植物中花青素提取方法探讨_陈小婕

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植物中花青素提取方法探讨

陈小婕，阴文娅*

（四川大学华西公共卫生学院，四川成都610041）

摘

要：花青素是一种广泛存在于植物中的天然色素，由于种类丰富、来源广泛、天然安全并具有优异的抗氧化等功

效而受到研究者的普遍关注。文章对目前花青素传统溶剂提取方法及微波、超声、加压辅助提取方法的相关研究进行了介绍，并分析了各种方法的优缺点，对提取方法的发展方向和趋势进行了展望，旨在为花青素资源的开发利用和工业化生产提供依据。

关键词：花青素，性质，提取，方法

Study on the extraction methods of anthocyanins in plants

CHEN Xiao-jie ，YIN Wen-ya *

（West China College of Public Health ，Sichuan University ，Chengdu 610041，China ）

Abstract ：Anthocyanins is a widespread natural pigments in plants ，which is subject to the concern of the

researchers for its variety kinds ，wide range of sources ，natural and safe properties ，and excellent antioxidant effect.The paper introduced the traditional solvent extraction methods and microwave ，ultrasound ，pressure assisted extraction methods.And the advantages and disadvantages of various methods were analyzed.The prospects for development trends of extraction methods were discussed ，aiming at providing references for future application and industrial production of anthocyanins.Key words ：anthocyanins ；properties ；extraction ；methods 中图分类号：TS202.3文献标识码：A 文章编号：1002-0306（2013）02-0395-05收稿日期：2012－07－26*通讯联系人

作者简介：陈小婕（1988-），女，硕士研究生，研究方向：营养与食品科学。

花青素（Anthocyanidins ）是由一定数量的儿茶素、

表儿茶素缩合而成的聚合体，属于酚类化合物中的类黄酮类（Flavonoids ）[1]

，是一种天然的水溶性色素。花青素作为植物体内一类次生代谢物质，广泛存在于植物花瓣、果实的细胞液组织及茎叶的表面细

胞中[2]

。随着研究的深入，相继在葡萄籽、蓝莓、紫甘薯、桑葚、山楂皮、黑米、茶叶等植物中发现了该物质[3]

。目前已知的有20种花青素，分别分布于27个科，73个属的植物中。植物中含有的花青素不仅赋予了其多彩的颜色，近年来的研究表明，花青素还具有多种生理功能，如抑制血小板凝固，预防血栓、心脏病，

抗癌、抗炎症，延缓衰老等作用[4]

，并且富含花青素的植物还可作为天然色素的良好来源。因此，对花青素的提取研究具有重要意义。本文分别对花青素的传统试剂提取法、微波辅助、超声辅助、加压辅助进行

了对比分析，并对不同方法的未来发展方向和趋势

进行了展望，旨在为花青素的实验室提取和工业化生产提供必要的参考依据，为植物中花青素更为广泛而深入的研究奠定基础。

1

花青素性质及功能

1.1

结构性质

天然花青素的基本结构为2-苯基苯并吡喃即花色基元。包含两个苯环，并由一个3碳的单位（C 6-图1花青素结构图

Fig.1Structure of anthocyanins

HO

OH

OH A

C

OH R11

234

56

78O +B R2

1’2’

3’

4’

5’6’

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

C3-C6）连结。大多数花青素在花色基元的3-，5-，7-碳位上有取代基[5]。由于A环和B环各碳位上的取代基不同（羟基或甲氧基），从而形成了各种各样的花青素。其结构图如图1所示。

1.2理化性质

花青素具有很强的极性，可溶于水，易溶于甲醇、乙醇、丙酮，不溶于乙醚、氯仿、苯等物质。同时由于分子中存在大量的酚羟基，因此具有弱酸性。花青素性质很不稳定，会受到光照、氧化、温度以及糖、激素等物质的影响，并且其自身浓度也会对其稳定性产生作用[6]。

1.3功能

花青素不仅有利于授粉和种子传播、抵抗植物虫害以及预防植物的紫外线照射损伤，同时花青素的生理功能得到了国内外研究人员的关注，主要集中在抗氧化、清除自由基、抑癌、改善血脂、保护肝脏及抗炎、抑菌等方面，因此花青素在食品、保健品、医药等产业方面都有着广阔的应用前景。

2花青素提取方法

花青素常采用传统的有机溶剂提取，近年来研究发现，单纯的试剂提取很难充分萃取植物中的花青素，逐渐发展一些辅助方法，包括微波、超声、加压、超临界、酶法等技术，以提高花青素的得率，缩短提取时间，改善提取物的质量。

2.1传统提取法

有机溶剂萃取法是目前国内外广泛使用的提取方法，已成功地应用于葡萄籽、紫薯、石榴皮、蓝莓等绝大多数含花青素物质的提取分离。多数选择甲醇、乙醇、丙酮或它们的混合溶剂对材料中的花青素进行溶解过滤。同时，常常在溶剂中加入少量无机酸或有机酸降低提取液pH，以防止其降解，常用酸有盐酸、硫酸、碳酸等无机酸及醋酸、甲酸、柠檬酸等[7]。2.1.1甲醇提取耿敬章等[8]樱桃叶中提取花青素，在提取温度50℃，料液比为1∶30，甲醇浓度70%，提取时间20min的条件下，得到最佳提取率为5.17%。E Nicole Bridgers等[9]从新鲜紫薯中提取花青素时，以甲醇为提取剂获得了38.5mg/100g的得率，远远高于乙醇为提取剂的得率（28.7mg/100g）。主要是由于甲醇分子较小，可以到达一些乙醇分子无法进入的结构部位，充分萃取花青素。

虽然甲醇由于其分子特征，在一些植物花青素的提取中效率较高，Li B B等[10]研究发现，运用甲醇

为提取剂后，需要利用SO

2

除去花青素提取物中残留

的甲醇，而SO

2

即使在低浓度情况下，也会对人体产生有害作用。由于其污染环境及不利于人体的特性，因此甲醇不适合工业化的花青素提取和生产，在实验室多用于花青素的组成分析和结构鉴定。

2.1.2乙醇提取Lu Li-Zhen等[11]通过微波烹饪的方法先处理紫薯样品后，以乙醇和酸化电解水（pH=

3.0）为提取剂进行对比。结果表明，酸化电解水的提取物含量为乙醇的2~5倍，但其中的花青素总量却无明显差异，主要是前者为乙醇试剂糖分提取量的5倍。李春阳[12]利用紫甘薯为原料，发现乙醇的花青素提取率（0.421mg/100g）远高于柠檬酸的提取率（0.195mg/100g）。

由于乙醇低成本、易挥发的特性，在花青素的提取中应用广泛。主要可以采用蒸发、膜渗透等方法来纯化得到的花青素产物。Ganapathi Patil等[13]从红萝卜皮中提取花青素，在产物中仍含有25%的乙醇，运用膜渗透的方法去除剩余的乙醇，同时可以达到浓缩花青素的目的。因此乙醇对环境污染相对较小，目前较多地应用于花青素的提取。

2.1.3丙酮提取张镜[14]从蒲桃果实中提取花青素，与甲醇、乙醇相比，体积分数60%丙酮溶液（pH=3）更佳，花青素提取率为5.70%。陈健等[15]从槟榔干提取花青素，在超声辅助下以81%的丙酮为试剂，花青素提取率最高达到

3.41%。

虽然与甲醇、乙醇相比，丙酮作为提取剂时可以避免果胶的干扰，同时可在比较低的温度下浓缩。但G Spagna等[16]研究表明，丙酮为提取剂时，需要用氯仿除去提取物中的丙酮，不仅会污染环境，也不利于人体的健康。因此丙酮在工业化推广中局限很大。

此外，花青素提取中还可以应用柠檬酸、乙酸、盐酸等酸性试剂。同时，目前常用几种试剂以一定体积比相结合的方法提取花青素，可以弥补不同试剂的缺点，提高花青素的得率和提取效率。

2.1.4传统提取法的影响因素溶剂提取花青素的过程中受到多种因素的影响，例如试剂的选择、原料大小、料液比等。

Mady Cissé等[17]研究发现，发现料液比和原料颗粒大小两个因素在溶剂提取中对花青素的提取率影响最大。颗粒较小时，可以大大缩短提取所需时间；颗粒过小时，会使果胶等其他物质提取率上升。料液比较小，提取效率较高，但对花青素的含量有负作用。若是减少提取剂的使用，可以有效减少后续浓

试剂种类优点缺点

甲醇分子较小，可以与花青素充分接触，提取效率较高，

易于花青素的实验室分析和鉴定

需用SO

2

除去在提取物中的残留，污染环境，

对人体有害，不利于工业化的提取和生产

乙醇成本较低，易挥发，对环境污染相对较小提取效率不太高，需用酸性试剂调节pH

后来提高效率

丙酮提取效率较高，提取时可以避免果胶等物质的干扰，

也可在低温下进行浓缩

需用氯仿除去在提取物中的残留，清除成本大，

对环境和人体健康都不利，工业化推广局限较大

柠檬酸成本低，污染小，有利于花青素的护色，

易于推广到食品工业生产中

单独作为提取剂应用范围较小，

提取效率不高

表1不同提取试剂优缺点对比

Table1The comparison of merits and demerits in different extraction solvent