葡萄籽原花青素的分离纯化研究

󰀁󰀁󰀁󰀁

粮食与食品工业

CerealandFoodIndustry

食品科技葡萄籽原花青素的分离纯化研究

王󰀁璐,郑茂强,王󰀁猛,王四维

国家粮食储备局无锡科学研究设计院󰀁(无锡󰀁214035)

摘󰀁要:对4种大孔吸附树脂吸附葡萄籽原花青素的性能进行了筛选,研究了AB-8树脂对原花青素的分离条件,在上样浓度为7󰀁5mg/mL,吸附时间为4h,吸附流速为3BV/h,用25%~30%浓度乙醇进行洗脱时,得到纯度大于95%、低聚体含量为67󰀁82%的原花青素样品。

关键词:原花青素;葡萄籽;大孔吸附树脂

中图分类号:TS224󰀁󰀁文献标识码:B󰀁󰀁文章编号:1672-5026(2009)01-0026-03

Studyonpurificationofgrapeseedprocyanidins

WangLu,ZhengMaoqiang,WangMeng,WangSiwei

WuxiScienceResearch&DesignInstituteofStateAdministrationforGrainReserve(Wuxi214035)

Abstract:Theadsorptionperformanceoffourkindsofmacroporousadsorbentresinforpuri󰀁fyinggrapeseedprocyanidinsarestudied.TheseparationconditionsofprocyanidinswithresinAB-8areinvestigated.Theprocyanidinspurityismorethan95%anditsoligomerscontentis67󰀁82%,undertheconditionwhichis7󰀁5mg/mLofsampleconcentration,3BV/hofflowve󰀁locity,25%~30%ofethanolconcentrationandadsorbingforfourhours.

Keywords:procyanidins;grapeseed;macroporousabsorbentresin

󰀁󰀁原花青素是由单体黄烷-3-醇以不同聚合度连接而成的多酚类化合物,广泛存在于各种植物(如葡萄、银杏、白桦树等)的核、皮或种籽中,目前普遍认为葡萄籽是提取原花青素的最好来源。葡萄籽粗提物中含有多糖、蛋白等多种杂质,且原花青素低聚体含量较低,为提升产品的市场竞争力,需进一步分离纯化。近年来发展起来的大孔吸附树脂吸附法受到业界的青睐,大孔吸附树脂是20世纪60年代发展起来的一种新型有机高聚物吸附剂,应用于天然植物中活性成分如皂苷、黄酮、内酯、生物碱等大分子化合物的分离、纯化、提取等方面的研究。对4种国产大孔吸附树脂进行了筛选试验,并研究了上样浓度、洗脱浓度等工艺参数对原花青素样品的纯化分离效果。

收稿日期:2008-07-28󰀁󰀁修回日期:2008-09-16

作者简介:王󰀁璐,女,1982年出生,助理工程师,从事生物大分子的分离纯化工作。

[1]

1󰀁材料与方法

1.1󰀁材料与仪器

材料:D101、D3520、AB-8、NKA-󰀁树脂,天津南开化工厂;原花青素,实验室制备。

仪器:721分光光度计;THZ88-1型多用恒温振荡器。

1.2󰀁试验方法

1.2.1󰀁静态吸附和静态吸附动力学试验

在100mL具塞锥形瓶中加入3g经前处理的树脂,再加入50mL原花青素水溶液(原液),用塞子塞好,放入25󰀁恒温水浴振荡器中振荡24h(振荡速度为160次/min)。静态吸附试验时,将树脂与吸附后的原花青素水溶液(样液)分离,测定样液的原花青素浓度(mg/mL);静态吸附动力学研究时,定时取样,测定样液中的原花青素浓度(mg/mL),按下式计算吸附率(%)和吸附量(mg/g)。

26粮食与食品工业󰀁

吸附率=

CerealandFoodIndustryVol.16,2009,No.1

原液浓度-样液浓度

󰀁100%

原液浓度

(原液浓度-样液浓度)󰀁体积吸附量=

树脂干重

1.2.2󰀁大孔吸附树脂静态解吸试验

选择不同浓度的乙醇溶液对已吸附原花青素的树脂进行解吸试验,测定解吸后溶液(解吸液)的体积(mL)和原花青素浓度(mg/mL),按下式计算解吸率(%)。

解吸液浓度󰀁解吸液体积

解吸率=󰀁100%

(原液浓度-样液浓度)󰀁体积1.2.3󰀁原花青素含量的测定

铁盐催化分光光度法,略作改进[2]。1.2.4󰀁原花青素中低聚体含量的测定

仪器:日立液相分析仪;色谱柱:YMC-PackProC18;紫外检测波长:󰀁=280nm;流动相A:乙腈-水-冰醋酸,流动相B:2%乙酸溶液,梯度洗脱;流速:1mL/min;进样量:10󰀁L;柱温;30󰀁。

图1󰀁AB󰀁8树脂的静态吸附率-吸附时间曲线

利于提高生产率。综上所述,大孔吸附树脂AB-8具有良好的静态吸附动力学特性,适合于用于原花青素的吸附研究。

2.3󰀁上样浓度对静态吸附率的影响

将原花青素提取液稀释至不同的浓度梯度,加入等量的AB-8树脂,吸附达到饱和后,计算树脂对不同浓度原花青素的吸附率,结果如图2所示。

2󰀁结果与讨论

2.1󰀁不同树脂对原花青素吸附解吸的性能参数

据国内研究报道,AB-8、D101、D3520和NKA-󰀁4种大孔吸附树脂对原花青素分离纯化有较好的效果[3]。

表1󰀁不同树脂对原花青素的吸附及解吸性能树脂型号AB-8D101D3520NKA-󰀁

吸附率/%73󰀁0181󰀁9542󰀁0634󰀁13

最大吸附量/mg󰀁g-1103󰀁5953󰀁9392󰀁9343󰀁50

解吸率/%84󰀁5098󰀁6167󰀁1280󰀁13

图2󰀁上样浓度对吸附率的影响

当样品浓度为7󰀁5mg/mL时,树脂对样品的吸

附率达到最高。当样品浓度过高或过低时,吸附率都有所下降。根据吸附平衡理论,当样品浓度过低时,树脂吸附基团与被吸附分子之间的接触机会明显减少,导致吸附率下降;而当样品浓度过高时,则会发生多层吸附,将微孔堵塞,降低内孔的利用率,吸附率也便下降。因此确定上样的最佳浓度为7󰀁5mg/mL。

2.4󰀁上样吸附流速对原花青素动态吸附的影响

原花青素提取液浓度为7󰀁5mg/mL时,考察上样吸附流速对原花青素吸附性能的影响,如图3所示。

随着吸附流速的降低,穿透点后移。当流出液流速为4BV/h时,流出液体积为15BV左右时树

27[4]

从表1可知,4种大孔吸附树脂对原花青素的静态吸附性能大小顺序如下:AB-8>D3520>D101>NKA-󰀁,其中AB-8具有最大吸附量和较高的解吸

率,因而作为下面试验的研究对象。2.2󰀁树脂对样品吸附率与时间的关系

采用初始浓度为35mg/mL的葡萄籽提取液对树脂AB-8进行了静态等温吸附动力曲线研究,结果如图1所示。

试验结果表明树脂AB-8吸附4h左右时吸附率增加便不再明显,时间进一步延长反而会使吸附率降低。吸附是以物理吸附为主,并伴随化学吸附的过程,根据工业应用的需要,吸附速度越快,有

食品科技王󰀁璐等:葡萄籽原花青素的分离纯化研究

素中低聚体含量HPLC法测定结果如表2所示。

表2󰀁梯度洗脱浓度与原花青素中低聚体含量的变化关系洗脱浓度/%<2020~2525~3030~3535~40

图3󰀁吸附流速对吸附性能的影响

40~45>45

单󰀁体/%4󰀁6404󰀁4002󰀁3203󰀁0200󰀁2900󰀁3200󰀁164

低聚体/%30󰀁3830󰀁4267󰀁8234󰀁9416󰀁0212󰀁548󰀁97

高聚体/%64󰀁9865󰀁1836󰀁3362󰀁0483󰀁6987󰀁1490󰀁85

脂便不再吸附样品;当流出液流速为2BV/h时,流

出液体积为10BV左右时树脂方才达到饱和。考虑到对于同一浓度的样品溶液,吸附流速过大,溶液与树脂接触时间过短,溶液中的有效成分得不到充分吸附;吸附流速过小,接触时间过长,会导致吸附周期过长[5]。因此,既要保证适当的吸附速度和吸附率,又要保证较高的工作效率,确定吸附流速为3BV/h,此时流出液体积为12BV左右时树脂达到吸附饱和状态。

2.5󰀁洗脱浓度与原花青素得率和纯度的关系采用原花青素提取液进行上柱,不同浓度的乙醇溶液进行梯度洗脱,不同组分中原花青素的纯度及得率如图4所示。

不同浓度的乙醇具有不同的极性,可以把吸附在大孔吸附树脂上的原花青素按照极性差异进行洗脱,达到组分的分离和纯化。在乙醇浓度<20%时,洗脱液中主要为蛋白、多糖等杂质;在乙醇浓度>35%时,洗脱液中主要为原花青素高聚体;乙醇浓度在25%~35%之间,洗脱的样品为原花青素的单体、低聚体和高聚体混合物,为收集的主要对象。结果表明,在25%~30%浓度洗脱的样品,原花青素纯度大于95%、低聚体含量达到最大值67󰀁82%。

3󰀁结论

通过对大孔吸附树脂进行筛选和吸附解吸条件研究,确定AB-8适合原花青素的分离纯化。在上样浓度为7󰀁5mg/mL,吸附时间为4h,吸附流速为3BV/h,用25%~30%浓度乙醇进行洗脱时,可得到纯度大于95%、低聚体含量为67󰀁82%的原花青素样品。

参考文献

[1]国󰀁植,徐󰀁莉.原花青素:具有广阔发展前景的植物药

[J].国外医药:植物药分册,1996,11(5):196.

[2]傅武胜,蔡一新,林丽玉,等.铁盐催化比色法测定葡萄

籽提取物中的原花青素[J].食品与发酵工业,2001,27

图4󰀁梯度洗脱乙醇浓度与原花青素纯度及得率的关系(10):57-61.

[3]孙󰀁芸,谷文英.大孔吸附树脂对葡萄籽原花青素的吸

附研究[J].离子交换与吸附,2003,19(6):561-566.[4]张泽生,赵春艳,曹力心,等.大孔吸附树脂分离纯化山

楂果中原花青素的研究[J].现代食品科技,2006,22(2):16-19.

[5]何󰀁钊,吴彩娟,任其龙.原花青素在X-5树脂上吸附

性能的研究[J].中国食品学报,2006,6(2):50-53.

从图中可以看出,洗脱液中原花青素的纯度随着乙醇浓度的升高而逐渐增加,在25%浓度后纯度均在90%以上。洗脱液中原花青素得率在不同乙醇浓度时比例差别较大。

2.6󰀁洗脱浓度与原花青素低聚体含量的关系

采用大孔吸附树脂对原花青素提取液进行纯化,用不同浓度的乙醇溶液进行梯度洗脱,洗脱后原花青28