题 目： 生化分离工程实验 姓 名： 司 仿 学 号： 100820042 学 院： 生物科学与工程学院 专 业： 发酵工程 年 级： 2010 指导教师： 陈剑锋

2010年12月12日 《生化分离工程实验》——栀子黄色素的提取、纯化和测定 1

一、实验目的 1. 了解栀子油活性成分的CO2超临界脱除和有机溶剂脱除工艺的异同点。 2. 了解栀子黄色素的乙醇提取和水提取工艺的异同点。 3. 掌握栀子黄色素成分的分离纯化原理。 4. 掌握栀子黄色素成分的含量测定方法。 5. 了解栀子黄色素成分的稳定性测定方法。

二、实验基础 栀子黄色素是从栀子果实中提取的自然界唯一存在的水溶性类胡萝卜素类天然色素，主要成分是藏花素和藏花酸，成品中还可能存有熊果酸等三帖酸成分、栀子苷和绿原酸。粗加工的栀子黄色素往往因为在保藏或使用过程发生褪色或绿变，其主要原因是色素中大量栀子苷和绿原酸的存在，实践证明，如果能够把色素的OD238/440比值降低到0.4以下，即能够较好的解决这一问题。栀子黄色素在欧美、日本等发达国家颇受欢迎，国际需求量以年均10%的速度在增长。2000年日本的需求量为320 t，在日本天然色素市场中排位第4，栀子黄色素（A238/A440 ≤ 0.40）的售价为4500日元/kg。 本实验通过对高色价栀子黄色素的提取工艺及其稳定性进行系统研究，旨在培养学生的实验设计和解决实际难题的能力。为开发利用天然色素新资源--栀子植物提供参考依据。

三、实验材料和仪器 1 材料与方法 1.1 材料与仪器 栀子鲜果购自福建省福鼎市医药公司。藏花素标准品（纯度99%），美国Sigma公司。栀子黄色素标准品（色价E1%1cm = 258.33/mg，A238/A440 ≤ 0.38，A320/A440 ≤ 0.12），福州大学中药现代化工程研究室通过层析方式制备。栀子苷、绿原酸和熊果酸标准品（批号分别为0749-200410、0753-200212和0742-200415，纯度均 ≥ 99%），中国药品生物制品检定所。 乙醇、盐酸、硫酸、氢氧化钠、过氧化氢等，均为分析纯，购自广东西陇化工厂。95%食用酒精，市售产品。 UV-1700型紫外分光光度计，日本津岛公司；HH-4型数显恒温水浴锅，国华电器有限公司。

四、实验方法 1 栀子黄色素的乙醇提取或自来水提取 秋季收获的栀子鲜果 → 迅速干燥进行降低水分和钝化酶活处理 → 机械脱壳 → 果仁破碎至24目左右 → CO2超临界脱油或有机溶剂脱油 → 加入6倍量50％乙醇溶液或者自来水于75℃浸提120 min → 10000 r/min离心过滤除杂 → 滤液取样测定栀子黄色素、栀子苷、绿原酸含量 → 滤液经真空浓缩脱醇 → 喷雾干燥成粉（工业化生产）或冷冻干燥成粉（实验室制备） → 色素粉末粗品 → 分装胶囊后于4℃保存，用于后续栀子黄色素的大孔吸附树脂富集纯化、理化性质评价和 2

稳定性测定。 2.1 栀子黄色素的大孔吸附树脂静态富集纯化 称取HZ801大孔吸附树脂30 ml，10%色素粗品水溶液100 ml → 置于摇床中，100 rpm下室温振荡吸附4 h，每隔0.5 h取样测定其上清液中栀子黄色素、栀子苷含量，绘制各组分的吸附时变曲线（饱和吸附量以30 mg/ml计）。 吸附色素的HZ801大孔吸附树脂 → 加入3倍量的50％乙醇溶液，置于摇床中，100 rpm下室温振荡解吸4 h → 每隔0.5 h取样测定其上清液中栀子黄色素、栀子苷含量，绘制各组分的解吸时变曲线。 收集富含栀子黄色素部分 → 收集液经真空浓缩脱醇（60～70℃，-0.095 Mpa）至1/10体积 → 喷雾干燥成粉（工业化生产）或冷冻干燥成粉（实验室制备）。 2.2 栀子黄色素的大孔吸附树脂动态富集纯化 称取HZ801大孔吸附树脂15 ml置于玻璃层析柱中 → 10%色素粗品水溶液100 ml以1.0 BV/h流速上柱，每隔0.5 h取样测定其上清液中栀子黄色素、栀子苷含量，绘制各组分的吸附时变曲线（饱和吸附量以30 mg色素/ml计）。 吸附色素的HZ801大孔吸附树脂 → 先用2 BV去离子水冲去树脂颗粒间的残留液 → 再用3倍量的50％乙醇溶液，以3~4 BV/h流速洗脱 → 每隔5 min取样测定其上清液中栀子黄色素、栀子苷含量，绘制各组分的解吸时变曲线。 收集富含栀子黄色素部分 → 收集液经真空浓缩脱醇（60～70℃，-0.095 Mpa）至1/10体积 → 喷雾干燥成粉（工业化生产）或冷冻干燥成粉（实验室制备）。 3 栀子黄色素的吸收光谱及色素成分的测定 室温下，将栀子黄色素粉末产品溶于水配成一定浓度的栀子黄色素水溶液，用分光光度计在200～600 nm波长范围内进行扫描，进行吸收峰实验，结果示于图。 栀子黄色素的A238/A440值和A320/A440值采用紫外分光光度计测定。配制1%的栀子黄色素溶液，稀释至一定浓度后，用1 cm光径的比色皿，在紫外分光光度计上扫描，测定440 nm、320 nm和238 nm波长处的吸光度值，计算A238/A440值和A320/A440值，色价用E1%1cm表示。 4 栀子黄色素理化性质和稳定性测定 定量取色素粉末产品，按食品添加剂栀子黄（GB7912-2005）标准所述方法，测定水溶性、A238/A440和A320/A440值（E1％1cm表示）等理化指标和在光、热、氧化剂、还原剂、酸、碱、金属离子、食品添加剂条件下的稳定性指标。 4.1 pH值对色素稳定性的影响 室温下，用不同缓冲溶液控制溶液的pH值，配制一系列相同色素浓度的栀子黄溶液，分光光度计分别测定其吸光度，结果示于表。 4.2 温度对色素稳定性的影响 取10 mL相同色素浓度、相同pH值的溶液（1%的栀子黄色素溶液、pH 4～6），分别于4～100℃恒温水浴保存6 h后测定其吸光度，结果示于表。 4.3 氧化剂对色素稳定性的影响 3

室温下，取20 mL相同色素浓度的溶液（1%的栀子黄色素溶液），分别加入不同浓度的30%过氧化氢，在室内光源照射下放置，定期测定吸光度。

五、实验数据处理与分析 GYP（mg/ml）＝（OD440×稀释倍数）/55.736 GP（mg/ml）=（OD238×稀释倍数）/30.819 1 栀子黄色素的大孔吸附树脂静态富集纯化 1.1 栀子黄色素及栀子苷的静态吸附 表1 静态吸附数据记录及处理 时间/h 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

GP 稀释倍数 2000 2000 1000 1000 1000 500 A238 0.254 0.212 0.416 0.390 0.352 0.741 GP mg/ml 16.48 13.75 13.50 12.65 11.42 12.02

GYP 稀释倍数 1000 500 500 500 500 250 A440 0.158 0.289 0.234 0.196 0.161 0.250 GYP mg/ml 2.83 2.59 2.10 1.76 1.44 1.12 时间/h 3.00 3.50 4.00 4.50 5.50 6.00

GP 稀释倍数 500 500 500 500 500 500 A238 0.711 0.685 0.670 0.630 0.610 0.610 GP mg/ml 11.53 11.11 10.87 10.22 9.90 9.90

GYP 稀释倍数 250 100 100 100 50 50 A440 0.214 0.409 0.350 0.270 0.426 0.383 GYP mg/ml 0.96 0.73 0.62 0.48 0.38 0.34

0.03.06.09.012.015.018.00.01.02.03.04.05.06.0时间/hGP mg/ml0.00.51.01.52.02.53.03.5GYP mg/mlGPGYP

图1 GP及GYP的静态吸附曲线 静态吸附工艺计算： GP静态吸附量=(C吸附前-C吸附后)×V样液/V树脂=(16.48-9.90)×100/30=21.93 mg/mL树脂 GYP静态吸附量=(C吸附前-C吸附后)×V样液/V树脂=(2.83-0.34)×100/30=8.30mg/mL树脂 1.2 栀子黄色素及栀子苷的静态解吸 表2 静态解吸数据记录及处理 时间/h 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 4

GP 稀释倍数 100 200 300 400 500 500 500 500 500 500 A238 0.773 0.639 0.576 0.574 0.502 0.494 0.498 0.530 0.541 0.506 GP mg/ml 2.51 4.15 5.61 7.45 8.13 8.00 8.07 8.61 8.76 8.21

GYP 稀释倍数 50 50 50 100 500 500 500 500 500 500 A440 0.124 0.247 0.316 0.714 0.155 0.150 0.135 0.155 0.158 0.150 GYP mg/ml 0.11 0.21 0.28 1.29 1.41 1.35 1.28 1.39 1.42 1.34

0.02.04.06.08.010.00.01.02.03.04.05.0时间/hGP mg/ml0.00.51.01.52.0

GYP mg/ml

GPGYP

图2 GP及GYP的静态解吸曲线 静态解吸工艺计算： GP静态解吸率=(C解吸后-C解吸前)×V解吸液/V树脂/树脂吸附量×100% =(8.21-2.51)×90/30/21.93×100%=78.00% GYP静态解吸率=(C解吸后-C解吸前)×V解吸液/V树脂/树脂吸附量×100% =(1.34-0.11)×90/30/8.30×100%=44.50% 2 栀子黄色素及栀子苷的大孔吸附树脂动态富集纯化 2.1 栀子黄色素及栀子苷的动态吸附 表3 动态吸附数据记录及处理 时间/h 0.5 1 1.5 2 2.5 3 4

GP 稀释倍数 50 50 100 100 100 200 1000 A238 0.224 0.250 0.281 0.390 0.744 0.602 0.598 GP mg/ml 0.36 0.41 0.91 1.27 2.41 3.90 19.43

GYP 稀释倍数 1 50 50 50 50 50 50 A440 0.150 0.105 0.170 0.174 0.190 0.174 0.182 GYP mg/ml 0.002 0.09 0.15 0.16 0.17 0.16 0.16 时间/h 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5