原花青素如何转化为花青素的?
葡萄籽原花青素的提取和检测方法
1 葡萄籽原花青素的概念、性质和安全性
1.1 原花青素的概念
研究表明,葡萄籽中原花色素物质只有原花青素 一种[21。关于原花青素的定义还不统一。 原花青素因在 酸性介质中加热产生红色的花青素而得名【3】,而儿茶素 类单体在热酸条件下反应没有花色素现象,所以儿茶 素单体应不属于原花青素。这个概念也得到了美国葡 萄籽方法评定委员会和国内主要生产葡萄籽提取物的企业认可。 葡萄籽原花青素是由儿茶素、表儿茶素及其 没食子酸酯通过C4-C 或C4-C。键共价相连组成的多 聚体 ,结构通式见图l【5J。通常把二~四聚体称为低聚 体(OPCs),五聚体...全部
葡萄籽原花青素的提取和检测方法
1 葡萄籽原花青素的概念、性质和安全性
1.1 原花青素的概念
研究表明,葡萄籽中原花色素物质只有原花青素 一种[21。关于原花青素的定义还不统一。
原花青素因在 酸性介质中加热产生红色的花青素而得名【3】,而儿茶素 类单体在热酸条件下反应没有花色素现象,所以儿茶 素单体应不属于原花青素。这个概念也得到了美国葡 萄籽方法评定委员会和国内主要生产葡萄籽提取物的企业认可。
葡萄籽原花青素是由儿茶素、表儿茶素及其 没食子酸酯通过C4-C 或C4-C。键共价相连组成的多 聚体 ,结构通式见图l【5J。通常把二~四聚体称为低聚 体(OPCs),五聚体及五聚体以上的称为高聚体。
R=3p—OH儿茶素,R=3p—O一没食子酸儿茶素O一没食子酸酯 R-3a-OH表儿茶素。R-3a-O一没食子酸表儿茶素o-没食子酸酯
图1 原花青素的结构及其组成单元
1.2 原花青素的主要性质
原花青素在热酸条件下能够生成红色的花青素,此性质可用于原花青素的定性和定量分析。
结构中具 有较多的羟基,具有较大的极性,使其能够很好的溶解 于水、甲醇、丙酮、乙醇等极性溶剂而不溶解于苯、氯 仿、石油醚等非极性物质。较多羟基结构也使其成为良 好的氢原子给予体,具有较强的抗氧化性质。
研究表 明,在0 一、·OH、·CH,中,原花青素对0:一·清除能力最 好,而且在聚合度2~5之间范围内,随聚合度增加而增 加柳。对其构效关系分析表明,带有没食子酰基的原花青 素具有更强的抗氧化活性,二聚体的抗氧化活性均比单 体儿茶素的活性强。
c 一c 连接的二聚体比c 一c 连 接的二聚体具有更强的抗氧化活性 。原花青素的最大 吸收波长在280 nm附近,使其具有较强的紫外吸收能 力。以上的主要性质使原花青素很好的用于保健食品 和化妆品的开发。
13 原花青素产品的安全性
美国Creighton大学葡萄籽原花青素研究组与美 国环境保护局根据有毒物质控制条例健康效果测试手 册协同进行了葡萄籽原花青素萃取物(GSPE)的一系 列毒性和生物功效研究。
结果证明GSPE具有很高的 安全性和很好的清除自由基、抗氧化能力【8】。日本学者 Yamakoshi等也采用一系列毒理性试验确证富含原花 青素的葡萄籽提取物具有很高的安全性。完全可以用 于功能性食品的开发。
2 原花青素的提取方法
提取原花青素常用的方法有水提取法、有机溶剂一 水提取法和仪器辅助提取法。葡萄籽中的原花青素物 质通常以结合态与蛋白质、纤维素结合在一起fl01,一般 不易提出,通常选用有机溶剂或水提取,具有断裂氢键 的作用。
同时由于有机溶剂的渗透性较差,一般不单独 使用,常需要水作为传质剂。
2.1 水提取法
Masquelier~l-嘬早从松树皮中用沸水粗提、乙酸乙 酯纯化得到原花青素。选水作为提取剂,浸提耗时长, 温度高,容易造成原花青素的损失。
同时水的极性较 大,溶出杂质也较多。
2.2 有机溶剂一水提取法
甲醇、丙酮、乙醇和乙酸乙酯是提取葡萄籽原花青 素常用的有机溶剂,它们对原花青素有很好的溶解性, 它们的极性大II,Jt~序为甲醇>乙醇>丙酮>乙酸乙酯。
乙醇是常用的提取溶剂,价格低廉,来源丰富。乙酸乙 酯提取出的原花青素成分生物活性较好,但是由于极 性较小,对原花青素的提取并不完全。甲醇和丙酮水溶 液(50%~75%)对原花青素都有较好的提取性能,同时也多用做原花青素含量测定时的提取溶剂。
熊何 -21比 较了甲醇、乙醇、丙酮水溶液对多酚的提取效果,结果 表明70%丙酮水溶液为最好溶剂。丙酮水溶液提取效 果好的原因:原花青素分子含有多个苯环和醚键,油溶 性较强,同时又有大量的羟基连接在分子骨架上,在水 中具有很好的溶解性,拥有油水双溶性的丙酮与之相 互匹配,原花青素的溶解度自然增加,其提取率相应得 到提高。
2-3 仪器辅助提取法
超临界萃取和超声波辅助提取越来越多的用于葡 萄籽原花青素的提取。超临界CO:萃取率高,而且使原 花青素不受到空气和光的影响,但由于设备昂贵,推广 使用比较困难。
超声波法应用比较广泛,超声波产生的 强烈振动、高的加速度、强烈的空化效应、搅拌等特殊 作用,可以破坏植物的细胞壁,使溶剂渗透到细胞中, 令其中的化学成分溶于溶剂中,从而提高提取效率。 在提取原花青素之类的热敏性物质显示出优越的性 能。
3 葡萄籽原花青素的检测
由于葡萄籽和葡萄籽提取物中大多数多酚是原花 青素(一般占70%~85%),所以很多厂家使用原花青 素来标定其中有效成分的含量。原花青素含量是反映 葡萄籽提取物或葡萄籽质量的关键指标,主要有两个 指标,分别为原花青素值和原花青素含量。
3.1 原花青素值的测定
原花青素值的测定采用Bates—smith法和Poaer 法。原理:原花青素在酸性条件下加热转化为红色的花 青素,而儿茶素、表儿茶素等黄烷一3一醇单体没有此反 应(图2)。
它们测出的结果是原花青素的相对含量,分 别用原花青素指数和PVU表示,是根据经验公式求得 的。葡萄籽提取物中的原花青素指数一般在80~100之 间,PVU一般在250~350之间。
原花青素值只是相对含量,并非原花青素的真实 含量。
据调查,同为原花青素值95的产品,多酚含量相 差15%,质量大相径庭四。很多生产厂家使用原花青素 指数来表示葡萄籽提取物中原花青素的百分含量是错误的。
图2 花青素生成反应 Fig.2 Reaction ofproducing cyaniding
3.2 原花青素含量的测定
原花青素的含量测定方法很多,也比较混乱。
常用 的有以下几种方法。
3.2.1 铁盐催化法
此方法的反应原理与原花青素值测定原理相 同,在计算原花青素的含量时使用了原花青素标准 品。Fe¨、盐酸为常用的催化剂和酸解剂。由于水、乙 醇为反应介质时吸光值很低,一般采用正丁醇为反 应介质【15-161。
通常的具体操作:取1.0 mL样液(或原花 青素溶液)于10 mL刻度试管中,加入6.0 mL正丁醇一 浓盐酸(95:5)与2% 硫酸铁铵溶液(溶解于2 mol/L 盐酸)0.2mL,混匀,置于沸水浴中加热40min后,立即 取出用冰水快速冷却至室温,在550 Nm处测定吸光值。
此方法较简便,而且对原花青素的选择性反应较 好。铁盐催化法对反应体系中的含水量和Fe 浓度要求 比较严格,一般要求含水量6%,Fe 浓度4.5x10 %, 而且过高的Fe¨浓度对反应没有影响【l51。
傅武胜【l61 研究表明3%~4%为合适的含水量,Fe 浓度选择在 9.OxlO %左右。但是也有学者总结分析2%~6%含 水量对花青素的形成有抑制作用,稍高的Fe¨浓度 (>15 g/L)也抑制花青素的生成。
在铁盐催化反应的基础上,杨大进【l I等人利用高 效液相色谱法检测了原花青素含量。该方法将原花青 素在上述铁盐催化条件下生成的深红色花青素离子 进行高效液相色谱分析,从而确定原花青素的含量。
此方法能够排除部分杂质的影响,具有定性定量准确 的优点。
3.2.2 香草醛法
测定原理:原花青素和儿茶素类单体的A环的化 学活性较高,在酸性条件下,其上的问苯二酚或间苯 三酚与香草醛发生缩和,产物在浓酸作用下形成红色 的正碳离子,样品的浓度与产生的颜色呈正相关,在500 llm波长下测定其吸收光值【l91(图3)
图3 酚醛缩合反应
香草醛法测定时,一般以儿茶素为标准物,以甲醇为溶剂。
盐酸、硫酸均可作为反应过程的催化剂,但在 使用硫酸时,浓度不易过高,过高的硫酸易使香草 醛发生自缩合反应和氧化分解 。具体的操作方式 较多:1 mL试液+2.5 mL 1%香草醛甲醇溶液+2.5 mL 25%硫酸或8%盐酸(均溶解于甲醇),30。
【二下反应 15 min~20 min【2l。丑 ;1 mL试液+6 mL 4%香草醛甲醇 溶液+3 mL浓盐酸,室温下反应15 minL231;有的更是在 2O℃下反应15 h[241。操作方式差别较大,不利于使用 者的选择,有待于统一。
。收起