紫薯花色苷提取、脱味、稳定性及其结构初步鉴定

【摘要】：紫薯花色苷具有抗氧化、抗炎症和抗肿瘤等对人体有益的生理功效，在食品、医药及化妆品等行业备受瞩目；紫薯高产稳产且能克服杨梅、蓝莓等浆果季节性强、成本高等问题，具有提炼天然花色苷的原料优势；提取花色苷后的副产物可进一步作为化工、生物酿造及饲料等原料而带动增值。脱味后的紫薯花色苷杂质少且无不良气味，不仅可替代其他天然或合成色素来改善产品色泽、防止褐变及提高营养价值；还可以作为进一步提炼花色苷标准品的原料；然而紫薯花色苷易受环境因素影响发生聚合或降解。为深度开发利用紫薯花色苷，本文针对其关键提取、脱味工艺、稳定性及其结构初步鉴定展开了研究。 首先，研究了MASE（微波辅助提取）和UASE（超声波辅助提取）对紫薯花色苷的提取效果。通过单因素和响应面优化试验确定了MASE的最佳工艺为：提取剂60mmol/L HCl、微波功率471.87W、处理时间3.54min、液料比47.42:1ml/g，总花色苷得率最大预测值为183.60mg/100g，根据实际稍微调整工艺参数，验证试验实际值为182.56mg/100g，表明该模型优化的工艺参数可行；同时通过正交试验确定了UASE提取紫薯花色苷最佳工艺参数为：超声功率360W，液料比40:1ml/g，处理时间35min，超声温度65°C，总花色苷得率176.13mg/100g；比较了MASE、UASE和CSE（传统溶剂提取）在各自最佳条件下的总花色苷得率，结果表明MASE效果最佳，明显提高了提取效率和得率，UASE次之，CSE最差，最终确定MASE为紫薯花色苷最佳提取方法。 其次，研究了大孔吸附树脂纯化与壳聚糖吸附对紫薯花色苷粗提液脱味的关键工艺。结果表明，超声波辅助醇沉预处理不但能除去大部分醇不溶性杂质还能进一步提取花色苷；与NKA-II、NKA-9、D101、D4020、HPD-300及X-5相比，AB-8树脂纯化效果最理想，最佳纯化条件为：静态吸附温度40°C、样液pH3.0、样液吸光度1.4，树脂用量50mL样液/g树脂；解吸剂为75%酸化乙醇，解吸剂pH3.0，上样流速2BV/h；研究了壳聚糖吸附对产品品质的影响，结果表明，总糖、可溶性固形物含量和降解指数降低，色差值L*、a*、C*和感官评分值增加，反映了壳聚糖吸附提高了紫薯花色苷的稳定性和纯度，且树脂耦合壳聚糖除杂效果更好，同时壳聚糖吸附也降低了花色苷含量。综合考虑，壳聚糖吸附最佳条件为：调节控制样液pH3.2，壳聚糖添加量1.5%，吸附时间2.5h，花色苷损失率为10.52%。由SPME-GC/MS检测结果可知，脱味处理降低了产生不良气味挥发性物质的种类和含量；壳聚糖作为吸附澄清剂，可应用于紫薯花色苷浓缩液脱味除杂中。 再次，研究了紫薯花色苷的稳定性。结果表明，pH值对紫薯花色苷颜色特征及稳定性影响很大；紫外和自然光对花色苷有降解作用，适宜低温、避光、pH3.0环境下保存；低浓度Fe3+对花色苷有增色作用，高浓度则随时间延长发生降解；Fe2+不但无增色效果，还会导致花色苷降解；低浓度Ca2+、Mn2+和Cu2+对紫薯花色苷有一定辅色作用；H2O2使花色苷降解和褪色，Na2SO3具有漂白作用；苯甲酸钠和山梨酸钾对紫薯花色苷基本无影响，抗坏血酸使其减色；草酸、丙二酸和L-苹果酸对紫薯花色苷有辅色作用，有助于提高其热稳定性，其中草酸辅色效果最好，阿魏酸和柠檬酸辅色作用不明显；植酸、EDTA和芸香叶苷有辅色效果，其中植酸辅色效果最佳，芸香叶苷次之，但芸香叶苷使a*值下降；SDS和吐温-80辅色作用不明显。 最后，通过LC-MS结合紫外可见光谱和质谱信息对脱味紫薯花色苷组分进行初步鉴定。结果表明紫薯花色苷组分可能有10种，其分别为矢车菊素-3-槐糖苷-5-葡糖苷、天竺葵素-3-槐糖苷-5-葡糖苷、芍药素-3-槐糖苷-5-葡糖苷、矢车菊素-3-p-对羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡糖苷、矢车菊素-3-（6''-阿魏酰槐糖苷）-5-葡糖苷、芍药素-3-（6''-阿魏酰槐糖苷）-5-葡糖苷、矢车菊素-3-（6''-咖啡酰-6'"-阿魏酰槐糖苷）-5-葡糖苷、芍药素-3-咖啡酰-p-对羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡糖苷、芍药素-3-（6''-咖啡酰-6'"-阿魏酰槐糖苷）-5-葡糖苷、芍药素-3-阿魏酰-p-对羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡糖苷。