大孔樹脂純化紫玉米花色苷的工藝及產品表征研究

白茹 馮穎

摘要：以吸附率和解吸率為指標，利用大孔樹脂純化紫玉米花色苷，研究上樣液濃度、上樣液pH值、上樣液體積和解吸液濃度、解吸液pH值對大孔樹脂吸附和解吸花色苷效果的影響，并對比純化前后花色苷產品表征。結果表明：在最佳工藝條件下，即紫玉米花色苷提取液的上樣液濃度0.05 mg/mL，上樣液pH值3，上樣液體積11 BV，解吸液濃度70%，解吸液濃度pH值為2時，紫玉米花色苷純度為7.2%，色價為32.8，對DPPH自由基具有良好的清除能力。

關鍵詞：紫玉米;花色苷;大孔樹脂;純化

中圖分類號：TS202.3? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2022）03-0053-04

紫玉米中花色苷總含量為6.8～82.3 mg/g，是花色苷的重要來源，具有抗氧化、抗菌、抗癌等多種功效。傳統工藝提取的紫玉米花色苷產品中含有大量的淀粉、蛋白質、脂肪等成分，穩定性較差，生物活性較低，直接影響其功能性產品的研發與利用，需要進行純化。大孔樹脂具有吸附力強、穩定性好、價格低廉、可重復利用等優點，可用于花色苷的分離純化。研究大孔樹脂分離純化紫玉米花色苷的工藝條件，對其純化產品表征進行評價，以期為工業化生產紫玉米花色苷產品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫玉米粒：山東濱州。

乙醇（色譜純）：天津市富宇精細化工有限公司;氯化鉀：國藥集團化學試劑有限公司;乙酸鈉：國藥集團化學試劑有限公司;D101大孔樹脂：國藥集團化學試劑有限公司;鹽酸：國藥集團化學有限公司。

1.2 儀器與設備

KQ5200B型超聲清洗機：昆山市超聲儀器有限公司;XMTD-8222型電熱恒溫水浴鍋：精宏水浴鍋實驗設備有限公司;旋轉蒸發器：上海亞榮生化儀器廠;SHZ-D（Ⅲ）型循環水式多用真空泵：天津華鑫儀器廠;SHA-C型恒溫水浴振蕩器：常州潤華電器有限公司;Evolution 201型紫外可見分光光度計：北京賽多利斯科學儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 紫玉米花色苷的提取 將紫玉米粒粉碎過40目篩網，稱取20 g紫玉米干粉置于250 mL錐形瓶中，加入提取溶劑（0.2 mol/L檸檬酸∶無水乙醇=3∶7）200 mL，將紫玉米干粉溶解，于57 ℃下超聲15 min，過濾，濾液于40 ℃下旋轉蒸發至無醇味，即得紫玉米花色苷提取液。

1.3.2 大孔樹脂的預處理 將D101大孔樹脂用蒸餾水充分洗滌，去除其中不均勻及破損樹脂，再用無水乙醇浸泡24 h，使其充分溶脹，用蒸餾水洗至無醇味殘留，備用。

1.3.3 靜態吸附—解吸試驗 1） 上樣液濃度對大孔樹脂吸附花色苷效果的影響。精確稱取5份D101大孔樹脂1.0 g于50 mL錐形瓶中，分別加入濃度為0.01，0.03，0.05，0.07，0.09 mg/mL的花色苷提取液（pH值4）20 mL，于30 ℃恒溫水浴振蕩器中震蕩6 h，過濾，測定濾液中花色苷濃度，計算吸附率。2） 上樣液pH值對大孔樹脂吸附花色苷效果的影響。精確稱取5份D101大孔樹脂1.0 g于50 mL錐形瓶中，分別加入pH值為1，2，3，4，5的花色苷提取液（濃度0.05 mg/mL）20 mL，于30 ℃恒溫水浴振蕩器中震蕩6 h，過濾，測定濾液中花色苷濃度，計算吸附率。3） 解吸液濃度對大孔樹脂解吸花色苷效果的影響。精確稱取5份D101大孔樹脂1.0 g于50 mL錐形瓶中，分別加入濃度0.05 mg/mL，pH值3的紫玉米花色苷提取液20 mL，于恒溫水浴振蕩器中以150 r/min震蕩6 h，過濾，測定濾液中花色苷濃度;將5份吸附飽和的大孔樹脂置于50 mL錐形瓶中，分別加入10%，30%，50%，70%，90%的乙醇溶液（pH值2）20 mL，于恒溫水浴振蕩器中以150 r/min震蕩6 h，過濾，測定濾液中花色苷濃度，計算解吸率。4） 解吸液pH值對大孔樹脂解吸花色苷效果的影響。精確稱取5份D101大孔樹脂1.0 g于50 mL錐形瓶中，分別加入濃度0.05 mg/mL，pH值3的紫玉米花色苷提取液20 mL，于恒溫水浴振蕩器中以150 r/min震蕩6 h，過濾，測定濾液中花色苷濃度;將5份吸附飽和的大孔樹脂置于50 mL錐形瓶中，分別加入pH值1，2，3，4，5的乙醇溶液（濃度70%）20 mL進行解吸，測定解吸液中花色苷的濃度，計算解吸率。

1.3.4 動態吸附—解吸試驗 1） 吸附泄露曲線繪制。將經預處理的大孔樹脂20 g濕法裝柱，將濃度0.05 mg/mL，pH值3的花色苷提取液以1 mL/min的流速上樣，每0.5 BV收集1次流出液，測定其在510 nm處的吸光度，繪制吸附泄露曲線。2） 洗脫曲線繪制。將吸附飽和的大孔樹脂用體積分數70%，pH值2的乙醇溶液以1 mL/min的流速進行洗脫，每1.0 BV收集1次流出液，測定其中花色苷濃度，繪制洗脫曲線。

1.3.5 指標的測定與計算

1） 花色苷濃度。采用pH試差法測定花色苷濃度。取0.5 mL花色苷提取液，分別加入pH值1.0的氯化鉀緩沖液和pH值4.5的乙酸鈉緩沖液4.5 mL，稀釋10倍，于40 ℃水浴中靜置30 min，測定其在510 nm和700 nm處的吸光度A510和A700，按照公式計算總花色苷濃度。

C總=

式中：C總為紫玉米總花色苷濃度，mg/mL;M為紫玉米花色苷的相對分子質量，取值449.2;n為稀釋倍數;ε為紫玉米花色苷的消光系數，取值26 900;L為光程厘米數，取值1 cm。

2） 吸附率。按照公式計算吸附率。

吸附率/%=×100%

式中：C0為吸附前花色苷起始濃度，mg/mL;C1為吸附平衡時花色苷濃度，mg/mL。

3） 解吸率。按照公式計算解析率。

解析率（%）=×100%

式中：C2為解吸后溶液中花色苷濃度，mg/mL;V1為吸附液體積，mL;V2為解吸液體積，mL。

4） 紫玉米花色苷純度。收集大孔樹脂純化所得解吸液，經真空旋轉蒸發濃縮后冷凍干燥至質量恒定，準確稱取干燥粉末適量，以70%乙醇溶液定容，測定花色苷濃度，計算每100 g純化紫玉米花色苷凍干粉中花色苷的質量（mg）。

5） 紫玉米花色苷色價。取純化后的紫玉米花色苷3 mg，用pH值3的檸檬酸—檸檬酸鈉緩沖液配置成3 mL的溶液，測定其在520 nm處的吸光度，按照公式計算色價。

E=AR

式中：A為樣品溶液吸光度;R為溶液上機測試時的稀釋倍數。

6） 紫玉米花色苷清除DPPH自由基能力。配置0.2 mmol/L的DPPH溶液，分別配置0.01，0.02，0.04，

0.06，0.08，0.10，0.20 mg/mL的樣品溶液，取樣品溶液2 mL和DPPH溶液2 mL充分混合，避光靜置30 min，測定其在517 nm處的吸光度。以乙醇和樣品溶液混合作為空白組，以乙醇和DPPH混合溶液作為對照組，按照公式計算自由基清除率。

清除率（%）=×100%

式中：A1為樣品溶液吸光度;A2為空白組吸光度;A0為對照組吸光度。

2 結果與分析

2.1 上樣液濃度對大孔樹脂吸附花色苷效果的影響

不同上樣液濃度下大孔樹脂對花色苷的吸附率如圖1所示。

由圖1可以看出：隨著上樣液濃度的增大，大孔樹脂對花色苷的吸附率呈逐漸下降趨勢。當上樣液濃度為0.01 mg/mL時，吸附率最高，達98.88%;當上樣液濃度為0.05 mg/mL時，吸附率為94.99%;當上樣液濃度繼續增大，吸附率顯著下降。由于上樣液濃度過低會使上樣時間延長而影響工作效率，因此，確定最佳上樣液濃度為0.05 mg/mL。

2.2 上樣液pH值對大孔樹脂吸附花色苷效果的影響

不同上樣液pH值下大孔樹脂對花色苷的吸附率如圖2所示。

由圖2可以看出：隨著上樣液pH值的增大，大孔樹脂對花色苷的吸附率呈先上升后下降的趨勢。當上樣液pH值為3時，吸附率最高，達98.66%;當pH值小于3時，花色苷主要以黃烊鹽正離子的形式存在，不易被大孔樹脂吸附;當pH值大于3時，花色苷的酚羥基在溶液中易電離，其極性發生變化，導致吸附率下降。因此，確定最佳上樣液pH值為3。

2.3 解吸液濃度對大孔樹脂解吸花色苷效果的影響

不同解吸液濃度下大孔樹脂對花色苷的解吸率如圖3所示。

由圖3可以看出：以乙醇溶液進行解吸，隨著解吸液濃度的增大，大孔樹脂對花色苷的解吸率呈先上升后下降的趨勢。當解吸液濃度為10%時，解吸率最低，僅為9.95%，這是由于花色苷為中等極性物質，當乙醇濃度較小時，解吸液極性較大，花色苷不易溶出，所以解吸率較低;隨著乙醇濃度增大，解吸液極性逐漸減小，花色苷的解吸率逐漸上升;當解吸液濃度為70%時，解吸率最高，為72.04%;當解吸液濃度為90%時，解吸率下降為64.56%，這是由于乙醇溶解了其他醇溶性雜質，降低了溶液的吸光度。因此，確定最佳解吸液濃度為70%。

2.4 解吸液pH值對大孔樹脂解吸花色苷效果的影響

不同解吸液pH值下大孔樹脂對花色苷的解吸率如圖4所示。

由圖4可以看出：當解吸液pH值由1增大至2時，大孔樹脂對花色苷的解吸率顯著上升;當pH值由2增大至5時，解吸率呈下降趨勢，但無顯著性差異。因此，確定最佳解吸液pH值為2。

2.5 上樣液體積的確定

紫玉米花色苷提取液通過大孔樹脂柱的動態吸附泄漏曲線如圖5所示。

由圖5可以看出：當收集至11 BV時，流出液吸光度為上樣液濃度的10%，出現泄漏點，為上樣終點。因此，確定最佳上樣液體積為11 BV。

2.6 解吸液體積的確定

解吸液通過吸附花色苷大孔樹脂柱的洗脫曲線如圖6所示。

由圖6可以看出：當解吸液體積為3 BV時，可將花色苷基本洗脫完全。因此，確定最佳解吸液體積為3 BV。

2.7 紫玉米花色苷純度及色價測定結果

紫玉米花色苷純化前后表征對比結果見表1。

由表1可知：純化后的紫玉米花色苷產品為黑紫色粉末。與純化前相比，產品組織狀態得到改善;純度和色價均得到顯著提高，分別為未純化前的12.9倍和2.9倍。說明大孔樹脂對花色苷純化效果理想。

2.8 紫玉米花色苷清除DPPH自由基能力測定結果

紫玉米花色苷對DPPH自由基的清除率測定結果如圖7所示。

由圖7可以看出：隨著產品濃度的增大，純化前后的紫玉米花色苷清除DPPH自由基的能力均逐漸增強;純化后的花色苷產品清除自由基能力上升幅度更加明顯，且始終高于純化前產品。當濃度為0.20 mg/mL時，純化前后紫玉米花色苷產品的自由基清除率分別為24.16%和84.43%。

3 結論

利用大孔樹脂對紫玉米花色苷進行純化，通過靜態吸附—解吸試驗確定最佳工藝條件為上樣液濃度0.05 mg/mL、上樣液pH值3、解吸液（乙醇溶液）濃度70%、解吸液pH值2;通過動態吸附—解吸試驗確定最佳上樣液體積11 BV、解吸液體積3 BV。此條件下，所得純化紫玉米花色苷產品純度為7.2%，色價為32.8，其對DPPH自由基清除能力較未純化前明顯增強。

參考文獻

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Study on the Process and Productt Characteristics of Purple Corn

Anthocyanins Purification by Macroporous Resin

BAI Ru， FENG Ying*

（College of Food Science， Shenyang Agricultural University， Shenyang 110866， China）

Abstract： Using adsorption rate and desorption rate as indexes， purple corn anthocyanins were purified by macroporous resin. The effects of sample solution concentration， pH value， sample liquid volume， desorption solution concentration and pH value on adsorption and desorption of anthocyanins by macroporous resin were studied， and the characterization of anthocyanins was compared before and after purification. The results showed that： Under the optimum process conditions， namely， sample solution concentration of 0.05 mg/mL， pH value of 3， volume of 11 BV， desorption solution concentration of 70%， pH value of 2， the purity of purple corn anthocyanins was 7.2%， color value of 32.8， and it had good scavenging ability on DPPH free radical.

Key words： purple corn; anthocyanins; macroporous resin; purification