大孔吸附树脂法从杜鹃花中提取花青素.doc

实验项目一 大孔吸附树脂法从杜鹃花中提取花青素
一、实验目的与要求
1、掌握大孔吸附树脂法提取花青素的原理及特点。
2、学习花青素色价测定的基本原理和方法。
二、实验原理
大孔吸附树脂是一种以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙睛等为原料加入一定量致孔剂聚合而成的大分子物质，多为球状颗粒，直径一般为0.3~1.25mm，通常分为非极性、弱极性和中极性，在溶剂中可溶胀，室温下对稀酸、稀碱稳定。大孔吸附树脂是吸附性和分子筛原理相结合的分离材料，其吸附性是由于范德华引力或氢键的结果。大孔树脂包含许多网状空穴结构，总表面积很大，具有较大的吸附能力；另一方面分子筛性是由于其本身多孔结构的性质所决定。影响大孔树脂吸附的因素主要是吸附剂的表面性质和被吸附化合物的化学结构，洗脱剂的极性、pH、操作温度等因素也会造成一定的影响。花青素(Anthocyanidin)，又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属类黄酮化合物。也是植物花瓣中的主要呈色物质，在植物细胞液泡不同的pH值条件下，使花瓣呈现五彩缤纷的颜色。实验证明，花青素具有抗氧化、抗突变、预防心脑血管疾病、保护肝脏等功能。
花青素的基本结构单元是2一苯基苯并吡喃型阳离子，即花色基元。自然条件下游离状态的花青素极少见，主要以糖苷形式存在，花青素常与一个或多个葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖等通过糖苷键形成花色苷。花青素由于结构的特点，容易被大孔树脂吸附；而多糖、蛋白质、核酸等生物大分子不被吸附；小分子量的糖、氨基酸等虽然有一定吸附，但容易从树脂上解吸。根据以上原理，可以利用大孔树脂对花青素进行提取。本实验用杜鹃花瓣的提取液，通过大孔树脂吸附后，用水洗涤除去糖类等极性小分子杂质，用50%乙醇洗脱可以得到纯化的提取液，经减压浓缩干燥后得到花青素成品。花青素在pH=3.0，519nm波长的可见光条件下有最大吸收峰，而花青素分解产物及其它黄酮类物质在此条件下无吸收峰，因此可以用分光光度法进行含量测定。
三、实验器材
层析柱、旋转蒸发器、循环水真空泵、恒温水浴锅、紫外可见分光光度计、布氏漏斗、抽滤瓶、锥形瓶等
杜鹃花大孔吸附树脂（D101）、丙酮、医用酒精、纯化水
四、 实验步骤
1、花青素的粗提取
将杜鹃花100g捣碎，加提取剂（丙酮-水，7:3，v/v）200ml，,50℃浸泡提取30mim，间断搅拌，然后过滤取滤液，滤渣用少量水冲洗，合并滤洗液，减压浓缩回收丙酮，浓缩液待下步处理。
2、D101大孔吸附树脂的预处理（脱除致孔剂）
取树脂20g置烧杯，用95%酒精25ml浸泡4h，过滤，滤液回收酒精，树脂再用酒精浸泡4小时，取少量浸泡液滴入水中观察有无浑浊，如有浑浊分离树脂再用酒精浸泡，直至浸泡液滴入水中无浑浊，树脂用纯化水冲洗至无酒精气味备用。
3、吸附
用遮光纸将锥形瓶包裹，加入处理好的树脂，加入浓缩液混合，适当搅拌，吸附4小时，过滤，滤液弃去；树脂用水反复冲洗，冲洗液用高锰酸钾试液检测不变色即可。
4、洗脱
将完成吸附的树脂装入层析柱中，层析柱中应事先装入适量水以防装柱过程中产生气泡，装柱后将水放至液面与树脂平齐，然后用30%酒精缓缓洗脱，收集洗脱液颜色变淡即可。
5、减压蒸馏干燥
将旋转蒸发器的旋转瓶取下空瓶称重记录数据；将洗脱液注入瓶中，先于40℃，0.1MPa下回收乙醇，逐步提高温度至80℃，待旋转瓶内水分蒸发至干。将旋转瓶取下，称重，用减重法计算花青素提取率，用勺子将产品刮出即得。
花青素提取率 = （蒸干后的瓶重-蒸发前的瓶重）/花瓣取样量
6、色价测定
称取约0.1g产品，用分析天平精密称定，用pH3.0的缓冲液溶解定容至100ml，然后以缓冲液做空白，在519nm波长处测定吸光度。花青素的色价根据下列公式计算： 色价 = A / 取样质量
五、注意事项
1、大孔吸附树脂遇有机溶剂发生溶胀，压力过大导致层析柱断裂，因此装柱高度不宜过大。
2、洗脱时应避免酒精浓度过大，以免脂溶性杂质洗脱。
六、实验操作考查项目
1、大孔树脂装柱及洗脱；2、分光光度法测定色价。
七、思考题
1、本实验提取所得的花青素中所含的杂质主要有哪些？（查文献）
2、洗脱花青素的速度以每分钟多少毫升为宜？

实验四 利用啤酒酵母发酵制备1,6-二磷酸果糖（FDP）
一、实验目的：
1、学习FDP的制备原理和方法；
2、掌握检测FDP的方法。
二、实验原理：
1,6-二磷酸果糖（FDP）是葡萄糖代谢过程中的重要中间产物，是分子水平上的代谢调节剂。FDP具有促进细胞内高能基团的重建和保持红细胞韧性及向组织释放氧气的能力，是糖代谢的重要促进剂。FDP可用于急性心肌梗死、心功能不全、冠心病、心肌缺血发作、休克等疾病的急救，以及肝炎和外科手术的辅助治疗。生产FDP的方法主要有三种：化学合成、直接发酵和酵母发酵固定化生产。本实验采用酵母发酵法，其主要原理是：发酵制备啤酒酵母，超声波破碎后，对原料进行转化，将蔗糖和磷酸盐转化为1,6-二磷酸果糖（FDP）。
反应式：
蔗糖————→葡萄糖————→6-磷酸葡萄糖——————→6-磷酸果糖

——————→FDP
分离原理：利用FDP分子中含有磷酸基团，能与钙离子结合形成沉淀，而发酵液中其它成分处于溶解状态，可以进行分离。形成的钙盐用硫酸调pH酸性使钙离子形成硫酸钙，经过滤除去硫酸钙的滤液加氢氧化钠处理后转化成果糖二磷酸钠盐，过滤后减压浓缩结晶，真空干燥得到粗品。果糖二磷酸钠，分子式：C6H11Na3O12P2·8H2O，分子量：550.18。
三、实验器材
恒温水浴锅、烧杯、真空干燥箱、试管、离心机、旋转蒸发器、循环水真空泵、10ml容量瓶、布氏漏斗、抽滤瓶
啤酒干酵母、甲苯、氯化镁、聚乙二醇辛基苯基醚、蔗糖、磷酸二氢钠、NaOH溶液（10%）、氯化钙、间苯二酚、硫脲、浓盐酸、钼酸铵试液、氨试液、硝酸、稀硫酸
四、实验步骤：
1、啤酒酵母（FDP产生菌）的破碎处理
取啤酒干酵母8g，溶解于30ml活化液中，用洁净塑料容器盛装，在冰柜中冷冻直至全部凝固，溶解后加入1ml甲苯，置冰浴中超声40min。活化液配方为：氯化镁1mmol/L，1%聚乙二醇辛基苯基醚（Triton）。
2、底物转化
在上述溶液中加入50ml底物溶液（内含蔗糖10g，磷酸二氢钠5g，氯化镁0.225g）,室温下转化1天。
3、转化后离心6min，取上清液，加入与磷酸二氢钠等摩尔的氯化钙，有沉淀析出，然后滴加NaOH溶液至pH8.0，加热至沸腾，过滤，固体烘干，称重，即为果糖二磷酸钙盐（分子量：）。
4、取果糖二磷酸钙盐，悬浮于50ml水中，滴加2倍摩尔的稀硫酸，搅拌20min，过滤，取滤液，然后滴加NaOH溶液至pH8.0，过滤，滤渣弃去，取滤液。取蒸馏瓶空瓶称重后，注入滤液，减压浓缩至糖浆状，加入5ml95%医用酒精，混合置冰箱内冷冻5min，析出果糖二磷酸钠盐固体；倾出上清液，下层固体用少量95%医用酒精洗涤，得白色结晶即1,6-二磷酸果糖钠，常温减压干燥，连瓶称重，减去空瓶重量即得1,6-二磷酸果糖钠重量，计算收率。
5、产物鉴定
（1）果糖基的鉴定
取2mlFDP溶液（5mg/ml）,1ml间苯二酚溶液，7ml浓盐酸于试管中混匀，混匀后于70℃恒温水浴中加热1h，溶液变成紫红色。间苯二酚溶液配制方法：溶解0.2g间苯二酚和0.5g硫脲于100ml冰乙酸中。
（2）磷酸根的鉴定
取样品约50mg于试管中，加入NaOH溶液（10%）2ml，于80℃恒温水浴中加热10min，然后滴加硝酸使成酸性，过滤，取滤液滴加钼酸铵试液，加热，即发生黄色沉淀，滴加过量氨试液，沉淀溶解。
五、注意事项
1、细胞破碎须保证时间，使酵母细胞充分破碎；注意破碎时变幅杆不得接触容器底部，以免造成容器损坏。
2、调pH值须注意酸碱的用量，避免过多加入。
3、果糖二磷酸钠盐干燥时不可加热，以免融化。
六、实验操作考察项目
超声波细胞破碎仪的使用
七、思考题
影响FDP收率的因素有哪些？