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      作者：鄭曉敏

      紫甘藍( Purple cabbage)屬十字花科植物，又名紫卷心菜，它作為一種食用性蔬菜在我國分布范圍廣且價格低廉[1-3]。紫甘藍色素是存在于葉表皮細胞的花青素，主要成分為矢車菊苷，具有良好的抗氧化功能[4-5]，是一種天然的食用色素。對其色素的研究近年來也受到了許多專家的關(guān)注及研究[6-7]。大孔樹脂分離純化與傳統(tǒng)純化工藝相比，具有工藝簡單、效率高、生產(chǎn)成低、再生方便等諸多優(yōu)點，已經(jīng)成為當(dāng)前分離純化天然產(chǎn)物的主流方法[8-10]。為此試驗比較色素純化常用的6種大孔樹脂對紫甘藍色素的吸附分離效果，從中篩選出較為合適的紫甘藍色素分離純化樹脂類型，并對其吸附解吸性能進行研究，以期為紫甘藍天然色素的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。

  1  材料與方法

  1.1試驗材料

    新鮮紫甘藍：市售。

1.2試驗試劑

    無水乙醇、氫氧化鈉、鹽酸：均為分析純，國藥集團上�；瘜W(xué)試劑有限公司；大孔樹脂DA-201，大孔樹脂NKA-9、大孔樹脂NKA-Ⅱ、大孔樹脂HPD-450、大孔樹脂AB-8、大孔樹脂D-4020:上海摩速科學(xué)器材有限公司。

1.3試驗儀器與設(shè)備

    電子天平PL403: METTLER TOLEDO儀器有限公司；精密pH計PHS-3C:上海精密科學(xué)儀器有限公司；可見光分光光度計722S:上海精密科學(xué)儀器有限公司；紫外可見光分光光度計Car 100: VARIAN儀器有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-2:上海森地科學(xué)儀器有限公司。

1.4試驗方法

1.4.1紫甘藍色素提取液的制備

    紫甘藍菜葉用清水洗凈，切碎(碎葉大小<5 mm×5 mm)，加入5倍體及25%乙醇水溶液作為浸提溶液，用2 mol/L的鹽酸調(diào)其pH至2，在60℃下浸提2h后過濾，收集濾液，于50℃下減壓濃縮，冷藏備用。

1.4.2大孔樹脂類型的篩選

1.4.2.1  大孔樹脂預(yù)處理

    將6種大孔樹脂用蒸餾水洗凈，分別在燒杯內(nèi)加入高于樹脂層10 cm的無水乙醇，浸泡24 h使其充分溶脹，用無水乙醇淋洗直至洗出液無白色渾濁現(xiàn)象為止，再用蒸餾水反復(fù)洗滌，去除醇溶性雜質(zhì)和殘留在樹脂中的溶劑至中性，濾出樹脂待用。

1.4.2.2大孔樹脂吸附率和解吸率的測定   

 稱取6種經(jīng)預(yù)處理過的大孔樹脂各1g，分別置于250 mL具塞磨口錐形瓶中。量取紫甘藍色素提取液100 mL，于最大吸收波長處測其吸光度（A1）。然后將其分別倒人錐形瓶中，在30℃下恒溫振蕩24 h，使其充分吸附后過濾，測濾液的吸光度（A2）。將濾出后的樹脂加入到100 mL、70%的乙醇溶液中，在60℃下恒溫振蕩24 h，使其充分解吸后過濾，測濾液的吸光度(A3)，按下式計算各樹脂的吸附率和解吸率。

    吸附率=（A1-A2）/A1×100%    (1)

    解吸率= A3/（A1-A2）×100%    (2)

1.4.3大孔樹脂對紫甘藍色素的吸附性能

1.4.3.1溫度對大孔樹脂吸附效果的影響

    稱取6種經(jīng)預(yù)處理過的大孔樹脂各1g，分別置于250 mL具塞磨口錐形瓶中。量取紫甘藍色素提取液100 mL，于不同溫度下進行振蕩吸附試驗，測定上清液在最大吸收波長處的吸光度，作吸光度隨時間的變化曲線，確定溫度對大孔樹脂吸附效果的影響。

1.4.3.2紫甘藍色素在大孔樹脂上的吸附平衡時間

    準(zhǔn)確稱量1 g經(jīng)過預(yù)處理的大孔樹脂，分別置于250 mL具塞磨口錐形瓶中，各加入100 mL紫甘藍色素提取液，于20℃下恒溫振蕩吸附，每隔1 h取上清液測定其吸光度，連續(xù)測定6h，作吸光度隨時間的變化曲線，確定紫甘藍色素在大孔樹脂上的吸附平衡時間。

1.4.4洗脫劑體積分數(shù)的確定

    稱取2g已飽和吸附紫甘藍色素的樹脂置于三角瓶中，分別加入不同體積分數(shù)的乙醇溶液100 mL，恒溫振蕩th后，于最大吸收波長處測定各溶液的吸光度，以吸光度表示紫甘藍色素的解吸量。

1.4.5大孔樹脂對紫甘藍色素的純化

    將預(yù)處理好的D-4020大孔樹脂濕法裝柱(3 cm×30 cm)，紫甘藍色素的粗提液用蒸餾水稀釋3倍，以10 mL/min的流速通過層析柱至吸附達到飽和，再以蒸餾水洗脫樹脂至流出液無混濁現(xiàn)象，然后用60%體積分數(shù)的乙醇溶液進行洗脫，收集洗脫液，于50℃下減壓濃縮得深紫紅色漿狀物質(zhì)。

1.4.6紫甘藍色素的色價測定

    精確稱取0.10 g紫甘藍色素提取物，用pH 3.0的檸檬酸緩沖液定容至100 mL，稀釋一定倍數(shù)，采用分光光度法，比色皿1cm，測定樣品濃度為1%，在其最大吸收波長處測定其吸光度，并計算色價（）。

    = A×r/W    (3)

    式中：A-樣品溶液的吸光度；r-測定吸光度時所吸樣品的稀釋倍數(shù)；W-樣品的質(zhì)量，g。

2結(jié)果與討論

2.1紫甘藍色素提取液最大吸收波長的確定

    將新鮮紫甘藍洗凈，除去菜梗和老葉，稱取5g，切碎（碎葉大小小于5 mm x5 mm），加入5倍體及25%乙醇水溶液作為浸提溶液，用2 mol/L的鹽酸調(diào)其pH至2，在60℃下浸提2h后過濾，得到紫甘藍色素提取液。在400～800 nm波長范圍內(nèi)進行掃描，掃描光譜曲線如圖1所示。

    由圖1可知，紫甘藍色素的提取液在525 nm處呈現(xiàn)明顯的最大吸收峰，所以試驗采用525 nm作為檢測波長。

2.2最佳吸附樹脂的確定

    各種經(jīng)預(yù)處理后的樹脂對紫甘藍色素提取液的吸附及解吸性能如表1所示。

    根據(jù)表1所得到的數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明，吸附率方面NKA-9，HPD-450，AB-8和D-4020這四種型號的樹脂具有明顯的優(yōu)勢，同時，解吸率也是衡量大孔樹脂分離天然產(chǎn)物的重要技術(shù)參數(shù)，而在之后的解吸試驗過程中，AB-8和D-4020這兩種樹脂都有不錯的解吸率。綜合吸附率和解吸率兩個數(shù)據(jù)進行分析，大孔吸附樹脂D-4020效果在6種樹脂中較為突出，故確定D-4020為試驗研究的最佳吸附樹脂。

2.3溫度對D-4020樹脂吸附效果的影響

    花青素類物質(zhì)在低溫下的穩(wěn)定性較好，故試驗只研究20℃～60℃之間溫度對D-4020樹脂吸附效果的影響。

    由圖2可知，溫度越高，紫甘藍色素提取液的吸光度下降越快�？赡苡捎跍囟壬�高，有效成分在樹脂上的吸附作用降低，在溶液中的溶解度增大，致使色素在大孔吸附樹脂上的吸附速度和吸附量降低，因此，在吸附階段，以20℃作為吸附溫度較為合適。  2.4紫甘藍色素在D-4020樹脂上的吸附平衡時間

    圖3為D-4020樹脂對紫甘藍色素吸附過程中色素提取液的吸光度隨時間的變化規(guī)律。由圖3可以看出，在吸附起始階段，紫甘藍色素提取液的吸光度下降迅速，2h后下降速度趨于緩慢，4h后吸光度基本不變。這說明在起始階段D-4020樹脂對紫甘藍色素的吸附率增加較快，但隨著時間的延長大孔樹脂在單位時間內(nèi)的吸附量逐漸減小，吸附逐漸趨于飽和，在4h時吸附基本達到平衡，吸附率不再增加。

2.5  乙醇體積分數(shù)對D-4020樹脂解吸效果的影響

    洗脫劑具有使各種大孔樹脂溶脹、減弱被吸附物質(zhì)與大孔樹脂之間吸附力的作用，并可溶解出被吸附物質(zhì)。常用乙醇作為洗脫劑，其體積分數(shù)對大孔樹脂吸附紫甘藍色素的洗脫效果影響較大，研究進行了不同體積分數(shù)乙醇溶液的洗脫效果試驗。當(dāng)D-4020樹脂吸附紫甘藍色素提取液至上清液吸光度不再發(fā)生變化時，認為D-4020樹脂已經(jīng)達到吸附飽和。用蒸餾水分別清洗吸附飽和的D-4020樹脂后，以不同體積分數(shù)的乙醇溶液進行靜態(tài)洗脫，試驗結(jié)果如圖4所示。

    由圖4可知，隨著乙醇溶液體積分數(shù)的上升，溶液的吸光度也隨之增加，當(dāng)乙醇體積分數(shù)60%時，吸光度達到最高，但當(dāng)乙醇溶液體積分數(shù)超過60%時，溶液的吸光度又逐漸變小。乙醇溶液體積分數(shù)過高或過低，解吸效果都會下降。溶液的吸光度越高，說明解吸效果越好。因此選用60%體積分數(shù)的乙醇溶液作為洗脫劑。

2.6純化前后紫甘藍色素的色價比較

    按1.4.1節(jié)方法，紫甘藍色素提取液經(jīng)減壓濃縮后得到的色素粗提物為紫紅色膏狀物，由于含有較多的脂溶性雜質(zhì)，純度較低且容易吸潮。而經(jīng)D-4020大孔樹脂純化后的紫甘藍色素按1.4.6節(jié)方法測定其色價，結(jié)果見表2，其值為48.6，接近純化前的10倍，說明采用D-4020大孔樹脂能有效純化紫甘藍色素。

3結(jié)論

紫甘藍色素為水溶性色素，在525 nm波長下有最大吸收峰。D-4020型大孔樹脂是分離純化紫甘藍色素較為適宜的樹脂類型。其對紫甘藍色素吸附平衡時間為4h，吸附最適溫度20℃，解吸時宜選用60%體積分數(shù)的乙醇溶液。經(jīng)純化后的紫甘藍色素色價為48.6，接近純化前的10倍。

4摘  要  

通過比較6種大孔吸附樹脂對紫甘藍色素的吸附與解吸效果，研究了D-4020型大孔樹脂對紫甘藍色素的吸附與解吸條件。結(jié)果表明，D-4020型大孔樹脂是純化紫甘藍色素較適合的樹脂類型；紫甘藍色素在D-4020型樹 脂上的吸附平衡時間為4h，吸附最適溫度為20℃，解吸時宜選用60%體積分數(shù)的乙醇溶液。經(jīng)純化后的紫甘藍色素色價為48 .6，接近純化前的10倍。