黑莓(Rubus fruticosus L.)属蔷薇科、悬钩子属聚合果类,原产北美,1986年由中国科学院植物研究所首次从美国引入。花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素,属黄酮类化合物。花青素作为一种天然抗氧化剂,对人体具有一定营养价值和药理作用而成为研究的热点之一。花青素具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、降血脂、抗糖尿病、抗心血管疾病、增强记忆等诸多药理作用。据文献报道,黑莓含有大量的花青素高于其他水果。黑莓花青素作为天然色素和抗氧化剂,可用于食品、药品、化妆品等众多领域。然而,花青素的稳定性容易受到很多其他化合物的影响,如:有机酸、糖类和蛋白质等等,所以必须对花青素的粗提液进行纯化。目前,国内外关于花青素提取分离纯化技术还不够成熟,为解决这一问题,本论文拟从黑莓花青素的提取纯化方面着手,对黑莓花青素进行深入研究,为其产业化、综合利用及价值提升提供科学的技术支撑。围绕上述科研目标,本论文从以下几个方面展开了黑莓花青素的提取纯化工艺研究。首先,通过比较生物酶转化提取、水浸提、微波辅助提取等多种提取方式对黑莓花青素进行提取,优选出最佳提取方法。其次,针对优选出的提取方法,基于提取率和抗氧化活性双指标,通过响应面优化出黑莓花青素最佳提取工艺参数。再次,通过比较离子交换树脂和聚酰胺树脂等多种纯化方式对黑莓花青素进行纯化的效果,优选出最佳纯化方法。最后,针对优选出的纯化方法,通过单因素实验优化出黑莓花青素最佳纯化工艺参数。具体结果如下:1.黑莓中花青素的提取工艺研究本研究比较了生物酶转化提取(果浆酶、果酒酶、果汁酶、果胶酶、β-半乳糖苷酶、酸性蛋白酶、半纤维素酶、β-葡聚糖酶、溶菌酶、溶壁酶、木聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、糖化酶、纤维素酶、裂解酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶)、水浸提和微波辅助萃取三种提取黑莓花青素的方法。通过比较三种方法,发现黑莓花青素提取率最高为微波辅助提取,所以我们最终选择微波辅助提取作为最佳提取方式。为了优化出黑莓花青素的最佳提取工艺参数,本研究采用微波辅助提取,先进行单因素筛选,再结合响应曲面法,以黑莓花青素提取率、对abts·+的清除率和对dpph·的清除率为综合评价指标,对黑莓花青素的提取工艺进行系统研究。根据中心组合设计原理,建立了花青素提取率与微波功率(w)、乙醇浓度(%)、乙醇的用量(倍)及微波时间(min)的二次多项式数学模型,得到最佳提取工艺参数为:微波功率为469w,乙醇浓度为52%,乙醇的用量为25g·ml-1和微波时间为4min。在此工艺参数下,黑莓花青素的提取量为2.18±0.06 mg·g-1,DPPH·的清除率(27.18±1.33μMTEAC·g-1)和ABTS·+的清除率(32.18±1.54μMTEAC·g-1)分别是乙醇浸提处理条件下黑莓花青素的120%以上。2.黑莓花青素分离纯化研究本研究比较了离子交换树脂和聚酰胺树脂纯化黑莓花青素,发现60~100目聚酰胺树脂为纯化黑莓花青素的最佳树脂。在所有被研究的树脂中,60~100目聚酰胺树脂具有最高的吸附能力(4.41mg·mL-1的吸附剂)和洗脱能力(3.29 mg·mL-1的吸附剂)。花青素的吸附与弗罗因德利克等温线有最好的相关联性。伪二级动力学是解释60~100目聚酰胺树脂吸附花青素过程最合适的模型。在乙醇作为洗脱液的情况下,关于60~100目聚酰胺树脂纯化黑莓花青素的最佳吸附和洗脱条件如下:原始浓度为0.75 mg·mL-1,吸附液的pH值为1,洗脱液的pH值为3,乙醇浓度为80%。使用60~100目聚酰胺树脂纯化黑莓花青素的动态吸附工艺参数如下:吸附液5BV,吸附液流速5 BV·h-1,吸附温度15℃,洗脱液量3.5 BV和洗脱液流速5 BV·h-1。聚酰胺树脂吸附得到的黑莓花青素浸膏中含有432 mg·g-1花青素是优于阳离子交换树脂吸附(160 mg·g-1)和大孔吸附树脂吸附(176 mg·g-1)。