CN106046079A - 一种从紫薯中快速分离制备芍药色素‑3‑咖啡酰槐糖苷‑5‑葡萄糖苷的方法 - Google Patents

一种从紫薯中快速分离制备芍药色素‑3‑咖啡酰槐糖苷‑5‑葡萄糖苷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种从紫甘薯中快速分离制备芍药色素‑3‑咖啡酰槐糖苷‑5‑葡萄糖苷的方法。具体操作如下：将紫薯洗净、切片、烘干、超微粉碎；酶‑微波辅助提取；离心分离，得到浸提液；浸提液经Fe3O4纳米粒子纯化，先用去离子水洗脱，再用乙醇洗脱，将收集的乙醇洗脱液通过纳滤膜浓缩，回收乙醇，进行真空冷冻干燥得到紫薯花青素粉末；再用制备型液相分离得到芍药色素‑3‑咖啡酰槐糖苷‑5‑葡萄糖苷。本发明采用的提取剂是水，环境友好，且用酶‑微波辅助提取，纯化采用Fe3O4纳米粒子，大大提高了提取率并缩短了提取时间，唯一的试剂乙醇可以通过纳滤膜回收并循环使用；并基于制备液相色谱技术快速制备芍药色素‑3‑咖啡酰槐糖苷‑5‑葡萄糖苷单体。

Description

一种从紫薯中快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡 萄糖苷的方法
技术领域
本发明属于食品功能性天然产物快速分离纯化技术领域，具体涉及一种从紫薯中快速分离制备花青素及芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法。
背景技术
紫薯又叫黑薯，薯肉呈紫色至深紫色。紫薯中含有丰富的蛋白质，18种易被人体消化和吸收的氨基酸，维生素C、A等8种维生素和磷、铁等10多种天然矿物质元素。其中铁和硒含量丰富，而硒和铁是人体抗疲劳、抗衰老、补血的必要元素，特别是硒被称为“抗癌大王”。同时，紫薯富含纤维素，可促进肠胃蠕动，改善消化道环境，防止胃肠道疾病的发生。紫薯还是花青素的主要原料之一，花青素被誉为继水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质之后的第七大必需营养素，是一种有机活性抗氧化物，具有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、降血脂、提高免疫力等多种功效。
花青素，又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属类黄酮化合物，也是植物花瓣中的主要呈色物质。近年来，国内外对花青素的生理功能进行了大量的研究，且取得了丰硕的研究成果。研究发现，经常食用花青素可明显改善视力、缓解肝功能障碍、抑制肿瘤活性、减缓老年斑的沉积，而且具有抗氧化延缓衰老的功能。同时，花青素还是一种较为安全的天然色素。大量开发花青素单体，不仅可满足人们对其作为药物、化妆品及保健食品的需求，而且可替代对人体有害的人工合成色素的使用。
花青素单体的提取和纯化是色素生产中的重要环节，国内外已知的方法很多，但是，这些方法提取时间较长，效益不高，且基本提取的都是花青素混合物。从紫薯中提取芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷单体的相关消息国内还未见报道。
发明内容
为了从紫薯中快速分离制备得到芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷单体，本发明提供一种利用酶-微波辅助提取紫薯花青素，并用Fe3O4纳米粒子进行纯化，利用制备型液相色谱分离得到目标物的方法。
从紫薯中快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法的操作步骤如下：
（1）将紫薯洗净、切片、烘干、超微粉碎，得到粒径200目以下的紫薯粉；
（2）按质量体积比1g:20～30 ml将紫薯粉用含有纤维素酶的提取液微波浸提，得到浸提液；
（3）将浸提液离心分离，经10KDa的微滤膜过滤，去除纤维素酶和其它大分子量杂质，得到花青素水提液；
（4）按体积质量体积比20～30 ml：1g在花青素水提液中加入四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子，将吸附有花青素的四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子吸出，先用纯净水洗脱，再用乙醇洗脱，洗脱液即为花青素的纯化液；
（5）用纳滤膜浓缩纯化液，得到体积浓缩至纯化液体积的1/15的浓缩液，并回收乙醇；
（6）真空冷冻干燥，得到花青素含量为50%～70%的紫红色的紫薯花青素粉末；
（7）将紫薯花青素粉末采用制备型高效液相色谱仪分离，得到纯度为80%～99.5%的紫红色的芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷。
进一步限定的技术方案如下：
步骤（2）中所述浸提液为在100ml的水中加入20～30 ml浓度1%的柠檬酸溶液和0.05～0.1g纤维素酶混合均匀制成，pH值为4.5～5.5。
步骤（2）中所述微波浸提条件：温度40～55℃、微波功率500～700W、浸提0.5～1.0h。
步骤（3）中所述离心为碟片离心分离。
步骤（4）中在磁力搅拌转速100～1000r/min、时间0.5～4.0h条件下，花青素水提液中的大部分花青素被四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子吸附；先用纯净水洗脱四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子表面不被其吸附的物质，再用体积分数为65%～95%乙醇洗脱。
步骤（5）中所述纳滤膜为截留分子量为200～300Da的纳滤膜。
步骤（5）中的浓缩条件：浓缩压力为0.8MPa、温度20～45℃。
步骤（6）中的冷冻干燥条件：真空度为0.05～0.1MPa、冷冻干燥温度-20～-40℃。
步骤（7）中，所述制备型高效液相色谱仪所用的分离柱为C18柱，流动相A为体积浓度为0.5%的三氟乙酸，流动相B为100%的乙腈，梯度混合洗脱，50～60min内乙腈的体积浓度由10%升至40%。
本发明的有益技术效果主要体现在以下几个方面：
（1）对环境无污染
本发明采用的提取剂是水，整个提取过程无污染的化学试剂；纯化采用Fe3O4纳米粒子，唯一的试剂乙醇可以通过纳滤膜回收并循环使用。该方法能有效地节省能源消耗并减少对环境的污染。
（2）有效的保护花青素的稳定性
在整个提取、纯化过程中，采用中温（40～60℃）烘干、中温（40～55℃）提取；碟片离心除淀粉等；Fe3O4纳米粒子纯化；纳滤回收乙醇；冷冻干燥法干燥，条件温和，最大程度地保证花青素不被破坏。
（3）酶-微波辅助提取
采用酶-微波辅助提取的方法，不仅能有效的去除紫薯中的纤维素，还能有效缩短提取时间，提高提取率。
（4）纯化工艺采用膜分离技术
本发明采用纳滤膜分离回收乙醇，不仅可以浓缩，而且技术能耗小，安全有效，工艺简单，操作也方便，自动化比较强。
（5）Fe3O4纳米粒子纯化
四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子能快速吸附小分子的花青素，而不吸附大分子的多糖、淀粉、蛋白质等；用乙醇洗脱时，分离效果较好；且重复利用率高。
（6）制备型液相色谱分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷单体
用制备型液相色谱分离，不仅方便高效，且分离效果很好。
附图说明
图1为分离纯化所得芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷单体液相色谱图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地描述。
实施例1
利用紫薯快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法的具体操作步骤如下：
（1）去杂、清洗：将紫薯去除泥垢和杂须，清洗干净；
（2）切片：将紫薯切成薄片（长度2cm，宽度2cm，厚度<1mm）；
（3）烘干：将切好的紫薯置于40℃条件下烘干；
（4）超微粉碎：先用中药粉碎机将烘好的紫薯预粉碎，再用超微粉碎机粉碎至粒径200目以下；
（5） 提取
每100g紫薯粉用含有纤维素酶的2L的提取液微波浸提，在温度40℃、微波功率500W条件下，浸提0.5h得到浸提液；浸提液为在100ml的水中加入20ml浓度1%的柠檬酸溶液和0.05g纤维素酶混合均匀制成。
（6）离心分离
采用碟片式离心机，在8000转/分钟下，将提取液进行固液分离，以除去淀粉、纤维素、皮渣，得到上清液，经10KDa的微滤膜过滤，去除纤维素酶和其它大分子量杂质，得到花青素水提液。
（7）Fe3O4纳米粒子纯化花青素
在20ml花青素水提液中加入1g四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子，在转速450r/min下，磁力搅拌2.0h，直到大部分花青素被Fe3O4纳米粒子吸附。再用磁铁将吸附有花青素的四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子吸出，先用纯净水洗脱四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子表面不被其吸附的物质，再用90%的乙醇洗脱，洗脱液即为花青素纯化液；
（8）纳滤浓缩：将花青素纯化液通过截留分子量为200Da的纳滤膜浓缩，浓缩压力0.8MPa、温度25℃，使体积浓缩到纯化液体积的1/15，并回收乙醇；
（9）真空冷冻干燥：将浓缩液进行预冷冻，然后放入真空冷冻干燥机中，在真空度0.05MPa、冷冻干燥温度-20℃条件下，冷冻干燥至水分含量≤5%，获得紫红色粉末，即为紫薯花青素粉末；所述紫薯花青素粉末中花青素含量达到50%；
（10）芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的制备：用制备型液相色谱分离得到纯度为99.0%（如图1所示）的芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷。所用的分离柱为C18柱，流动相A为体积浓度为0.5%的三氟乙酸，流动相B为100%的乙腈，梯度混合洗脱，50min内乙腈浓度由10%升至40%（V/V）。
实施例2
利用紫薯快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法的具体操作步骤如下：
（1）去杂、清洗：将紫薯去除泥垢和杂须，清洗干净；
（2）切片：将紫薯切成薄片（厚度<1mm）；
（3）烘干：将切好的紫薯置于60℃条件下烘干；
（4）超微粉碎：先用中药粉碎机将烘好的紫薯预粉碎，再用超微粉碎机粉碎至粒径200目以下；
（5） 提取
每100g紫薯粉用含有纤维素酶的3L的提取液微波浸提，在温度55℃、微波功率700W条件下，浸提1.0h得到浸提液；浸提液为在100ml的水中加入20ml浓度1%的柠檬酸溶液和0.05g纤维素酶混合均匀制成。
（6）离心分离：采用碟片式离心机，在10000转/分钟下，将提取液进行固液分离，以除去淀粉、纤维素、皮渣，得到上清液，经10KDa的微滤膜过滤，去除纤维素酶和其它大分子量杂质，得到花青素水提液。
（7）Fe3O4纳米粒子纯化花青素：在30ml花青素水提液中加入1g四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子，在1000r/min下，磁力搅拌2.0h，直到大部分花青素被四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子吸附。再用磁铁将吸附有花青素的Fe3O4纳米粒子吸出，先用纯净水洗脱四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子表面不被其吸附的物质，再用65%的乙醇洗脱，洗脱液即为花青素纯化液；
（8）纳滤浓缩：将花青素纯化液通过截留分子量为300Da的纳滤膜浓缩，浓缩压力0.8MPa，温度35℃，使体积浓缩到纯化液体积的1/15，并回收乙醇；
（9）真空冷冻干燥：将浓缩液进行预冷冻，然后放入真空冷冻干燥机中，在真空度0.1MPa、冷冻干燥温度-40℃条件下，冷冻干燥至水分含量≤5%，获得紫红色粉末，即为紫薯花青素粉末；所述花青素粉末中花青素含量达到70%；
（10）芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的制备：用制备型液相色谱分离得到纯度为98.5%的芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷。所用的分离柱为C18柱，流动相A为体积浓度为0.5%的三氟乙酸，流动相B为100%的乙腈，梯度混合洗脱，60min内乙腈浓度由10%升至40%（V/V）。

Claims (9)

1.从紫薯中快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法，其特征在于操作步骤如下：
（1）将紫薯洗净、切片、烘干、超微粉碎，得到粒径200目以下的紫薯粉；
（2）按质量体积比1g:20～30 ml将紫薯粉用含有纤维素酶的提取液微波浸提，得到浸提液；
（3）将浸提液离心分离，经10KDa的微滤膜过滤，去除纤维素酶和其它大分子量杂质，得到花青素水提液；
（4）按体积质量体积比20～30 ml：1g在花青素水提液中加入四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子，将吸附有花青素的四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子吸出，先用纯净水洗脱，再用乙醇洗脱，洗脱液即为花青素的纯化液；
（5）用纳滤膜浓缩纯化液，得到体积浓缩至纯化液体积的1/15的浓缩液，并回收乙醇；
（6）真空冷冻干燥，得到花青素含量为50%～70%的紫红色的紫薯花青素粉末；
（7）将紫薯花青素粉末采用制备型高效液相色谱仪分离，得到纯度为80%～99.5%的紫红色的芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷。
2.根据权利要求1所述的从紫薯中快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法，其特征在于：步骤（2）中所述浸提液为在100ml的水中加入20～30 ml浓度1%的柠檬酸溶液和0.05～0.1g纤维素酶混合均匀制成，pH值为4.5～5.5。
3.根据权利要求1所述的从紫薯中快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法，其特征在于：步骤（2）中所述微波浸提条件：温度40～55℃、微波功率500～700W、浸提0.5～1.0h。
4.根据权利要求1所述的从紫薯中快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法，其特征在于：步骤（3）中所述离心为碟片离心分离。
5.根据权利要求1所述的从紫薯中快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法，其特征在于：步骤（4）中在磁力搅拌转速100～1000r/min、时间0.5～4.0h条件下，花青素水提液中的大部分花青素被四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子吸附；先用纯净水洗脱四氧化三铁（Fe3O4）纳米粒子表面不被其吸附的物质，再用体积分数为65%～95%乙醇洗脱。
6.根据权利要求1所述的从紫薯中快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法，其特征在于：步骤（5）中所述纳滤膜为截留分子量为200～300Da的纳滤膜。
7.根据权利要求1所述的从紫薯中快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法，其特征在于：步骤（5）中的浓缩条件：浓缩压力为0.8MPa、温度20～45℃。
8.根据权利要求1所述的从紫薯中快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法，其特征在于：步骤（6）中的冷冻干燥条件：真空度为0.05～0.1MPa、冷冻干燥温度-20～-40℃。
9.根据权利要求1所述的从紫薯中快速分离制备芍药色素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷的方法，其特征在于：步骤（7）中，所述制备型高效液相色谱仪所用的分离柱为C18柱，流动相A为体积浓度为0.5%的三氟乙酸，流动相B为100%的乙腈，梯度混合洗脱，50～60min内乙腈的体积浓度由10%升至40%。
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CN109134414B (zh) * 2018-08-31 2020-07-28 江苏师范大学 一种用戊二醛改性磁性壳聚糖纳米颗粒分离紫薯花青素的方法
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