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紫薯花青素是一种水溶性的天然色素,因其具有安全无毒、营养丰富、色泽鲜艳、稳定性强等特点,被广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。本文主要对紫薯花青素进行提取、纯化,通过工艺优化提高其得率和纯度;进一步通过制备型液相色谱分离得到紫薯花青素单体,并用LC-MS/MS对其结构进行鉴定;研究制得的五种紫薯花青素单体的抗氧化活性,对肠道益生菌的增殖作用和对有害菌的抑制作用。主要研究结果如下:1、用酶法对紫薯花青素进行提取。以紫薯花青素的得率为评价指标,通过单因素试验和响应面分析得到紫薯花青素的最佳提取工艺参数为:柠檬酸浓度3.5%,纤维素酶添加量79 U/m L,料液比1:15,温度55℃,时间2 h,在此条件下,紫薯花青素的得率为137.28±1.30μg/g。2、采用DM301、D101、HP-20、X-5和AB-8五种大孔树脂对紫薯花青素的粗提液进行静态吸附和解吸试验。结果表明,X-5大孔树脂具有较好的纯化效果;当紫薯花青素粗提液中花青素的浓度为1.08 mg/mL时,X-5的最大吸附量为14.00m L/mL(湿树脂);优化得到的最佳的纯化工艺参数为:上样流速和洗脱速度均为2 m L/min,上样液pH3.0,洗脱液(乙醇)浓度80%。纯化后得到的紫薯花青素的纯度为36.82±1.03%。3、分析型液相色谱表明,紫薯花青素中共有12种组分;用制备型液相色谱对这12种组分进行制备,并经分析型液相色谱检测,为单一色谱峰,峰面积均达到95%以上(峰4除外)。用LC-MS/MS对12种组分进行结构鉴定,结合质谱图以及文献推测得到这12个组分分别为:矢车菊素-3-槐糖苷-5-葡糖苷、芍药素-3-槐糖苷-5-葡糖苷、矢车菊素-3-对-羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡糖苷、芍药素-3-对-羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡糖苷、矢车菊素-3-阿魏酰槐糖苷-5-葡糖苷、芍药素-3-阿魏酰槐糖苷-5-葡糖苷、矢车菊素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡糖苷、矢车菊素-3-咖啡酰-对-羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡糖苷、矢车菊素-3-咖啡酰-阿魏酰槐糖苷-5-葡糖苷、芍药素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡糖苷、芍药素-3-咖啡酰-对-羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡糖苷、芍药素-3-咖啡酰-阿魏酰槐糖苷-5-葡糖苷。4、考察了紫薯花青素粗提物(PSPAs)和五种主要花青素单体,P1(芍药素-3-槐糖苷-5-葡糖苷)、P2(芍药素-3-阿魏酰槐糖苷-5-葡糖苷)、P3(芍药素-3-咖啡酰槐糖苷-5-葡糖苷)、P4(芍药素-3-咖啡酰-对-羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡糖苷)和P5(芍药素-3-咖啡酰-阿魏酰槐糖苷-5-葡糖苷)的体外抗氧化活性,结果表明:它们对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基都具有一定的清除能力,且具有一定的还原力和对Fe2+的螯合力。但它们的抗氧化能力存在一定的差异,且均弱于阳性对照(Vc或EDTA)。这可能是因为紫薯花青素具有酚羟基,可以提供H原子,与自由基相结合。5、采用体外厌氧培养的方式,研究了PSPAs、P1、P2、P3、P4和P5对两歧双歧杆菌(B.bifidum)、青春双歧杆菌(B.adolescentis)、婴儿双歧杆菌(B.infantis)和嗜酸乳杆菌(L.acidophilus)的活性影响。结果显示:PSPAs、P1、P2、P3、P4和P5对四种益生菌均有一定的增殖作用,并且在试验范围内,其对益生菌的增殖作用随着浓度的增加呈现先快速增强及后缓慢减弱的趋势,但相比于FOS,紫薯花青素对四种益生菌的增殖作用稍弱;由于化学结构、分子量大小、分支程度,所连接糖苷的数量和种类的不同,五种紫薯花青素单体对四种益生菌的促生长作用也不尽相同,P1对四种肠道益生菌的增殖作用均最强,当P1的浓度为1.5 mg/m L时,青春双歧杆菌的浓度达到最大(1.69 g/L),P2和P3的益生元效果次于P1,而P4和P5对肠道益生菌的增殖作用相对较弱。添加PSPAs、P1、P2、P3、P4和P5后,在益生菌的培养过程中,其培养基的p H均出现了明显的降低,这说明益生菌能够有效地利用紫薯花青素,并且产生有机酸。因此,紫薯花青素对肠道益生菌具有增殖作用,是一种潜在的益生元。6、采用滤纸片法研究了PSPAs、P1、P2、P3、P4和P5对有害菌的抑制作用,结果显示:PSPAs以及P1、P2、P3、P4和P5五个组分对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和沙门氏菌(salmonella)均有一定的抑制作用,且均对沙门氏菌的抑制作用最强,金黄色葡萄球菌次之,不同样品对同种致病菌的抑制作用大小为:P4>P5>P3>P2>PSPAs>P1。P4和P5对两种致病菌的最小抑菌浓度均最小,均为0.25mg/m L。