花青素的提取及纯化
一、花青素
• 花青素是一种水溶性色素，可以随着细胞液的酸碱改变颜色，细胞液 呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝。 • 花青素在欧洲，被称为“口服的皮肤化妆品”，可防止皮肤皱纹的提 早生成，它不但能防止皮肤皱纹的提早生成，更能补充营养及消除体 内有害的自由基。 • 现已知的花青素有20多种，主要存在于植物中的有：天竺葵色素、矢 本菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素及锦葵色素。 • 花青素具有不稳定性，易溶于水和乙醇、甲醇等醇类化合物，在pH不 大于3的酸性条件下稳定。不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂，遇醋酸铅试 剂会沉淀，并能被活性炭吸附，其颜色随pH值的变化而变化，pH<7呈 红色，pH在7～8时呈紫色，pH>11时呈蓝色。植物花青素多采用酸性 的甲醇、乙醇、水等极性溶剂提取。
三、花青素的纯化
• 1.纸层析( paper chromatograph ,PC) • 花青素传统纯化方法是纸色谱,该方法具有快速、设备简单等优点。常 用的展开剂有 V (丁醇) : V (酸) :V(水)=4 ∶1 ∶5 , V (正丁醇) ∶V (2mol/L HCl) = 1 ∶1 , V (浓HCl) ∶V (水) = 3 ∶97 , V (乙酸) ∶V (浓HCl) ∶V (水) = 15∶3 ∶82 ,1 %盐酸等, • 可采用单向或者双向、上行或者下行方式进行展开,展开后剪下色斑,以 酸化甲(乙) 醇洗涤、浓缩,即可得到样品。
• 3.抗辐射 • 花青素还具有抗辐射的作用，花青素颜色因PH值不同会 发生变化，大部分花青素具有良好的光、热、PH值稳定 性，对于白领或是长期处于日晒、电辐射环境中的人群， 花青素的功效可是不可或缺的。 • 4.预防癌症 • 花青素清除自由基的功效，亦可让癌细胞无法顺利扩散， 借此保护更多健康的细胞免于被癌细胞侵蚀。 • 5.增进视力 • 医学临床报告显示蓝莓中的花青素可促进视网膜细胞中 视紫质的再生成，可预防重度近视及视网膜剥离，并可 增进视力。
• 3、吸附 • 用遮光纸将锥形瓶包裹，加入处理好的树脂，加入浓缩液混合，适当搅 拌，吸附4小时，过滤，滤液弃去；树脂用水反复冲洗，冲洗液用高锰 酸钾试液检测不变色即可。 • 4、洗脱 • 将完成吸附的树脂装入层析柱中，层析柱中应事先装入适量水以防装柱 过程中产生气泡，装柱后将水放至液面与树脂平齐，然后用30%酒精缓 缓洗脱，收集洗脱液颜色变淡即可。 • 5、减压蒸馏干燥 • 将旋转蒸发器的旋转瓶取下空瓶称重记录数据；将洗脱液注入瓶中，先 于40℃，0.1MPa下回收乙醇，逐步提高温度至80℃，待旋转瓶内水分蒸 发至干。将旋转瓶取下，称重，用减重法计算花青素提取率，用勺子将 产品刮出即得。 • 花青素提取率 = （蒸干后的瓶重-蒸发前的瓶重）/花瓣取样量
四、花青素的作用
• 1.口服的化妆品 • 花青素在欧洲，被称为“口服的皮肤化妆品”，可防止 皮肤皱纹的提早生成，它不但能防止皮肤皱纹的提早生 成，更能补充营养及消除体内有害的自由基。 • 2.防晒 • 花青素是天然的阳光遮盖物，能够阻止紫外线侵害皮肤。 在实验中发现，太阳可以杀死人类 50% 的皮肤细胞。但 是如果用花青素加以保护，则大约有 85% 的皮肤细胞可 以幸免于死。
• 工艺流程
• 将需要萃取的植物粉碎，称取约300—700g装入萃取器（6）中，用CO2反复 冲洗设备以排除空气。操作时先打开阀（12）及气瓶阀门进气，再启动高压 阀（4）升压，当压力升到预定压力时再调节减压阀（9），调整好分离器 （7）内的分离压力，然后打开放空阀（10）接转子流量计测流量通过调节 各个阀门，使萃取压力、分离压力及萃取过程中通过CO2流量均稳定在所需 操作条件，半闭阀门（10），打开阀门（11）进行全循环流程操作，萃取过 程中从放油阀（8）把萃取液提出。 • 总之，SFE技术基本工艺流程为： 原料经除杂、粉碎或轧片等一系列预处理 后装入萃取器中。系统冲入超临界流体并加压。物料在SCF作用下，可溶成 分进入SCF相。流出萃取器的SCF相经减压、凋温或吸附作用，可选择性地从 SCF相分离出萃取物的各组分，SCF再经调温和压缩回到萃取器循环使用。 SC—CO2萃取工艺流程由萃取和分离两大部分组成。在特定的温度和压力下， 使原料同SC—CO2 流体充分接触，达到平衡后，再通过温度和压力的变化， 使萃取物同溶剂SC—CO2分离，SC-CO2循环使用。整个工艺过程可以是连续 的、半连续的或间歇的。
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• 花青素的初步分离提取 • 3.超临界流体萃取技术（二氧化碳为流体） • 超临界流体萃取（SFE，简称超临界萃取）是一种 将超临界流体作为萃取剂，把一种成分（萃取物）从混 合物（基质）中分离出来的技术。二氧化碳（CO2）是 最常用的超临界流体。 • 优点：a、萃取率高，可以低温操作 b、溶剂无残留，不污染环境 c、作为超临界流体的CO2易得，萃取能耗低
花青素的稳定性影响因素 • 结构 ① C3羟基可使分子变得不稳定，C5上有 羟基或C4发生取代都可使颜色趋于稳 定。 ②糖苷的形成也影响花色苷的稳定性。 ③花色苷的酰基化显著增加其在微酸性至 中性介质中的稳定性。
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二、花青素提取纯化具体方法
1.有机溶剂萃取法
这是目前国内外广泛使用的提取方法，多数选择甲 醇、乙醇、丙酮或它们的混合溶剂对材料中的花青 素进行溶解过滤，通过酸或碱调节溶液酸碱度萃取 滤液中的花青素。 该方法原理简单，对设备要求较低，不足之 处是大多数有机溶剂毒副作用大且产物提取 率低。
超临界流体萃取分离过程的原理是超临界流体对脂肪 酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯等具有特殊溶解作用， 利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力 和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界 状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择 性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取 出来 张树宝等人 ( 2006) 对超临界 CO 2 提取大花葵中 花青素的最佳工艺进行了研究, 萃取压力为 25M Pa 、 萃取温度为 60 e 、 萃取时间为 45 min,物料 比为1:25 时萃取率最高。
• 富含花青素的食品很多，在饮品方面，紫娟茶是一个很不错的选择。 这是一种珍稀茶树品种，是云南大叶群体茶树品种中的一种特异品 种，由云南茶科所专业技术人员历经十余代选育繁殖而得，因具有 紫茎、紫叶、紫芽的独特品貌，故取名为“紫娟”。每100g紫娟中 含有3黑枸杞，被称为“花青素之王”，其含量超过蓝莓，是 目前含花青素最多的野生植物，对人体有很大好处。 • 2.蓝莓，花青素在欧洲，被称为“口服的皮肤化妆品”尤 其蓝莓花青素，营养皮肤，增强皮肤免疫力，应对各种 过敏性症状。 • 此外，花青素还大量存在于葡萄籽、紫甘蓝、茄子皮、 紫薯、葡萄皮、血橙、红球甘蓝、樱桃、红橙、红莓、 草莓、桑葚、山楂皮、紫苏、 黑(红)米、等食物中。 这些食物的颜色为深红色、艳红色、蓝紫色、玫瑰花、 紫色、淡紫色，并且颜色越深含量越高。
• 6.改善睡眠 • 花青素具有强力抗氧化和抗过敏功能，能穿越血脑屏障， 可保护脑神经不被氧化，能稳定脑组织功能，保护大脑 不受有害化学物质和毒素的伤害。 • 7.抗过敏 • 缓解花粉病和其它过敏症，具有调节体液免疫的作用， 改善过敏体质。 • 8.预防心脑血管疾病 • 花青素能够改善血液循环，恢复失去的微血管功效，加 强脆弱的血管，因而是血管更具弹性。原花青素被称为 “动脉粥样硬化的解毒药”。
2.大孔吸附树脂法
• 四、实验步骤 • 1、花青素的粗提取 • 将杜鹃花100g捣碎，加提取剂（丙酮-水，7:3，v/v）200ml，,50℃浸泡提 取30mim，间断搅拌，然后过滤取滤液，滤渣用少量水冲洗，合并滤洗 液，减压浓缩回收丙酮，浓缩液待下步处理。 • 2、D101大孔吸附树脂的预处理（脱除致孔剂） • 取树脂20g置烧杯，用95%酒精25ml浸泡4h，过滤，滤液回收酒精，树脂 再用酒精浸泡4小时，取少量浸泡液滴入水中观察有无浑浊，如有浑浊分 离树脂再用酒精浸泡，直至浸泡液滴入水中无浑浊，树脂用纯化水冲洗 至无酒精气味备用。
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2.水溶液提取法
• 该方法一般在常压或高压下用热水浸泡含花青 素的原材料，然后用非极性大孔树脂进行吸附； 或直接使用脱氧热水提取，再采用超滤或反渗 透经浓缩得到粗提物 • 陆国权等 研究表明，提取脚板薯花青素的最佳 方法是：以0．5％ 硫酸溶液作浸提剂，并使其 pH44．0，在6O℃下加热60 min。 • 设备简单，无污染，产品无毒但纯度低。