一—■I一●■■■■■一●■■I一●■■■■■一●■■■■■
30
60
90
120
150
180
70%丙酮.70%乙醇比例
图2
Fig.2
时fBq/min
图4
Fig・4
70%丙酮与70%乙醇比例对原花青素提取效果的影响
提取时间对原花青素提取效果的影响
on
Effectsofdifferentratiosbetween70%acetoneand70%ethanol
on
Effectofextracfiontime
theextraction
efficiencyof
theextraction
efficiencyofproanthocyanidins
proanthocyanidins
由图2可以看出,以丙酮一乙醇3:2及4:1溶液的提取效果为佳,提取液吸光度分别为0.694干10.728,两者差异不显著。丙酮一乙醇3:221fit4:1溶液提取液吸光度较70%乙醇溶液原花青素提取液的吸光度高165.38%及180.77%,较70%丙酮溶液原花青素提取液的吸光度低11.45%及6.4l%。丙酮-乙醇比例为1:1、2:3和l:4比例的效果较
由图4可以看出,提取时间30min及60rain时原花青素溶出量较少,90~180min时原花青素溶出量大,其中
120
rain提取液的吸光度0.756为最大,但提取液的吸光度
与90min及180min均差异不显著。一般植物材料中原花青素的提取随时间的延长,提取率增大,但时间过长提取液中原花青素的分解而逐渐下降,如木槿花、荔枝皮原花青素的提取一。叫,而180min提取阴香花原花青素提取液的吸光度较90min的吸光度无显著差异,表明其稳定性较高。
2.4
差,吸光度与前2比例的差异显著(P<0.05)。考虑到
丙酮-乙醇3:2及4:1溶液的提取效果较好,且两者差异不显著因,考虑丙酮用量以下试验采用均丙酮一乙醇为3:2比例的混合液对提取原花青素进行提取。
2.2
pH值对提取效果的影响
由图5可以看出,溶液pH1提取的提取液的吸光度
丙酮一乙醇混合溶剂体积分数对提取效果的影响由图3可以看出,随丙酮一乙醇混合液体积分数的提
O.730、pH
2的吸光度0.763,相对较高,两者间无显著差
异。pH3~10提取液的吸光度略有下降,pH1l~14内随pH值的升高,提取液的吸光度大幅降低,提取液为黄褐色。结果表明:pH1~2时阴香花原花青素的提取更佳,
高,提取液的吸光度逐渐增大。以60%及70%混合液提取,提取液的吸光度分别为0.715与0.737,两者无显著差
但在弱酸、弱碱条件下也能获得较好的效果,仅强碱条件(pH13~14)对提取极不利,表明阴香花原花青素的
酸碱稳定性较好。
0.8
由图7可以看出,提取液的吸光度随温度升高而增加,当提取温度为50℃时提取效率最高,提取液的吸光
度较加热30、40、60℃提取液的吸光度差异极显著。60℃加热2h提取液的吸光度明显下降,可能是阴香花原花青素的热稳定性较差,加热时间较长使部分溶出的原
o.6l飞
花青素的结构被破坏。温度与阴香花原花青素提取效果的关系与多数文献报道的研究结果接近“21。
2.7
i0.4
0.2
正交试验
0.O
1
2
3
4
5
6
7pH
8
9
lO
1l12
1314
根据单因素试验选择料液比、时间、温度及提取溶
液体积分数四因素三水平L0(34)进行参数优化,结果见表2。由表2看出,各因素对原花青素提取效果的影响,由大到小依次为料液比>提取时间>提取温度>提取溶
图5
Fig.5
EffectofpH
on
pH值对提取效果的影响
theextractionefficiencyofproanthocyanidins
2.5
料液比对提取效果的影响
0.900.75O.60目
液体积分数,各因素与水平的最佳组合为彳2B,C2D,,即
提取温度50℃、提取时间2h、丙酮.乙醇混合液积分数70%、料液Ltl:7.5。
表2
Table2
正交试验设计及结果
寰0.45
飞
O.300.15000
“
l:5
l:7.5
Orthogonalarraydesignandcorrespondingresults
试验号
一
一
一
一
12
l:10
1:12.5
1:15
1:17.5
345
卫l
口一。2
一。。2233
3。23。2
~。2
3
2626
料液比(g/mL)
图6
Fig.6
不同料液比与原花青素提取效果的关系
on
678
3,22
552
Effectofsolid/liquidratio
theextraction
efficiencyof
proanthocyanidins
‰一们吣¨晒啦%¨吣∽2
由图6可以看出,料液比在1:5~1:10间随溶剂用量的增大,提取液的吸光度大幅升高,差异极显著。料液比1:10~1:17.5间提取液吸光度的差值减小,无显著
‘岛岛R
677
63l
399
74O
1
5
差异。虽然料液比小于1:10提取液的吸光度仍有小幅增
大,但溶剂消耗量大幅上升,提取液后续干燥的费用明显加大,因而1:10的料液比更实用。虽然料液比与阴香
Table3
O
,%吣¨们7
表3方差分析结果
theexperimentresultsoforthogonal
花原花青素提取效果的关系与地榆根原花青素提取的料
液比相当“”,但阴香花中含有较多的胶体物质,物料性质与其有明显的区别,70%乙醇溶液以1:10的料液比对阴香花原花青素的提取效果却很差。
2.6
因素
一
Analysisofvariancefor
arrayae蝴gn
偏差平方和
O.02003O.0l0.24O.31
自由度
22228
,&F啪;#值
0.300.420.183.10
4.464.464.464.46
BC
提取温度对提取效果的影响
1.00.8l
o.6
D
误差
2.8
提取次数对提取效果的影响实验
从图8可以看出,经2次及3次浸提原花青素提取率
寰
飞0.4
0.20.O
30
,
分别为89.07%与95.37%,Hp3次提取后物料中绝大部分
原花青素己被提出,而第4及5次提取液的吸光度己很
40
50
60
低,提取获得的原花青素量极少,第5次提取液显色后仅淡红色。经2次及3次提取原花青素的得率分别为8.34%
温度,℃
图7
提取温度与原花青素提取效果的关系
on
Fig.7
Effectofextractiontemperature
the
extractionefficiencyof
及9.02%,全部5次提取原花青素的累计得率达9.53%,表明阴香花原花青素经2~3次浸提即可。
proanthocyanidins
※工艺技术
食品科学
2014,V01.3S,No.02
119
110ll啦!00
10
篓90
湖9立
型80
盐
8樱
母嘛70
760
6
2
3
4
5
提取次数
图8
提取次敷与原花青素的提取率及得率的关系
Flg.8翻瞻ctof翻蛐匝berof砖p删a由翻啦哪晦蚰therecoveryand
content
ofproanthocya蛐in
driedflowersofC/nnamomumburmann//
3
讨论
3.1
阴香花原花青素提取的工艺参数
.经单因素和正交试验表明,阴香花原花青素提取的最佳条件为温度50℃、时间2h、提取液为70%丙酮和
70%乙醇3:2混合液(pH2)、料液比1:7.5,2次提取原花青素的提取率达90%。
3.2
丙酮作为阴香花原花青素提取的有效溶剂目前植物活性成分提取主要用乙醇溶液为提取液。
但阴香花物料以70%以下乙醇溶液浸泡呈黏性胶体,不能固液分离,而无水乙醇对原花青素的提取效果很差,故阴香花原花青素难以乙醇为溶剂提取。研究表明70%丙酮溶液及60%的丙酮一乙醇混合液(混合液由70%丙酮:70%乙醇按3:2比例组成)提取原花青素的效果好,表明丙酮提取对原花青素的作用大。
3.3
阴香花原花青素的开发潜力
原花青素是高效自由基清除与抗氧化活性13,13]的天然
产物,具有增强免疫、抗菌、抗衰老、降低血浆胆固醇等多文献的医疗保健作用n舢221,己在功能性食品与保健品行业大量使用。阴香花原花青素的含量达9.37%,经2
次及3次提取原花青素的得率分别为8.34%及9.02%,而木槿花、蓝莓叶的原花青素分别为2.63%及4.17%阳鲫。植物花中均含有多种活性成分,可以推测阴香花除原花青素
外,还有多种活性物质。另外,阴香为华南沿海省、区乡土常绿树种且花产量大、不用精细栽植管理,又系废弃的自然资源,以阴香花开发具有医疗保健功能的天然活性物质具一定的潜力。
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张镜, 叶春飞, ZHANG Jing, YE Chun-fei嘉应学院生命科学学院,广东梅州,514015食品科学Food Science2014,35(2)
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