大孔吸附树脂提取分离栀子黄色素的研究

南 阳 理 工 学 院本科生毕业论文学院（系）： 生物与化学工程学院 专 业： 生 物 工 程 学 生： * 指导教师： 臧 晋（教 授） 完成日期 2012 年 5 月南阳理工学院本科生毕业论文大孔吸附树脂提取分离栀子黄色素的研究Research of extraction and isolation of gardenia yellow pigment with absorption resin 总计： 毕业设计（论文）34页表 格： 28个插 图 ： 0幅南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）大孔吸附树脂提取分离栀子黄色素的研究Research of extraction and isolation of gardenia yellow pigment with absorption resin学 院（系）： 生物与化学工程学院 专 业： 生 物 工 程 学 生 姓 名： * 学 号： * 指 导 教 师（职称）： 臧 晋 （教授） 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 2012年5月 南阳理工学院Nanyang Institute of Technology大孔吸附树脂分离提取栀子黄色素的研究I大孔吸附树脂提取分离栀子黄色素的研究生物工程 *摘 要本文通过研究大孔吸附树脂对栀子黄色素、栀子苷的吸附与解吸条件而选择优化提取分离栀子黄色素的最佳条件。采用单因素实验分别进行了色素吸附条件的选择，栀子苷洗脱条件的选择，并采用正交试验对色素洗脱条件进行了优化。实验结果表明：吸附效果最好的大孔树脂为HPD-100A型；大孔吸附树脂吸附色素的最佳条件为：树脂和栀子提取液的固液比为1：20(g/ml),温度为50，时间为20min，pH为8。色素吸附率可达93%；洗脱栀子苷的最佳条件为：浓度为5%的乙醇，洗脱7次后，对栀子苷的累积洗脱率为：96.1%；洗脱色素的最佳条件为：乙醇浓度90%温度为30时间为30min，色素洗脱率可达97%。关键词栀子黄色素；栀子苷；大孔吸附树脂；分离提取；条件优化。大孔吸附树脂分离提取栀子黄色素的研究IIResearch of Isolation and extraction of gardenia yellow pigment with absorption resin Biological Engineering MA Cai-hongAbstract: In this paper, adsorption and desorption congditions of the yellow pigment and geniposide were studied, the purpose is to choose the best conditions to extract and separate gardenia yellow pigment. The selection of adsorption conditions of pigment and desorption conditions of geniposide were studied by the single-factor test. And dsorption conditions of pigment were optimized by orthogonal test. Experiment shows：the best macroporuos resin is HPD-100A;the optimal condition that macorporous resin absorp gardenia yellow pigment is: the ratio of resin and gardenia liquid is1:10,tempeture was 50,absorption time was 20min and the pH of gardenia liquid was 8;the absorption rate of pigment can be up to 93%. The optimal conditions to desorp geniposide with macroporous resin was: 5% ethanol, the cumulative desorption rate of geniposide is 96.1 after desorp 7 times.The optimal conditions to desorp pigment with resin was: the concentration of ethanol was 90%, desorption temperature was 30 and desorption time was 30min, and the desorption rate of pigment can be up to 97%.Key words: gardenia yellow pigment; geniposide; the absorption resin; isolation and extraction; optimization. 大孔吸附树脂分离提取栀子黄色素的研究I目 录1前言 .11.1 栀子概述.11.2 栀子黄色素概况.21.2.1 栀子黄色素的性质 .21.2.2栀子黄色素发生褪色和绿变的原因 .31.2.3栀子黄色素的提取 .31.3栀子黄色素提取分离研究现状及展望.41.3.1 浸提工艺 .41.3.2 大孔树脂吸附法 .41.3.3 超临界流体萃取法 .51.3.4 微波提取法 .51.3.5 超声波法 .51.3.6 膜分离法 .61.3.7 植物酶处理法 .61.3.8 溶剂沉淀法 .61.4大孔吸附树脂.61.4.1大孔吸附树脂及其功能 .61.4.2大孔吸附树脂的预处理 .71.4.3大孔吸附树脂的再生 .71.5本文的研究目的意义与研究内容.72.实验部分 .82.1材料与仪器.82.11材料与试剂 .82.1.2仪器 .82.2实验方法.9大孔吸附树脂分离提取栀子黄色素的研究II2.2.1 栀子黄色素的提取 .92.2.2 树脂预处理和再生 .92.2.3大孔树脂吸附色素实验 .92.2.4洗脱栀子苷实验 .92.2.5洗脱栀子黄色素实验 .92.2.6实验数据处理 .102.3实验方案.102.3.1大孔树脂吸附色素条件的选择 .102.3.2栀子苷洗脱条件的选择 .112.3.3栀子黄色素洗脱条件的选择 .122.4实验结果.132.4.1大孔树脂吸附色素条件选择结果 .132.4.2栀子苷洗脱条件选择的结果 .152.4.3栀子黄色素洗脱条件选择的结果 .183 结论 .25参考文献 .26致谢 .27南 阳 理 工 学 院1百手起驾 整理为您1前言合成色素具有品质均一、色泽鲜艳、着色力强、稳定性好、易于溶解和着色等优点,从而被广泛应用于食品和化妆品等工业，但其没有营养价值，而且对人体有一定的负作用。天然色素与合成色素相比，有很多的优点。不但对人体无害，而且还有一定的营养价值，有些还对人体有医疗保健作用。因此寻找和开发更多的天然色素已成为食用色素发展的总趋势。栀子是提取天然色素的植物之一。别名黄栀子、山栀等，是一种常绿灌木，茜草科植物 1。目前，栀子的果实是传统中药，属卫生部颁布的第一批药食两用资源，具有护肝、镇静、止血、利胆、降压、消肿等作用，是生产“安宫牛黄丸”、“龙胆泻肝丸”等几十种中成药的重要原料；还是提取食用色素添加剂“栀子黄色素”的优质材料,栀 子 黄 色 素 一 般 为 橙 黄 色 粉 末 ， 其 主 要 成 分 为 藏 红 花 素 和 藏 红花 酸 ， 是 一 种 罕 见 的 水 溶 性 类 胡 萝 卜 素 ， 水 溶 液 为 柠 檬 黄 色 。 稳 定 性 好 、 着 色 力 强、 耐 还 原 性 、 耐 微 生 物 性 好 ， 耐 光 、 耐 热 ， 在 pH值 4 11范 围 内 颜 色 基 本 不 变 ， 对金 属 离 子 稳 定 ； 对 淀 粉 、 蛋 白 质 染 色 效 果 好 而 被 广 泛 应 用 2。 用 于 分 离 纯 化 栀 子 黄色 素 的 方 法 有 ： 水 浸 取 法 、 大 孔 树 脂 吸 附 法 、 超 临 界 流 体 萃 取 法 、 微 波 提 取 法 、 溶剂 沉 淀 发 、 植 物 酶 处 理 法 、 超 声 波 法 等 1 -3。 本文概括介绍栀子黄色素和大孔树脂分离提取栀子黄色素工艺条件的研究。首先选取了八种大孔吸附树脂对水提栀子黄色素的静态吸附特性，从中筛选出一种吸附和洗脱性能较好的树脂，并对其分离纯化栀子黄色素的影响因素进行分析，目的在于改进黄色素的分离提取工艺，得到高色价，低OD值的纯度较高的栀子黄色素。1.1 栀子概述栀子见于神农本经，是农胆目茜草科栀子属的一种常绿灌木，是卫生部颁发的第一批要是两用资源。据本草纲目等记载，栀子性苦寒、无毒，常用来清泻火、解玉支度等。栀子主产于福建、广西、四川、江西等省区,是喜温暖气候, 能耐旱、不耐寒的植物。对土壤要求不高，适宜在微酸或中性砂质壤土中生长，在山区、丘陵等地也都可栽种 3 14。现代药理学研究表明，栀子具有清热、利胆、泻火、凉血、降压、止血、消肿等功效。医学上主要用来主治:黄疸型肝炎，糖尿病、咽痛、高血压尿血、扭伤肿痛等 4。黄栀子作为中药材，果实的各部分均可制药，对人体有医疗保健作用，是中药不可缺少的原材料，从黄栀子提取出来的栀子黄色素的主要成分为藏红花素和藏红花酸，南 阳 理 工 学 院2百手起驾 整理为您是一种罕见的水溶性类胡萝卜素,极易被人体吸收，有保健作用，在人体内可以转化为维生素A。可以补充人体维生素的不足。因此研究栀子黄色素的分离提取非常重要。1.2 栀子黄色素概况 栀子黄色素是 一 种 混 合 物 ， 含 有 珍 贵 的 水 溶 性 类 胡 萝 卜 素 、 藏 花 素 、 藏 花 酸 、栀 子 苷 、 绿 原 酸 和 黄 铜 等 5。 栀 子 黄 色 素 的 主 要 成 分 为 藏 花 素 和 藏 花 酸 。 藏 花 酸 为红 棕 色 针 状 晶 体 、 微 臭 、 熔 点 180 ， 易 溶 于 热 水 和 乙 醇 ， 是 橙 色 溶 液 ， 水 溶 液 呈 弱酸 性 或 中 性 ， 分 子 量 926.97 6。 栀 子 分 山 栀 子 和 水 栀 子 ， 食 品 行 业 和 医 药 行 业 对 栀 子 的 提 取 目 的 物 不 同 ， 由 于水 栀 子 中 藏 花 素 含 量 较 多 ， 因 此 被 应 用 于 食 品 行 业 ， 中 药 主 要 提 取 栀 子 当 中 的 环 烯醚 萜 苷 类 化 合 物 如 栀 子 苷 ， 羟 异 栀 子 苷 等 ， 这 些 物 质 清 热 泻 火 、 凉 血 散 瘀 的 功 效 。由 于 山 栀 子 这 些 物 质 含 量 较 高 ， 因 此 中 药 中 常 选 用 山 栀 子 作 为 原 料 7。 总 之 由 于 栀子 稳 定 性 好 、 着 色 力 强 ， 耐 还 原 性 和 耐 微 生 物 性 好 ， 而 且 耐 光 、 耐 热 性 也 好 ， 在 pH值 4 11范 围 内 颜 色 基 本 不 变 ， 对 金 属 离 子 稳 定 ， 对 淀 粉 、 蛋 白 质 等 的 染 色 效 果 好 而被 广 泛 应 用 9。 1.2.1 栀子黄色素的性质栀子黄色素一般为橙黄色或深黄色粉末，水溶液为柠檬黄色。主要成分是a-藏花素（a-crocin）和藏花酸（crocetin），其中藏花素的化学式为C H O ,分子量997.21，是4624胡萝卜素二酸雨右旋龙胆双糖成苷键相接，较稳定 8。藏花酸，化学式为C H O ，204分子量为328.39，是胡萝卜素二羟酸，经实践研究栀子黄色素的最大吸收峰是440nm 10 。栀子黄色素中藏花素和藏花酸的结构式如下：图1 藏花素及其衍生物分子结构南 阳 理 工 学 院3百手起驾 整理为您图2 藏花酸的结构式栀子黄色素易溶于水、乙醇等极性溶剂，难溶于苯、醚、汽油等非极性溶剂。由于栀子黄色素中的藏花酸为酸性成分，色素在碱性溶液中溶解度较大。紫外-可见光区内栀子黄色素水溶液有三个吸收峰： 440nm、238nm 、325 nm ，分别是藏花素和藏花酸、栀子苷、绿原酸特征吸收峰 9 。是一种优良的天然植物色素，被广泛应用于食品、医疗和化妆品领域。栀子黄色素为天然食用着色剂,具有安全性好、色泽鲜艳、着色力强、使用方便等优点而被广泛应用为饮料、面制品、糖果、酒类、乳制品、化妆品的着色剂，同时也可用于中医药着色剂和中药材原料。栀子黄色素对淋病双球菌、脑膜炎双球菌、金黄色葡萄球菌、卡他球菌等有抑制作用，具有抗菌、抗病毒作用，是我国中药临床治疗黄疸型肝炎的最后好药物，具有利胆作用。日本、韩国、欧美等国外市场对栀子黄色素需求量很大，在国内,大型饮料厂为了增加产品的市场竞争力，也逐步使用食用天然色素代替食用合成色素 11 。目前, 我国对栀子黄色素的研究主要集中在栀子黄色素的一般性质上, 对于栀子黄色素的精制纯化、功能特性以及栀子黄色素的研究则相对较少 7 。本文主要对栀子黄色素的静态提取工艺进行了深入研究，了解影响提取工艺的主要因素，为动态研究提供最好的工艺条件组合，以便得到质量较高的栀子黄色素产品，酸、碱、光、热和糖等对黄色素色调基