史玉敏，陳洪國，嚴 恒

(1.咸寧學院 化學與生命科學院，湖北 咸寧 437000;2.湖北省商品質(zhì)量監(jiān)督管理站，湖北 武漢 430032)

丹桂中花青素提取工藝的優(yōu)化*

史玉敏1，陳洪國1，嚴 恒2

(1.咸寧學院 化學與生命科學院，湖北 咸寧 437000;2.湖北省商品質(zhì)量監(jiān)督管理站，湖北 武漢 430032)

實驗以丹桂為試材，對其提取條件進行了研究，考察了溫度、液料比、乙醇濃度、提取時間對丹桂花中原花青素提取率的影響。實驗結(jié)果表明:在50℃水浴中，以35%乙醇和35%丙酮的混合液作為提取液，用7:1的液料比提取45.2min為桂花花青素的最佳提取工藝。

丹桂;花青素;提取工藝

花青素(anthocyanidin)是一類廣泛存在于植物中的水溶性色素，屬于類黃酮化合物。自然條件下游離的花青素極少見，而常與一個或多個葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖等通過糖苷鍵形成花色苷(anthocyanin)。花色苷是一類具有保健功能的活性成分，大量研究表明:花色苷具有很強的抗氧化作用，可以清除體內(nèi)的自由基，降低氧化酶的活性;降低高血脂大鼠的甘油脂水平，改善高甘油脂脂蛋白的分解代謝;抑制膽固醇吸收，降低低密度脂蛋白膽固醇含量;抗變異、抗腫瘤、抗過敏、保護胃粘膜等多種功能［1－4］。

花青素在植物中廣泛存在，最突出的作用就是使植物呈現(xiàn)五彩繽紛的顏色。在葡萄籽、山楂皮、蘋果、茄子皮、紫薯、玫瑰花、黑(紅)米、牽牛花等都含有大量的花青素［8－11］。另外桂花也是花青素的一種資源，桂花花青素的含量從初期到盛花期不斷升高，到盛花期達到最大值，盛花期后逐漸下降，這種變化趨勢與桂花開花和衰老過程中花瓣的色澤變化一致，表明桂花在開花進程中花瓣色澤深淺的變化是由花瓣色素含量變化所引起的［12］。桂花(Osmanthus fragrans Lour)屬木犀科植物，是中國特有的常綠闊葉灌木或小喬木經(jīng)濟樹種。隨著我國中部崛起戰(zhàn)略的實施，咸寧的桂花資源以其重要的生態(tài)價值和經(jīng)濟價值得到了越來越多的關注。咸寧盛產(chǎn)桂花，名揚華夏，而桂花品種眾多、質(zhì)地優(yōu)良、產(chǎn)量豐富、香濃橫溢，有“中華桂花之鄉(xiāng)”的美譽［13］。據(jù)資料記載桂花中花含芳香物質(zhì)，如γ－癸酸內(nèi)酯、α－紫羅蘭酮、β－紫羅蘭酮、反－芳樟醇氧化物、順－芳樟醇氧化物、芳樟醇、壬醛以及β－水芹烯、橙花醇、二氫－β－紫羅蘭酮等常見化學成分，而且含有花青素［12］、類胡蘿卜素、香豆素、揮發(fā)油等活性成分。，花青素來源于自然界，種類眾多，作用廣泛，毒副作用低，已成為現(xiàn)在抗氧化劑研究及開發(fā)的一大熱點，并將在預防和治療心血管疾病中發(fā)揮越來越大的作用，如果能夠合理地開發(fā)利用，極有經(jīng)濟價值，是具有廣闊發(fā)展前景的植物藥。

本文利用紫光光度計法對丹桂中總原花青素的含量進行了定量?？疾炝藴囟取⒁毫媳取⒁掖紳舛?、提取時間對丹桂花中原花青素提取率的影響，為丹桂花青素最佳提取條件確定提供參考。

一、材料與方法

1.實驗材料、試劑、儀器

材料:選取咸寧學院桂花園內(nèi)盛花期丹桂鮮花;于下午4－5時采摘，帶回實驗室，剝除花梗，去雜質(zhì)，留花瓣進行試驗。

試劑:無水乙醇、丙酮、石油醚(以上試劑均為分析純);

儀器:TU－1810型紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責任有限公司);

2.實驗方法

花青素提取工藝優(yōu)選實驗:選取提取溫度、提取液及其濃度、液料比、提取時間四項不同的因素，單因子逐步優(yōu)化進行提取。通過測定從桂花中提取花青素的提取率，確定桂花花青素的最佳提取工藝［14－16］。

花青素測定方法:采用紫外可見分光光度法［17－18］在波長為530nm處測得吸光值(Abs)，按下式計算花青素的含量:花青素含量(%)=(Absx100x7.2)/(Wx0.366)x100% 其中:100為提取液體積(mL)，W為桂花粉末質(zhì)量(mg)。

二、結(jié)果與討論

1.不同提取溫度對丹桂花青素提取率的影響

實驗結(jié)果:由圖1可知，隨著溫度的升高，在280nm處的OD值漸漸升高，50℃時達到最高，然后隨著溫度的升高而下降。一般來說，冷提的雜質(zhì)少，熱提的效率高。溫度升高，分子運動速度加快，滲透，擴散溶解速度加快。同時，高溫可以引起細胞膜結(jié)構(gòu)的變化，使花青素由丹桂外層細胞轉(zhuǎn)移到溶劑中。因此，隨著提取溫度的升高，原花青素的提取效率也升高。但溫度過高會是原花青素的結(jié)構(gòu)被氧化破壞，從而導致其提取效率也降低。y=ax2+bx+c x(℃)在圖上任意取三點 ，把這三個點代入方程中計算出:a=1/3000;b=2/1500;c=0.3根據(jù)公式( －b/2a，4ac－b2/4a)即(50，0.47)當x=50時，y值最大即提取率最大 。

圖1 不同溫度對原花青素提取率的影響

2.不同提取液及濃度對丹桂花青素提取率的影響

如表1所示:當提取液為35%乙醇和35%丙酮的混合液時，桂花花青素的提取率最高。此外當提取液中含有丙酮溶液時提取率較高，這是因為花青素分子含有多個苯環(huán)和醚鍵，油溶性較強，同時又有大量的羥基連接在分子骨架上，在水中具有很好的溶解性，擁有油水雙溶性的丙酮與之相互匹配，花青素的溶解度增加，提取率提高，但丙酮的沸點為56℃，而最佳提取溫度為55℃，此時大部分丙酮已經(jīng)揮發(fā)，所以用乙醇和丙酮的混合液為提取液效果較好。

表1 不同提取液及濃度對桂花花青素提取率的影響

當乙醇和丙酮的混合液濃度達到一定濃度時，花青素溶解度最大，提取率最高。而后，再增加其濃度，花青素的提取率反而減小。這是由于一些醇溶性雜質(zhì)，親脂性強的成分溶出量增加，這些成分與花青素競爭和乙醇－水分子結(jié)合而引起的。

3.不同液料比對丹桂花青素提取率的影響

實驗結(jié)果:y=ax2+bx+c在圖上任意取三點，把這三個點代入方程中計算出:a=17/8;b=－33/2;c=0.72頂點公式( －b/2a，4ac－b2/4a)即(7.12，0.68)當 x=7.12 時，y值最大即提取率最大。當x取整數(shù)值x=7時，y值最大。

由圖2可知，隨著液料比的增大，在280nm處的OD值逐漸升高，在液料比為7:1時，OD值達到最大，然后隨著液料比的增加而略有下降。料液比實際上是溶劑用量的大小。一般來說，溶劑用量越大，提取率就越大，但是料液比過大會造成溶劑和資源的浪費，并給后續(xù)的濃縮帶來困難。

圖2 不同液料比對原花青素提取率的影響

4.不同提取時間對丹桂花青素提取率的影響

時間對花青素提取率的影響由圖3所示:y=ax2+bx+c x(min)在圖上任意取三點，把這三個點代入方程中計算出:a=2/375;b=1/6;c=0.445 頂點公式( －b/2a，4acb2/4a)即(45.2，0.61)當 x=45.2 時，y值最大即提取率最大。

在提取時間未達到45.2min時，桂花中花青素的提取率隨提取時間的延長而增大，當提取時間為45min時從桂花中提取花青素的提取率最高。280nm處的OD值達到最大，隨著時間的增加，OD值沒有明顯的增加反而下降。原花青素的提取率隨時間的不同而不同，當達到一定的提取時間時，由于丹桂內(nèi)外有效成分濃度達到平衡，使得提取率最高。這是由于當達到一定的提取時間時，桂花內(nèi)外有效成分濃度達到平衡，使得提取率最高。但如果提取時間過短，花青素來不及從桂花細胞中溶出，也會影響提取率。而隨著提取時間的進一步延長，其提取率有所下降，這是由于花青素在溶劑中長時間受熱，可能是部分酚結(jié)構(gòu)被破壞。

通過對提取溫度、提取液濃度、液料比、提取時間單因素進行實驗，確定最佳提取工藝為:在50℃水浴中，以35%乙醇和35%丙酮的混合液為提取液，在液料比為7:1的條件下對桂花提取45.2min，此時花青素平均提取率為62%。

圖3 不同提取時間對原花青素提取率的影響

三、結(jié)論

影響花青素提取率的因素很多，如提取溫度、提取液濃度、液料比、提取時間及不同的提取液、pH 等等［12－13］。本實驗表明:以35%乙醇和35%丙酮的混合液作為提取液，在50℃水浴中，以液料比為7:1的條件對桂花提取45.2min效果最佳，此時花青素平均提取率為62%。

其主要原因分析如下:用丙酮作為提取液比乙醇作為提取液提取率較高，但由于丙酮的沸點為56℃，而最佳提取溫度為50℃，此時大部分丙酮已經(jīng)揮發(fā)，所以用乙醇和丙酮的混合液為提取液效果較好。而用35%乙醇和35%丙酮的混合液作溶劑，是因為有機溶劑的溶解能力好，穿透細胞能力強。隨著其濃度的增加，提取率增大。當有機溶劑濃度達到一定濃度時，花青素溶解度最大，提取率最高。而后，再增加其濃度，花青素的提取率減小。這是由于一些親脂性強的成分溶出量增加，這些成分與花青素竟爭而引起的;花青素的提取率隨時間的不同而變化，當達到一定的提取時間時，由于桂花內(nèi)外有效成分濃度達到平衡，使得提取率最高。由于花青素在溶劑中長時間受熱，可能是部分酚結(jié)構(gòu)被破壞，隨著提取時間的進一步延長，其提取率有所下降，若提取時間過短，花青素來不及從桂花細胞中溶出，也會影響提取率;一般來說，提取劑用量越大，提取率就越大，但提取劑用量達到一定程度，桂花中花青素已基本全部溶出，再增加提取劑用量，不僅會造成提取劑和資源的浪費，還給后序的濃縮帶來困難;總的說來，冷提的雜質(zhì)少，熱提的效率高，溫度升高，分子運動速度加快，滲透、擴散溶解速度加快。而且，高溫可以引起細胞膜結(jié)構(gòu)的變化，使花青素由桂花外層細胞轉(zhuǎn)移到溶劑中。因此，隨著提取溫度的升高，花青素的提取率也升高。但是溫度過高會使花青素的結(jié)構(gòu)被氧化破壞，從而導致其提取率的降低。

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Q81

A

1006－5342(2011)04－0026－03

2011－02－21

咸寧市科學技術研究項目:桂花黃酮提取工藝優(yōu)化及抗氧化活性的研究(2010018);咸寧學院2010年校級科研項目:桂花中黃酮類物質(zhì)提取與純化的研究(KY10050)