AB-8>S-8>離子交換樹(shù)脂,最適靜態(tài)吸附樣液濃度為0.03g/L、最適靜態(tài)解吸時(shí)間為1h、最適動(dòng)態(tài)上樣速度為2BV/h、最適洗脫劑為乙酸乙酯。番茄紅素經(jīng)X"/>
摘要:以5%番茄紅素粉為原料,研究了應(yīng)用不同型號(hào)樹(shù)脂對(duì)番茄紅素進(jìn)行分離純化的效果。結(jié)果表明,不同型號(hào)樹(shù)脂對(duì)番茄紅素的分離純化效果不同,其分離純化效果順序?yàn)閄-5>AB-8>S-8>離子交換樹(shù)脂,最適靜態(tài)吸附樣液濃度為0.03 g/L、最適靜態(tài)解吸時(shí)間為1 h、最適動(dòng)態(tài)上樣速度為2 BV/h、最適洗脫劑為乙酸乙酯。番茄紅素經(jīng)X-5吸附后,以乙酸乙酯為洗脫劑,可將番茄紅素濃縮5.9倍,具有良好的富集純化效果。
關(guān)鍵詞:番茄紅素;分離純化;大孔樹(shù)脂
中圖分類(lèi)號(hào):TS202.3;R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2016)18-4787-03
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.18.038
番茄紅素是人類(lèi)自身不能合成,而由植物和微生物合成的一種天然色素,是目前在自然界的植物中被發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)抗氧化劑之一,對(duì)人體具有預(yù)防癌癥、延緩衰老、保護(hù)心腦血管等功用[1],人們主要通過(guò)食用番茄攝入番茄紅素。
當(dāng)前,人們常見(jiàn)以氯仿、丙酮、正乙烷等有機(jī)溶劑作為提取劑從番茄果實(shí)中提取番茄紅素[2],再采用皂化純化法、溶劑純化法、HPLC法、重結(jié)晶法和柱層析法等方法進(jìn)一步分離純化番茄紅素。本試驗(yàn)擬以5%番茄紅素粉為原料,研究不同型號(hào)樹(shù)脂對(duì)番茄紅素的分離與純化效果,為進(jìn)一步研究利用番茄紅素提供科學(xué)根據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)所用材料為番茄紅素粉(5%),購(gòu)自陜西森弗高科實(shí)業(yè)有限公司;大孔吸附樹(shù)脂(X-5、AB-8、S-8、離子交換樹(shù)脂)。
1.2 試劑與儀器
試驗(yàn)所用試劑主要有:乙酸乙酯(AR)、丙酮(AR)、石油醚(AR)、乙醇(95%)、去離子水(自制)。
試驗(yàn)所用主要儀器:VIS-7220型可見(jiàn)分光光度計(jì),北京瑞利分析儀器公司;AL204型電子天平,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;層析柱(1.6 cm×30 cm);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器;真空泵;烘箱;HL-2B型數(shù)顯恒流泵;電腦全自動(dòng)部分收集器。
1.3 方法
1.3.1 番茄紅素提取液制備 準(zhǔn)確稱(chēng)取番茄紅素粉(5%)0.05 g,用乙酸乙酯溶解后,定容至500 mL。
1.3.2 最大吸收波長(zhǎng)的確定 將所制備的番茄紅素提取液稀釋一定倍數(shù),選用1 cm比色皿在波長(zhǎng)為400~700 nm進(jìn)行可見(jiàn)光吸收光譜掃描。
1.3.3 大孔吸附樹(shù)脂的預(yù)處理 將樹(shù)脂用清水漂洗干凈后,用80%乙醇浸泡24 h以除醇溶性有機(jī)物,濾干,再用蒸餾水洗滌,濾干,用2 mol/L HCl溶液浸泡4 h,再用蒸餾水洗滌至中性,濾干,用2 mol/L NaOH溶液浸泡4 h,再用蒸餾水洗滌至中性,備用。
1.3.4 靜態(tài)分離純化條件篩選
1)吸附劑的選擇。取已經(jīng)活化的X-5、AB-8、 S-8、離子交換樹(shù)脂5.0 g 于250 mL錐形瓶中,分別加入30 mL番茄紅素提取液避光振蕩吸附4 h,測(cè)定A502 nm[3],了解各樹(shù)脂對(duì)番茄紅素的吸附速度,確定最佳吸附時(shí)間和吸附劑。
2)樣液濃度的選擇。取已經(jīng)活化的X-5 5.0 g,加入不同濃度的番茄紅素提取液避光振蕩吸附4 h,測(cè)定A502 nm,計(jì)算吸附率,確定最佳樣液濃度。
3)解吸時(shí)間的選擇。各大孔樹(shù)脂吸附完成后,倒去上層清液,加入乙酸乙酯40 mL,25 ℃水浴振蕩3 h,每隔0.5 h取解吸液分別稀釋適當(dāng)倍數(shù)后,測(cè)定A502 nm并計(jì)算解吸率。
1.3.5 動(dòng)態(tài)分離純化的選擇
1)上樣速度的選擇。取已經(jīng)活化的X-5 5.0 g裝填層析柱,取稀釋一定倍數(shù)的番茄紅素提取液30 mL,以0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 BV/h速度上樣,10 min后測(cè)定流出液的吸光度A502 nm,確定最佳上樣速度。
2)洗脫劑的選擇。取稀釋一定倍數(shù)的番茄紅素提取液以2 mL/min速度上樣,分別以95%乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯為洗脫劑進(jìn)行洗脫,洗脫液連接自動(dòng)部分收集器,速度為1 min/管,每隔一管測(cè)定A502 nm,繪制洗脫曲線。
1.3.6 吸附及解析效果評(píng)價(jià)[4]
吸附率E=■×100%
解吸率D=■×100%
式中,A0為吸附前溶液的吸光度;Ae為吸附完成后溶液的吸光度;An為洗脫液的吸光度。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同樹(shù)脂對(duì)番茄紅素的靜態(tài)吸附曲線
X-5、AB-8、S-8、離子交換樹(shù)脂中分別加入30 mL番茄紅素提取液避光振蕩吸附4 h,每隔0.5 h測(cè)定提取液的A502 nm,結(jié)果如圖1所示。由圖1可見(jiàn),X-5、AB-8、S-8、離子交換樹(shù)脂中分別加入30 mL番茄紅素提取液避光振蕩吸附,提取液的吸光度逐漸降低,在4 h內(nèi)X-5的降低速度和幅度最大,吸附效果最佳,3 h左右吸附基本完成。其次為AB-8,S-8。離子交換樹(shù)脂的吸附效果則較差,因此后續(xù)試驗(yàn)選擇X-5。
2.2 番茄紅素濃度的選擇
不同濃度的番茄紅素提取液經(jīng)X-5避光振蕩吸附4 h,各吸附率結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn),隨著番茄紅素濃度增加,吸附率逐漸增加,當(dāng)濃度達(dá)0.03 g/L時(shí),吸附率最大,再增大濃度,因吸附劑已基本吸附飽和,吸附率逐漸下降。
2.3 靜態(tài)解吸時(shí)間的選擇
番茄紅素經(jīng)大孔樹(shù)脂吸附完成后,加入乙酸乙酯在25 ℃水浴下振蕩解吸,結(jié)果如圖3所示。由圖3可見(jiàn),乙酸乙酯對(duì)各樹(shù)脂吸附的番茄紅素均有一定的解吸作用,其中,對(duì)X-5吸附的番茄紅素解吸速度最快,1 h已基本解吸完全;其次是AB-8,S-8、離子交換樹(shù)脂吸附番茄紅素的解吸速度相當(dāng)。
2.4 靜態(tài)分離純化條件篩選
對(duì)X-5、AB-8、S-8、離子交換樹(shù)脂4種大孔樹(shù)脂對(duì)番茄紅素靜態(tài)吸附率和解吸率的比較分析結(jié)果如圖4所示。由圖4可知,X-5對(duì)番茄紅素的吸附率和解吸率均較大,分別達(dá)71.5%、35.3%,其次為AB-8,S-8和離子交換樹(shù)脂較差。因此,本試驗(yàn)選擇X-5為番茄紅素吸附劑。
2.5 上樣速度對(duì)動(dòng)態(tài)吸附的影響
取稀釋一定倍數(shù)的番茄紅素提取液100 mL,以0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 BV/h速度上樣,10 min后測(cè)定流出液的吸光度A502 nm,測(cè)得結(jié)果如圖5所示。由圖5可知,上樣速度小于2.0 BV/h時(shí),10 min內(nèi)番茄紅素全部被吸附劑吸附,沒(méi)有泄漏。上樣速度大于2.0 BV/h時(shí),10 min內(nèi)番茄紅素未能被吸附劑吸附而泄漏。上樣速度較小時(shí),試驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng),上樣速度較大時(shí),番茄紅素未能完全吸附而泄漏,因此綜合考慮,本試驗(yàn)選擇上樣速度為2.0 BV/h。
2.6 洗脫劑的影響
分別以95%乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯為洗脫劑進(jìn)行洗脫,繪制洗脫曲線如圖6所示。由圖6可知,番茄紅素經(jīng)X-5吸附后,以乙酸乙酯為洗脫劑,可使番茄紅素提取液的吸光度由0.204提高為1.207,說(shuō)明番茄紅素被濃縮了5.9倍,起到了良好的富集純化效果,且乙酸乙酯洗脫曲線峰形較窄,對(duì)稱(chēng)性良好,有利于富集和收集純化成分。丙酮的洗脫效果略次于乙酸乙酯,峰形較窄,對(duì)稱(chēng)性良好,可將番茄紅素濃縮4.3倍。石油醚和95%乙醇的洗脫效果較差,富集純化效果差,拖尾現(xiàn)象明顯。因此,本試驗(yàn)選擇乙酸乙酯為洗脫劑。
3 小結(jié)與討論
本試驗(yàn)以5%番茄紅素粉為原料,從吸附劑選擇、樣液濃度選擇、解析時(shí)間選擇、層析柱上樣速度、洗脫劑選擇等方面研究了利用樹(shù)脂對(duì)番茄紅素進(jìn)行分離純化的效果。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),不同型號(hào)樹(shù)脂對(duì)番茄紅素的分離純化效果不同,其分離純化效果順序?yàn)閄-5>AB-8>S-8>離子交換樹(shù)脂。靜態(tài)吸附最佳樣液濃度為0.03 g/L。最佳靜態(tài)解析時(shí)間為1 h。最佳動(dòng)態(tài)上樣速度為2.0 BV/h。最佳洗脫劑為乙酸乙酯。番茄紅素經(jīng)X-5吸附后,以乙酸乙酯為洗脫劑,可使番茄紅素提取液的吸光度由原來(lái)的0.204提高為1.207,番茄紅素被濃縮了5.9倍,起到了良好的富集純化效果。
番茄紅素作為一種具有顯著生理活性的天然食用色素,可以應(yīng)用于肉制品、食用油、調(diào)味品、蛋糕等產(chǎn)品中,起保健、防腐、著色等作用[5],番茄紅素提取和純化工藝的完善將使其在食品工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
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