莲房原花青素提纯分离工艺条件及优化研究

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莲是我国重要的经济作物,每年五月到九月是莲子成熟的季节,人们采摘莲蓬后,取出莲子,却将莲房丢弃。大量研究表明,莲房中含有丰富的原花青素,原花青素具有很强的抗氧化活性和药理活性,能有效的清除人体自由基,治疗心血管疾病、抗衰老等。基于此,本文在前期对废弃莲房中的原花青素提取工艺研究的基础上,采用不同的分离技术对莲房原花青素进行提纯工艺研究。该研究能有效利用废弃资源,保护环境,相关成果具有较高的实用价值和经济效益。采用紫外分光光度计绘制了原花青素的标准曲线,将原花青素标准品配制浓度为50-600μg/mL的标准溶液,选用香草醛-浓盐酸显色体系,显色30min,以甲醇为参比溶液,在波长为500nm下,测定原花青素的吸光度,绘制浓度-吸光度标准曲线,线性回归方程为y=0.0015x-0.0135,R2=0.9994,相关度较好。对原花青素的稳定性进行了研究,结果表明:原花青素浓度随着时间的延长会降低,并在72h后达到稳定;随着温度的升高,溶液浓度降低,表明高温环境下原花青素不稳定易发生分解;随着pH的升高,溶液浓度降低,表明原花青素在弱酸环境下更稳定。以乙醇溶剂提取法制备莲房原花青素粗提取液,使用超滤膜分离装置对其进行分离,通过单因素实验,确定膜种类,超滤压力,温度,浓度的范围。在此基础上,设计四因素三水平正交试验,得出较优的工艺条件为:选取10KDa的PAN超滤膜,超滤温度为30℃,压力为0.14MPa,溶液浓度为1.3mg/mL,在该条件下,得到的产品纯度为52.88%,收率为95.33%,影响因素最显著的是膜种类,影响最小的是温度。采用树脂吸附-解吸法纯化原花青素粗提取液,通过静态吸附实验,筛选出聚酰胺树脂和HPD826大孔树脂,两者的吸附性能明显优于其他树脂,静态吸附动力学研究表明,聚酰胺树脂的吸附效果远远好于HPD826,因此采用聚酰胺树脂对原花青素进行吸附。用Lagergren一级速率方程对聚酰胺的吸附动力学数据进行拟合,结果表明:R2在0.98以上,相关性很好,表明表面吸附是传质的主要控速步骤,且伴有液膜传质扩散控制和颗粒内扩散。分别采用Langmuir和Freundlich吸附等温方程对聚酰胺吸附原花青素的吸附等温线进行拟合,相关性较好,表明聚酰胺吸附原花青素为单分子层吸附。对吸附过程中ΔH,ΔG,ΔS进行了分析,其中焓变为正值,表明吸附过程为吸热过程,即随着温度的升高,吸附量相应地增加,这与吸附等温线趋势相吻合。吉布斯自由能ΔG为负值,表明聚酰胺对莲房原花青素的吸附过程是自发进行的。熵变ΔS为正值,表明溶质吸附过程的熵增加大于溶剂解吸过程的熵减少。使用柱层析法考察了动态吸附-解吸过程,得到适宜的工艺条件为:上样流速2BV/h,洗脱液的浓度为70%的乙醇溶液,洗脱速率2BV/h。
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