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龙葵和枫香中色素的提取和相关性质的研究

2015-05-16 15:45 字体:   打印 收藏 

1 前言
1.1天然色素
食用色素是使食品着色或改善食品色调和色泽的食品添加剂,按来源可分为天然和人造色素两大类。尽管食品中色素含量甚微,但对食品质量品质的影响却非常大。随着对食品安全问题的重视,消费者对合成色素越来越担心。近年来发现人工化学合成色素有的存在致癌和致突变作用,故天然色素日益受到人们重视。食用天然色素色泽自然,种类繁多,其中很多主要成分是微生物、动植物物质和能量代谢物质,许多食用天然色素对人体的多种疾病还具有非常突出的治疗、预防等药理作用和保健功能[1]。由于食用天然色素具有安全、色泽自然鲜艳、多数不受添加剂的限制和使用范围广泛而得到迅速发展。近年来,随着人们日益增长的物质生活需求及文化素养、科学水平的不断提高,人们意识到合成色素对人体有害,甚至有致癌的危险。天然食用色素安全可靠、无毒副作用,色调自然,接近天然物质的颜色;有些天然食用色素还具有营养功效[2]和对人体的某些疾病具有预防、治疗等药理作用和保健功能。因此,寻求和开发天然色素对保障人类身体健康,促进食品工业的发展具有十分重要的意义。
1.1.1天然色素的分布
我国自然资源十分丰富[3],如红花、栀子、紫草、玫瑰茄等广泛分布在我国新疆、江西、河南、河北、安徽等地。它们不仅是我国的传统药材,而且是提取红色、黄色、紫色等色素的优良原料。另外一些农副产品经过深加工后,可制得天然色素,如玉米色素、红米色素、辣椒色素、萝卜素,高粱红等。合理开发利用我国的自然资源和农副产品,将为人民提供安全性高,有一定营养价值的天然色素。
1.1.2天然色素的性质特点
天然色素作为重要的食品添加剂,其性质特点如下[4]:①绝大多数天然色素无副作用、安全性高。②很多天然色素中含有人体必需的营养物质或其本身就是维生素或具有维生素性质的物质,如β-胡萝卜素。③有的具有医疗保健作用,如黄酮类色素,它对心血管系统疾病及别的许多疾病有防治作用。④天然色素色调比较自然、接近于天然物质,具有较高的实用价值和经济价值。
1.1.3天然色素的种类及化学结构[5-8]
吡咯色素:吡咯色素一般称为叶绿素,叶绿素是一原子镁和卟啉构成的化合物。研究得较多的是叶绿素A和叶绿素B。
多烯色素:多烯色素是由异戊二烯残基为单元组成的共轭双键相连为基础的一类色素。这类色素又称为类胡萝卜素。类胡萝卜素按其结构和溶解性可分为两类:①胡萝卜素类,此类色素含有大量共轭双键。如番茄红素和α、β、γ-胡萝卜素。② 叶黄素类,此类色素是共轭多烯烃的加氧衍生物。如玉米黄素、胭脂树橙色素、藏花酸等。
酚类色素:酚类色素是多元酚的衍生物。它又可分为两类色素,① 花青素,此类色素的基本结构是2-苯基苯并吡喃,即花色素基元。② 黄酮类色素(又名花黄素),此类色素一般含有2-苯基苯并吡喃酮结构,高粱红素、菊花黄素、红花素等都属于此类色素。
其他天然色素:自然界中还有一些结构上不同于上述物质,但属于色素的化合物。即使已经知道属于那一种化学结构类型,但由于其来源不同,化学结构上某些差异,所表现出来的性质也不同,因而,把它们作为新品种加以研究。
1.1.4天然色素的应用现状
据资料统计[9]:1971-1981年世界公开发表的食用色素专利数为126个,其中87.5%是食用天然色素。日本1995年食用天然色素的用量达23604t。食用合成色素仅186t,日本目前有45家工厂生产食用天然色素。美国1976年食用天然色素的使用量为4500万t,是化学合成色素的5倍。而中国1996年合成色素的产量约为800t,而食用天然色素的产量约达10000万t(其中焦糖色素7000t),目前在中国生产食用天然色素的工厂百余家,1998年产量已达25000万t。由于市场前景看好,各国竞相开展对食用天然植物色素的开发,如胡萝卜素、叶绿素、叶黄素、番茄红素、栀子黄色素、甜菜红、红花黄等已投入工业化生产。目前国际上已开发的食用天然色素共有100余种。中国正式批准的(1998)共47种,日本列为允许使用的共约102种,欧共体13种,英国26种。全世界食用色素的总金额约为13.4亿美元,其中合成色素约4亿美元,天然色素约9.4亿美元。近年来合成色素的增长量不大,而食用天然色素以约每年4%的速度递增。
美国允许生产使用的主要种类有:胭脂树橙、脱水甜菜粉、β-胡萝卜素、葡萄皮色素、红花色素、海藻粉色素、果蔬汁色素、辣椒色素、菊科植物粉末及提取物、玉米胚乳油、核黄素等。日本允许生产和使用的主要种类有:胭脂树橙、紫苏色素、红花黄素、可可色素、甘草色素、叶绿素、罗望子色素、浆果类色素、茜草色素、紫根色素、橘子黄素等[10]。我国对天然色素的研究也日趋活跃,如今我国允许生产和使用的天然色素有四十余种,生产厂逾百家,年产量超万吨。生产和使用的主要品种是焦糖色素,约占天然食用色素总量的70%。除焦糖色素外,产量较大的品种有:红曲红色素、辣椒红色素、姜黄色素、高粱红色素、叶绿素铜钠、玫瑰茄色素等。由于其它天然食用色素的成本高、性能不稳定等原因,很少使用,主要用于出口。目前我国天然食用色素的生产已经初具规模,红曲米、红曲米粉、红曲红、辣椒红、叶绿素铜钠等产品除在国内生产与销售外,还远销国外。
1.1.5天然色素的提取
开发天然色素是世界食用色素业和医药等行业的发展趋势之一。我国目前还处在合成色素与天然色素并存及同时发展的状态。由于合成色素的安全性问题,不少合成色素在各国允许使用的程度被大大限制,尤其是在食品、医药和化妆品行业,所以,天然色素的提取和应用是现在和未来发展的主要方向。
天然色素的提取、纯化工艺多种多样,主要有水浸提、有机溶剂提取、碱提取、超临界流体萃取、微波及超声波处理、树脂吸附分离纯化、酶法处理和膜技术等。在天然食用色素提取与精制过程中采用各种高新技术可以大大促进天然食用色素产业的发展。
1.1.5.1水浸提
水浸提是提取水溶性色素行之有效的手段,大多采用热水、酸水、碱水浸提。其中碱提法主要是应用了碱对多种生物物质的影响作用。其提取效率从经济角度和安全性考虑有应用价值。辣椒红色素的碱提取是以15%-40%的NaOH水溶液处理辣椒油树脂,使辣椒红色素中的脂肪成分发生皂化反应,从而将辣椒红色素游离释放出来,再分离精制可得到产品[11]。虾壳中的虾青素大多与蛋白质结合,应用碱液脱蛋白的原理,当用热碱液煮虾壳时,蛋白质溶出,虾青素也随着溶出,从而达到提取虾青素的目的[12]。因姜黄色素易溶于碱水,可用碱水对姜黄色素进行浸提,使用1%的NaOH溶液提取姜黄色素效果较好[13]
由于碱提法加工过程需消耗大量酸碱,且废液较难回收,因此近几年来对碱提法的研究报道也较少。
1.1.5.2有机溶剂提取法
对于水溶性较差,甚至不溶于水的脂溶性色素,采用有机溶剂浸提。溶剂提取法是目前从动植物中提取色素的一种普遍常用的方法。生产上普遍使用的有机溶剂为乙醇,乙醇具有无毒、安全性高、易回收利用等特点。主要采用醇浸提、酸醇浸提。将虾壳用盐酸浸泡24h后过滤,虑渣用95%乙醇浸泡,提取液经蒸馏后得到浓缩的粗制虾青素提取物[12]。用碾米机剥下黑米表面层10%左右的米皮糠,先用植物油提取,去掉米皮糠中的油脂,再用乙醇水溶液浸提黑米色素,滤去杂质浓缩干燥即得到色素成品[14]。从辣椒中提取辣椒红素是将干辣椒磨成粉后浸泡在丙酮、乙醇、氯仿、三氯乙烷等有机溶剂中进行。用溶剂法提取辣椒红素,由于原料成分复杂,现使用的有机溶剂的选择性差,使所得产品纯度差且有异味,必须将产品浸膏进一步脱臭精制,方可应用,但由于异味物质和色素成分性质接近,用一般分离或分解方法,操作复杂且很难得到高纯度的辣椒红素[11]
相对而言,有机溶剂提取法萃取剂便宜,设备简单,操作步骤简单易行,提取率较高,但用其提取的某些产品的质量较差,纯度较低,有异味或溶剂残留,影响产品的应用范围。
1.1.5.3超临界CO2流体萃取法
该技术最适合于提取分离亲脂性、分子量较小的热敏性物质,由于提取工艺简单,能耗低,萃取剂便宜,提取的产品具有纯度高、溶剂残留少,无毒副作用等优点,越来越受到人们的重视。近来发现该技术在天然食用色素的提取与纯化方面具有独特的优点。
赵亚平等[15]用超临界CO2从辣椒粉中提取辣椒红色素,在原料粒度小于1.2mm、萃取压力25 MPa、温度50℃、流量6 m3/h、时间1h的条件下,得到的辣椒红色素产品各项指标均好于GB10783-1996的要求。张中义等[16]采用该技术对传统溶剂提取方法所得到的辣椒色素进行纯化,在压力18 MPa、温度25℃、萃取剂流量2.0 L/min和萃取时间3 h的条件下,得到了高纯度辣椒色素,产品质量符合FAO/WHO标准的要求。用超临界CO2萃取法得到的番茄红素无异味、无溶剂残留,提取率达90%以上[17]。超临界CO2萃取与有机溶剂提取相比,萃取的紫草色素含杂质少,且含有更多色素组分,全过程仅需2.5-3h,产品色质好,避免了用有机溶剂萃取的溶剂残留等问题[18]
超临界CO2流体萃取技术是一种新型的绿色分离技术,但因为存在技术尚不完善、设备复杂且昂贵、运行成本高等问题,使这种萃取方法在该领域的发展和应用受到了一定的限制。
1.1.5.4微波萃取法
微波的频率与分子转动的频率相关联,它作用于极性分子上能促进分子的转动,导致分子之间强烈地摩擦,迅速生成大量的热能,温度快速升高。微波可穿透萃取介质,直接作用于物料内部,使内部温度迅速上升,增大目标物质在介质中的溶解度;微波可增强传质驱动力,加速目标物质由原料内部向界面层扩散,从而使萃取速率提高数倍[19,20]
陈栓虎等人利用微波萃取了柿子红色素,该色素属多酚类水溶性色素,对光、热稳定性好,对大多数食品添加剂影响不大,安全性高,是一种很有开发前景的食用色素新品种,利用微波萃取柿子红色素,时间短,提取率高[21]。同传统的索氏提取相比,提取时间大为缩短,色价大大提高。张春兰等通过单因素和正交实验,确定了微波法萃取枸杞色素的最佳工艺条件:萃取次数为3次,时间为20 s,浸提率为89.3%,可见利用微波萃取枸杞色素具有加热速度快、受热体系温度均匀、节约时间和能量等优点[22]。李巧玲[23]采用微波强化萃取柚皮色素时,也取得了十分满意的提取效果。
微波强化萃取显示出良好的发展前景和巨大的应用潜力,不过要向规模化工业生产方向发展,还需在微波萃取的基础理论、作用机制、设备放大等方面作进一步的深入研究。微波萃取天然色素技术在实验工作中虽然已经取得一定重要成果,但由于受它的特性的限制,应用范围受到了一定的影响。如果利用微波的促进传质作用,来克服传统浸提中存在的传质障碍,则可大大提高生产效率。目前此项工作正受许多科研工作者的重视,多项研究成果显示出微波萃取这一方法的优越性,开展微波萃取技术在天然色素提取上的应用研究具有广阔的前景。
1.1.5.5超声波强化提取技术
超声波是一种弹性波[24],它能产生并传递强大的能量,利用超声波的空化作用和它的次级效应(如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等),可以改变物质组织结构、状态、功能或加速这些改变的过程。若将其运用在固液萃取过程中,则可使细胞周围和细胞内产生环流,从而提高了细胞壁和细胞膜的通透性圆,起到强化萃取过程的作用,有利于细胞内有效成分的提取。超声波辅助水萃取就是利用这一特点来达到加快细胞释放色素的速度、缩短提取时间、提高色素提取率的目的[25]
超声波强化提取的作用主要来源于超声“空化”效应。超声“空化”效应是指存在于液体中的微小气泡核在超声波作用下被激活,它表现为泡核的生长、振荡、收缩及崩溃等一系列动力学过程。由于超声波对体系的升温作用较小,因此很适于热不稳定成分的提取。
李云雁[26]运用超声波技术从板栗壳中提取棕色素,得到优化的工艺参数为:提取温度为70℃、超声提取2次、每次1 h,在此条件下的提取率为64 mg/g,远高于常规法。在对栀子黄色素提取的研究[27]中发现,在150 min相同时间内,超声波(71W)作用下的栀子黄色素浸提率为搅拌(300 r/min)条件下的2.38倍。
近年来,对超声波强化提取、分离的研究取得了明显进展,并展现出良好的应用前景。利用超声波实现提取过程的强化,成为开拓高效、节能、降耗工艺过程的主要途径之一。
1.1.5.6树脂吸附分离、富集
大孔吸附树脂多为白色的球状颗粒,粒度为20-60目,通常分为非极性和极性两大类,还可根据极性大小分为弱极性、中等极性和强极性。它的理化性质稳定,不溶于酸、碱以及有机溶剂。通常由苯乙烯、丙烯酸酯等单烯类成分作为单体和二乙烯苯等双乙烯类成分作为交联剂聚合而成。大孔吸附树脂具有吸附容量大,选择性好,吸附速度快,解析容易,机械强度高,再生处理方便,可反复使用等优点。大孔吸附树脂在天然食用色素制备中已经取得了良好的试验效果。
彭永芳[28]等用大孔吸附树脂吸附和分离密蒙花黄色素,选用X-5作吸附剂,洗脱剂用60%乙醇,得率为8%,产品色价为传统法的3.7倍;马银海[29]以AB-8大孔树脂作为吸附剂、80%乙醇为洗脱剂,从黑糯米制备色素,产品色价(E1%1cm 520nm)达到224,是传统方法所得产品色价(E1%1cm520nm=58)的3.9倍。
大孔吸附树脂是20世纪70年代发展起来的新型有机高聚物吸附剂。近年来大孔吸附树脂法已成为天然药物及生物活性成分提取和精制的一种有效方法,而且工艺简单、生产成本较低。
1.1.5.7酶工程技术
在天然食用色素生产中,选用特定的酶,通过酶催化定向反应,可以达到其它方法难以达到的目的。利用酶工程反应技术,可以使原料中的色素“前体”物质转化为所需要的天然食用色素成分,显著提高天然食用色素的得率;可以除去天然色素粗品中不易去除的杂质,提高产品质量;还可以通过控制酶促反应条件,生产出不同色调的食用色素。
在栀子系列色素生产中,提取栀子黄色素后的废液中含有大量的栀子苷,加入β-葡萄糖苷酶使栀子苷水解成京尼平,京尼平和氨基酸作用可得到栀子蓝色素,采用不同的工艺还可以得到栀子红色素、绿色素[30,31]。另外,采用酶对含栀子蓝色素的植物果实进行水解,也可明显提高栀子蓝色素的产量。
在天然食用色素生产中,酶工程技术是近年来才引入的新兴技术。由于天然色素一般对高温、强酸、强碱敏感,而酶催化反应条件温和,一般在较低温度、接近中性的条件下就能进行,所以非常适合于天然食用色素的制备与精制。   
1.2龙葵
龙葵为茄科植物龙葵一年至多年生草本植物的全草,始载于《药性论》。异名苦菜(《唐本草》),天茄子、苦葵、老鸦眼睛草(《图经本草》),水茄、天泡草、老鸦酸浆草(《纲目》),天泡果(《植物名实图考》),山海椒(《贵州草药》[32]。李时珍曰:“龙葵,言其性滑如葵也。苦以菜味名,茄以叶行名,天泡,老鸦眼睛皆以子形名也。与酸浆相类,故加老鸦以别之。”《中国药典》1977年版有载。《本草纲目》云:其味苦,微甘,寒,滑,无毒。龙葵全草均人药,有清热、解毒、活血、消肿等功能[33]。主治感冒、牙痛、慢性支气管炎、痢疾、乳腺炎和癌症等病[34]。也可治疗痈疽肿毒,跌打损伤,功能消肿散血,通利小便。草本植物龙葵,高30~60cm。茎直立,叶互生,浆果球形,熟时黑色。种子多数,近卵形,压扁状。文献报道[35]中国龙葵有3个种及1个变种,分别为龙葵、少花龙葵、红果龙葵和黄果龙葵。以干燥、色绿、肥嫩者入药为佳。在我国各地均有分布,生于村边、田边、路旁、山坡、林缘、草地上。龙葵果作为水果食用酸甜可口,同时,也是极好的天然色素资源[36]
1.2.1中国产龙葵分类研究(龙葵、少花龙葵、黄果龙葵)
1.2.1.1 中国龙葵资源及其分布
中国龙葵资源及其分布主要性状见表1。
表1  龙葵复合种的性状比较

种类 俗名 果实颜色 分布区 生育期(天) 单果重 单果直径(mm) 口味
龙葵 黑天天 黑紫色 北方各省 90-120 0.48 9.8 微酸甜
少花龙葵 苦葵 亮黑紫色 南方各省 120-150 0.28 7.8 微酸甜
黄果龙葵 黄天天 黄绿色 东北零星分布 90-150 0.51 10.1 酸甜。甜味浓
红果龙葵 红葵 朱红色 东北西北零星分布
 
1.2.1.2 形态特征比较:龙葵各器官的数量性状代表值均为20个样本的平均数。
(1)株高及茎的特点:在三个类型中,株高的排序为少花龙葵、黄果龙葵、龙葵。少花龙葵和黄果龙葵的茎绿色、直立,龙葵的茎绿色、直立或淡紫色、斜生。黄果龙葵和龙葵茎上有窄翅或无翅。少花龙葵茎上有翅,翅上生有细刺。
(2)叶:黄果龙葵叶最长,龙葵叶最短。长宽比依次为:少花龙葵1.66,黄果龙葵1.56,龙葵1.43。黄果龙葵叶卵状三角形,多为全缘,稀有l~2对粗锯齿。龙葵叶卵形,绿色茎,叶缘有2~3对锯齿,淡紫色茎叶全缘。少花龙葵叶质薄,长卵形。叶缘多数有3~4对粗锯齿.少数全缘。
(3)花:龙葵和黄果龙葵每花序中花数比少花龙葵多2朵,花冠直径比少花龙葵大三分之一,花粉粒长度比少花龙葵长四分之一以上。三种花粉粒长宽比约1.8。
(4)果实:龙葵和黄果龙葵单果重、单果直径相差无几。少花龙葵的单果重和单果直径仅为前两者五分之三和四分之三。果实颜色三种均存在明显差别。
 (5)种子:龙葵和黄果龙葵种子长度和千粒重比较接近。少花龙葵的种子长度和千粒重仅为上述两种的四分之三和三分之一。每果内含种子数少花龙葵比龙葵和黄果龙葵多近一倍。种子形状少花龙葵呈长卵状三角形,其它两种呈卵状三角形。种皮纹饰在光学显微镜下观察均为网纹状,无差别。
我国对龙葵的分类研究较少,在90年代,利用龙葵叶肉细胞和果内细胞进行再生植株研究[8,9] 。 作为传统中药的龙葵近年来得到了海内外学者的广泛关注,对其化学成分进行了大量深入的研究,逐步弄清其药效作用的物质基础,尤其是在抗肿瘤作用的研究方面取得一系列的研究成果。
1.2.2龙葵的营养成分和化学成分
1.2.2.1龙葵果中营养成分
龙葵果成分丰富,每百克成熟果汁中含有总酸 13g、果糖 1.3g,龙葵果中的蛋白质、淀粉、灰分和酸度含量较高。其中质白质、淀粉、灰分含量及总酸度都比苹果、桃和葡萄等常用果蔬中的高;果胶的含量比苹果和葡萄高;还原糖比桃的高。粗纤维的含量比葡萄低。龙葵果中还含有丰富的维生素、氨基酸、矿物质元素等,详细如下:
(1)维生素含量
不同生长时期龙葵果中维生素、水分、总酸度、有效酸度含量摘录于表中(见表2)。
表2 野生龙葵果中维生素的含量(mg/100g)

样品名称 水分
(%)
V c Vb1 Vb2 V a 总酸度(%) 有效酸度PH
龙葵果(成) 77.78 40.10 0.0877 1.057 0.0303 0.905 4.69
龙葵果(未) 84.28 12.05 0.122 0.0803 0.0225 0.911 4.46
 
由表1可见,野生龙葵果中成熟期Vc含量远高于未成熟期,Vb1 的含量低于未成熟期,VB2、V a 含量高于未成熟期,水分明显低于未成熟期,而总酸度、有效酸度相当。
(2)龙葵果中氨基酸含量
龙葵果中含有多种氨基酸,含量丰富[36,37],不同生长期龙葵果中氨基酸含量见表3。
表3 龙葵果中氨基酸含量(mg/100 mg)

名称 氨基酸含量 名称 氨基酸含量
氨基酸 鲜样(熟) 鲜样(生) 氨基酸 鲜样(熟) 鲜样(生)
天门冬氨酸 O.5348 0.2408 苏氨酸 0.08932 O.O931
丝氨酸 O.1213 O.1141 谷氨酸 0.4968 0.4203
甘氮酸 0.1209 O.1159 异亮氨酸 0.1009 O.1225
丙氨酸 O.1280 O.1218 亮氨酸 0.1567 0.1629
胱氨酸 0.O6733 O.1085 酪氨酸 O.O8355 0.O965
缬氨酸 0.11270 0.1457 苯丙氨酸 O.1142 0.10I2
蛋氨酸 O.O5222 0.076O 赖氨酸 0.1064 0.O957
组氨酸 0.O5577 0.O545 精氨酸 0.1911 O.1860
 
(3)龙葵果矿物质元素的含量
龙葵果中含有多种矿物质,其中K、Na、Mg、Fe、等的含量高。这些元素对人体健康有着很重要的作用。其含量与其它几种茄科植物的含量[38]比较见表4
  表4 龙葵果中矿物质元素含量(mg/100 g)

名称 K Na Ca Mg Cu Fe Zn I
龙葵果 748.8 12.2 13.9 56.7 2.0 2.2 0.4 5.45
茄子 194 2.8 22 12.0 1.28 0.4 2.88 _
番茄 191 5.2 8 7.2 - 0.8 - -
 
从表4看出,龙葵果中K、Na、Fe等的含量都比茄子、马铃薯和番茄中的含量高。长期食用龙葵果可以补充人体需要的营养元素,减少某些疾病的发生。龙葵茎、叶的营养也比较丰富,有些成分比果实还高,如叶中所含Ca和体必需氨基酸总量分别是果实中含量的60倍和2.1倍。
1.2.2.2龙葵的化学成分
龙葵全草含生物碱龙葵碱、澳洲茄碱与澳洲茄边碱,龙葵中生物碱苷的含量以未成熟果实中为量多,可达4.2%,主要为澳洲茄边碱,果实成熟后则消失。澳洲茄碱与澳洲茄边碱水解后的苷元是澳洲茄胺,已证实龙葵果实中澳洲茄胺含量明显高于全草中含量[39] 。龙葵碱水解后的苷元是龙葵胺,龙葵中尚含少量阿托品及皂苷等。此外尚含有皂苷,其苷元是薯蓣皂苷元和替告皂苷元[40];并含维生素A类物质和维生素C[41]
其他类成分  王立业等[42]对龙葵全草中非皂苷类成分进行分离,从中分离并鉴定了7个化合物,分别是6-甲氧基-7-羟基香豆素、丁香脂素-4-O-β-D葡萄糖苷、松脂素-4-O-β-D葡萄糖苷、3,4-二羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸、3-甲氧基-4-羟基苯甲酸、腺苷。肖桂武等从龙葵的稀碱液中分离得到2种多糖SNL-3,SNL-4,分子量分别为23700,47700。此外,Marisiddaiah Raju[43] 从龙葵叶中发现有维生素A类物质和有较高的叶黄素和B-胡萝卜素。
1.2.3龙葵的药理作用
(1)抗炎与抗休克作用
柠檬酸澳洲茄胺5~10 mg/kg可抑制兔耳热灼伤或大鼠实验性足跖肿的发展。对豚鼠过敏性、组胺性、小鼠烧伤性和胰岛索性休克均有保护作用,可减轻休克的损害,延长生存时间和增加其存活率。大鼠与豚鼠长期饲喂澳洲茄胺,可见肾上腺重量减轻,肾上腺中维生素C和胆固醇含量增加,肾上腺皮质功能下降,表明澳洲茄胺有可的松样作用,能降低血管通透性及透明质酸酶的活性,对动物的过敏性、烧伤性、组织胺性休克有某些保护作用。但是,与可的松不同,澳洲茄胺并不抑制抗体生成,反而有促进作用。有报道,龙葵果对急性扁桃体炎,前列腺炎,急性肾炎具有明显的治疗作用[44]
(2)解热镇痛作用
澳洲茄胺能降低实验动物对疼痛刺激的敏感性,其水杨酸盐及乌头酸盐有较强的镇痛作用,澳洲茄胺对正常体温有降温作用。
(3)祛痰止咳作用
龙葵果浸膏、三氯甲烷提取物、石油醚提取物及水溶部分灌服小鼠有明显的祛痰作用,龙葵果60%乙醇提取物有显著的镇咳作用[45]
(4)抗菌与抗病毒作用
龙葵煎剂对金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、变形杆菌、大肠杆菌、绿脓杆菌有一定的抑菌作用[45]。国外学者通过大量实验,得出龙葵多糖具有一定的抑制乙肝病毒的作用。龙葵碱也有较强的抗真菌作用[46]
(50抗肿瘤作用
龙葵醇提取物含有多种抗肿瘤作用的有效药理成分,抗肿瘤作用最主要成分为生物碱。具有明显的细胞毒作用和抗核分裂作用。龙葵干燥的绿果中提取的龙葵总碱对动物移植肿瘤的抑制率为40%~50%。在组织培养实验中,龙葵总碱浓度为50~500g/ml,24h可抑制脑膜瘤细胞生长。从龙葵总碱分离的碱Ⅱ成分抗癌活性最强,有明显的细胞毒作用,浓度为10g/ml,15h可使Heal细胞解体。龙葵提取物对小鼠肉瘤180腹水型也有一定的抑制作用[47]。有实验研究表明,猪苓龙葵两种药物的水提物灌胃给药对小鼠肝瘤H22和小鼠Lewis肺癌的体内外抗瘤试验表明,均体现出一定的肿瘤生长抑制作用[48]。用龙葵片治疗原发性肝癌,无论是在肝功能的改善、AKP的恢复,还是中位生存期的延长方面都有一定作用,且明显优于肌苷片[49]
(6)升血糖作用
龙葵含的澳洲茄碱50~100mg/kg对大鼠腹腔注射,有升高血糖作用,但是其皂苷元无此作用。但对四氧嘧啶性糖尿病大鼠,则血糖不升高。对摘除肾上腺后的大鼠,则于注射后3~4h内死亡,此时有血糖降低的现象,故其对血糖的影响,与肾上腺有关。
(7)毒性作用
龙葵全草煎剂毒性轻微,小鼠灌服100g/kg发现死亡;剂量过大时可引起白细胞下降;在龙葵果的急性毒性试验中,小鼠的灌胃最高剂量为21.50g/kg,连续观察14d,未出现中毒症状和死亡。据急性毒性剂量分级显示龙葵果汁属于无毒级别;在遗传毒性试验中,通过小鼠精子畸形试验、微核试验和Ames验,对龙葵果汁的短期诱变性进行研究,结果均为阴性,未见遗传毒性作用[50]
(8)降压作用
0.5%以上浓度的龙葵煎剂静脉注射0.1~0.3ml/kg,对麻醉猫有明显降压效果。静脉注射100%煎剂0.2ml/kg,可使血压降至零,如不实施急救,可致死亡。静脉注射龙葵煎剂500mg/kg使麻醉犬血压急剧降低,60分钟后恢复至原水平,静脉注射其醇提取液1000mg/kg,降压不明显。
(9)保肝作用
龙葵醇提取物可明显增加肝药酶的活性[51]。澳洲茄胺、洲茄边碱和澳洲茄碱对四氯化碳肝损伤小鼠有显著保护作用。
(10)其他作用
澳洲茄碱对心脏有兴奋作用,小量能增强大鼠和兔的中枢神经系统的兴奋过程,大量则增强抑制过程;还能降低血液凝固性;《本草纲目》记载龙葵能“疗痈疽肿毒,跌打损伤,散瘀消肿”,《图经本草》记载“治发背痈疽成疮”,所以可外用治痈疖疔疮,天疱疮等;治疗慢性腹泻[52] ;外敷治疗眼睑带状疱疹[53]、蛇咬伤。
总之,近年来随着龙葵中抗癌活性成分的发现, 对于龙葵的研究逐渐成为一个热点, 特别是对于其在药理学方面的研究和应用已经取得了一定的成绩。但是龙葵在食品行业的应用才刚刚起步, 现市售关于龙葵的相关食品几乎没有, 因此龙葵在食品领域有着较大的开发价值和开发潜力。包括龙葵中天然色素的开发和利用。  
1.3枫香
枫香树(Liquidambar formosana Hance)属于金缕梅科(Hamamelidaceae)枫香树属(Liquidambar L.),又名大叶枫、枫香树、路路通、枫子树、鸡枫树、白胶香、鸡爪枫、九孔子等。枫香属植物起源古老,是第三纪的孑遗植物,产于海拔1500 m以下的地区。枫香产于中国长江流域及其以南地区, 西至四川、贵州、南至广东, 东到台湾;日本亦有分布。垂直分布一般在海拔1000~1500m以下的丘陵及平原。枫香植物体内可利用成分丰富,在药用研究等方面有重要应用[54]
1.3.1枫香的成分
1.3.1.1叶的成分 
从枫香叶中可分离得到逆没食子酸、α-莽草酸、芦丁、驱蛔脑、异槲皮苷、黄芪苷、金丝桃苷、三叶豆苷、β-谷甾醇、槲皮黄素3-O-(6"-O-棓酰) 葡萄糖苷、杨梅黄素32O2葡萄糖苷、水晶兰苷、杨梅黄素3-O-(6"-O-棓酰) 葡萄糖苷、杨梅树皮素3-O-葡萄糖苷、紫云英苷、芸香苷、木麻黄鞣宁[55]、5-O-没食子酰基2,3,4,6-二-O-(S)-六羟基联苯二酰基-D-葡萄糖[56]。其中鞣质和黑色素含量均大于10%[57]。枫香叶挥发油中主要化合物为:4-松油醇(27.17 %)、Δ1 (2) ,8-menthadience(9.39 %)、β2石竹烯(7.06 %)、伞形花酮(6.82 %)。黄澜等测定了海南中部野生枫香叶中人类必需无机元素的含量,其中Zn为27.666μg/g、Cu为9. 620μg/g、Fe为396.200μg/g[58]
1.3.1.2果实的成分
枫香果实中含有白桦脂酮酸、石竹素、马缨丹酸、3α-乙酰基-25-羟基-齐墩果-12-烯-28-酸、3α,-5-二羟基-齐墩果-12-烯-28-酸和莽草酸、β-松油烯、β-蒎烯、柠檬烯、γ-松油烯、桃金娘醛、α-松油醇、反式-葛缕醇、百里香酚、香荆芥酚、胡椒烯、β-榄香烯、反式-β-金合欢烯、α-衣兰油烯、α-榄香烯、杜松烯和榄香醇[59]
1.3.1.3树皮的成分 
枫香树皮中含有β-谷甾醇、水晶兰苷、水晶兰苷甲酯、6α-羟基精尼平苷和6β-羟基京尼平苷、桂皮酸、桂皮酸龙脑酯、桂皮醇、左旋龙脑、路路通酮酸、枫香酸、阿姆布二醇酸和hombranic acid ,liquidambronal ,ambronal[60];枫香脂挥发油中,桂皮酸类化合物占6.4%,萜类化合物为84.4%。
1.3.2枫香树属植物药理活性
(1)保肝作用
1987年,日本的Kannol Chohachi等人对路路通的化学成分和药理活性进行了研究。研究发现其甲醇提取物中分离得到的单体化合物白桦脂酮酸(Liquidambronic acid)具有明显的抗肝细胞毒性活性作用。在体外试验中,该化合物对由四氯化碳和氨基半乳糖胺诱导的初次培养的大鼠肝细胞的细胞毒性有明显的保护作用,其生药在台湾作保肝药。
(2)抗血栓作用
朱亮等发现枫香脂及其挥发油体外实验可使兔血栓长度缩短和重量(干重和湿重)减轻,体内实验可明显抑制大鼠血栓形成。试管法实验表明:可明显提高纤溶酶活性,显著提高血小板内cAMP含量。由此表明枫香树脂及其挥发油抗血栓作用与促进纤溶酶活性和提高血小板内cAMP含量有关,并提示挥发油可能是枫香脂的主要止血成分。
朱亮等还发现苏合香也可使兔血栓长度缩短和重量减轻,能提高血小板内cAMP的含量。体外实验表明,苏合香能明显延长血浆复钙时间、凝血酶原时间、白陶土部分凝血活酶时间,降低纤维蛋白原含量和促进纤溶酶活性。
(3)抗血小板凝聚作用
张文惠等发现,苏合香及其成分顺式桂皮酸对家兔、大鼠血小板有明显抗凝聚作用。体外实验,苏合香1.2mg/kg、顺式桂皮酸0.6mg/kg,以胶原为诱导剂,对家兔抑制率为33%和52%,对大鼠抑制率为24%和42%;以ADP为诱导剂,对家兔抑制率为32%和72%,对大鼠抑制率为35%和77%。顺式和反式桂皮酸对家兔和大鼠血小板凝集作用没有差别,其作用强度与阿司匹林、阿魏酸相当。大鼠腹腔注射桂皮酸20mg /只,对ADP 或胶原诱导的血小板聚集有明显的抑制作用。
周东鹰等对桂皮酸的抗血小板作用进行了进一步研究。他们用比浊法和生物发光法检验了桂皮酸对血小板凝聚和释放反应的影响,并与已知抗血小板药川芎嗪、阿司匹林进行对比,结果表明:桂皮酸为血栓素合成酶抑制剂,通过使血浆血栓素A2(TXA2)水平降低而抗血小板凝集,对前列腺素(PGI2)水平没有影响。
(4)缓解心肌梗塞的作用
江文德等在用小鼠耐缺氧实验和麻醉狗冠状窦血流量(GSF)及心脏动-静脉血氧差(MA-VO2)的实验研究冠心苏合香丸及其成分的作用时发现:苏合香能延长小鼠耐缺氧时间,对于急性心梗麻醉狗,苏合香能够使GSF回升,减慢心率和减小MA-VO2值。
(5)止血作用
枫香树叶醇提取物制成10%止血粉,对狗股动脉、肝、脾切口的止血有效率达90%以上,药物的吸水性及粘合性强,与血液接触后在适当压力下 形成富有弹性的膜状物附着在创面上。但药物受潮后止血效果明显降低,枫香叶提取物(5%水溶液)兔腹腔注射0.5g/kg,在注药前后分别取心血测定,表明其有增加血小板粘附和聚集功能,缩短血液凝固时间,增大血栓弹力的作用。又将兔耳浸于枫香叶5%的水溶液中,浸药后能明显缩短耳出血时间。此外,枫香叶提取物可使血浆发生凝集,其程度与提取浓度有关。
(6)与细菌壁粘附的作用
Cakir, Nedim 等从苏合香的叶子中分离得到可水解鞣质,药理试验表明它能粘附人类红血球及无包膜的细菌和念珠菌等真菌,而对有包膜的肺炎杆菌则无粘附作用,但当肺炎杆菌的多糖包膜被去掉后,该鞣质也可与之发生粘附。因此可用它检测细菌细胞壁中的多糖成分。
总之,枫香树属植物所含化合物类型丰富,药理作用多样且显著,其落叶易收集利用且彩化效果好,应用安全无毒的天然食用色素代替合成食用色素是大势所趋[61]。对枫香树叶目前报道较多的是对其红色素的提取和稳定性的初步研究[62-63],但对其红色素的提取工艺没有深入研究。本试验设计采用枫香树叶为原料,对影响其红色素提取的主要因素用正交试验,以吸光度值为指标,用方差分析方法进行分析,显著性检验采用Duncan法[64]以分析枫香树叶红色素的最佳提取条件,为其色素的开发利用提供科学依据。       
1.3.3 天然食用红色素的提取
龙葵果中含有丰富的红色素(果皮中含量最高),该色素属花色苷类色素。 国内对龙葵果红色素的研究起步较晚,目前对于龙葵果红色素的报道并不多见,已开展的研究主要集中在红色素的提取工艺及色素稳定性等方面。 刘志明等[65]研究了龙葵果红色素的提取工艺,通过单因素试验及正交实验,确定了色素提取的最优条件:提取剂为柠檬酸水溶液,pH 为 1.72, 每 100 mL 样品加量 3.35 g,提取温度60℃,浸提时间 60 min。 赵彦杰[66]首次将树脂法应用到龙葵色素的提取工艺中,提取出的龙葵红色素与传统的浸提法相比,具有色素质量好、色阶高(达 35)等优点。
天然色素的稳定性较差是其不能在食品工业中广泛应用的主要因素, 因此正确认识导致其不稳定的因素、提高其稳定性和应用价值是亟待解决的问题。刘志明等对龙葵果红色素在 pH 值、温度、光照、金属离子、食品添加剂、氧化还原剂等方面的稳定性进行了研究,结果表明该色素在酸性条件下有较好的稳定性,对光、热和常用的食品添加剂都较稳定,但接触 Fe3+后稳定性明显下降,对常见的氧化剂、还原剂耐受性差。
提取后的龙葵色素以浓缩液的形式保存和使用最方便,不需要使其形成固体,因使用喷雾干燥设备会影响一些乡镇企业投产。 龙葵色素以酸性浓缩液形式保存基本上是稳定的,若添加少许抗氧化剂则可提高其对光和热的稳定性。
总之,枫香树属植物所含化合物类型丰富,药理作用多样且显著,其落叶易收集利用且彩化效果好,应用安全无毒的天然食用色素代替合成食用色素是大势所趋[61]。对枫香树叶目前报道较多的是对其红色素的提取和稳定性的初步研究[62-63],但对其红色素的提取工艺没有深入研究。本试验设计采用枫香树叶为原料,对影响其红色素提取的主要因素用正交试验,以吸光度值为指标,用方差分析方法进行分析,显著性检验采用Duncan法[64]以分析枫香树叶红色素的最佳提取条件,为其色素的开发利用提供科学依据。       
 
1.4 本课题的主要研究内容
本课题拟通过采用单因素实验及正交实验,对龙葵和枫香中色素进行提取,并对相关性质进行初步研究,为后续研究龙葵和枫香中色素的生理生化性质及应用提供相关基础。



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