藤茶提取物二氢杨梅素的稳定性及其影响因素

发布时间:2013-12-19 信息来源:admin 发布人:admin 点击次数:3178

摘　要:藤茶提取物二氢杨梅素是一种重要的黄酮类物质,具有较好的抗氧化活性.通过溶析称重法测定了溶解度的变化,采用紫外可见光谱扫描法研究其化学结构的变化,结果表明:二氢杨梅素溶液易发生氧化,稳定性较差,在不超过100℃,加热时间不超过30 min以及酸性和中性条件可保持其化学结构稳定,而过渡态金属离子Al3+,Fe3+,Cu2+等对二氢杨梅素的氧化则起到诱导催化作用.

关键词:二氢杨梅素;光谱; pH值;化学结构;稳定性

　　藤茶提取物二氢杨梅素(3,5,7,3’,4’,5’-六羟基-2,3双氢黄酮醇,Dihydromyricetin,DMY)是多酚羟基双氢黄酮醇,属黄酮类化合物,广泛存在于葡萄科植物中,尤其是在蛇葡萄属植物中,在显齿蛇葡萄植物的幼嫩茎叶中,其质量分数可达20%~28%(占干重),幼叶中的含量更高用显齿蛇葡萄幼叶制成的类茶产品具有消炎、止咳、祛痰、镇痛、抑菌、抗高血压、消脂、防癌、保肝护肝等显著功效.除此之外,二氢杨梅素还具有优异的防腐和抗氧化性能,有望成为新型的天然防腐剂和抗氧化剂,具有广阔的开发前景.

鉴于显齿蛇葡萄的特殊功效,对于藤茶提取物二氢杨梅素提取和生理活性的研究日趋活跃.目前的研究主要集中在两个方面:一是溶剂提取法,包括复合有机溶剂法和水浸提法;二是层析法,主要为大孔吸附树脂提取法.

黄酮类物质均具有一定紫外可见吸收光谱,紫外可见吸收光谱扫描法可准确、快速地测定出其化学结构是否发生变化,因此作者主要采用紫外可见光谱扫描法研究pH值、温度以及金属离子对于二氢杨梅素化学结构稳定性、溶解度以及色泽的影响,为其在食品、医药及化妆品工业中应用提供一定的依据。

1　材料与方法

1.1　实验材料、仪器与试剂

实验材料:显齿蛇葡萄幼嫩叶,采自广东白云山,依文献鉴定为原植物;实验仪器:紫外可见分光光度计,电子天平,恒温仪;所用化学试剂均为分析纯.

1.2　实验方法

1.2.1　藤茶提取物二氢杨梅素的提取制备　取蛇葡萄幼嫩干叶,加水煎煮,浓缩过滤后,放置,待析出浅黄色颗粒状结晶后,抽滤干燥,得到粗品;用索式抽提器抽提粗品,浓缩下层溶液,按质量比1∶100加蒸馏水稀释,过滤后放置,析出白色结晶;所得结晶再依上法进行数次重结晶,最后得白色细针状结晶,即二氢杨梅素,经高效液相色谱测定,纯度为95%.

1.2.2　藤茶提取物二氢杨梅素水相热稳定性的检测　取0.5 g二氢杨梅素(纯度>95%)溶于900 mL水中,煮沸,分别在0~600 min取样5 mL,于25 mL容量瓶中定容,在200~800 nm的波长范围扫描.

1.2.3　pH值变化对于二氢杨梅素稳定性的检测

　称取藤茶提取物二氢杨梅素(纯度>95%)1.0~1.5 g于不同pH值的水溶液中,加热至100℃保持5 min待

其溶解,冷却至室温,72 h后观察结晶状态、颜色以及上清液颜色差异,真空抽滤后,称量滤渣质量,计算二氢杨梅素在不同pH值下的溶解度.取上清液进行波长在220~800 nm的紫外可见光谱扫描,比较不同pH值下的稳定性.

1.2.4　金属离子对于二氢杨梅素稳定性的检测　称取二氢杨梅素(纯度>95%)0.05 g左右,溶于2 000 mL蒸馏水中备用.取以上样品50 mL,加入1mL 0.1 mol/L的金属离子溶液,混匀后静置6 h后在200~800 nm波长范围扫描。

2　结果与讨论

2.1　水相藤茶提取物二氢杨梅素的热稳定性

研究发现,二氢杨梅素的热稳定性与时间关系密切,由图1a所示,二氢杨梅素水溶液100℃下加热30 min其紫外可见光谱图未见改变,图中所示的峰高不同为随时间延长,水蒸气蒸发导致溶质质量浓度升高所致;但图1所示的加热35 min后,随加热时间的延长,溶液的紫外可见扫描光谱图发生了很大变化,其在紫外光区的最大吸收峰294 nm和324 nm左右的峰肩没有发生变化,但峰高比例下降,同时在350~400 nm之间又出现吸收有较为明显的增强趋势,并且随加热时间的延长其峰高不断增加,溶液也出现了肉眼可见的颜色加深现象.

　以上现象均表明:水相中随着加热时间的延长,二氢杨梅素的构型发生了变化,产生了在370nm处有较大吸收的基团,并且加热时间越长,产生的该物质越多.以上变化可能是由于二氢杨梅素的氧化引起的,氧化后的二氢杨梅素变成亚醌式结构,B环发生断裂,并且随着加热时间的延长,氧化程度不断加深,导致370 nm左右的吸收不断增强,294 nm处的吸收逐渐减少,表明二氢杨梅素在水相中随时间和温度的增加会变得不稳定,发生氧化,且一定程度不可逆.

另外需要指出,前期研究中采用DSC差热扫描仪对于二氢杨梅素的热稳定性进行了研究,发现其熔点为245℃左右,高于此温度就会发生分解,而低于此温度在没有其他介质条件下,二氢杨梅素在干燥条件下则表现出非常好的热稳定性.在二氢杨梅素溶液中,水充当媒介,从而为溶解态的二氢杨梅素的氧化提供了条件,氧化后的二氢杨梅素转变为醌式结构,从而引起解环.

2.2　pH值对于藤茶提取物二氢杨梅素稳定性的影响

由图2~4可见,随着pH值的增大,二氢杨梅素的紫外可见光谱图发生了显著变化.

在酸性(pH值2.0~3.5)条件下,二氢杨梅素在294 nm下有特征吸收峰,在324 nm左右有肩峰,可见光区没有明显的特征吸收峰出现,且pH值变化特征吸收峰没有发生改变,说明酸性条件下二氢杨梅素构型稳定.中性条件下,其294 nm下的吸收峰有所减小,而324 nm左右的肩峰明显增高,可见光区仍无明显吸收,说明二氢杨梅素的构型已部分发生变化,即只是很少部分的量变.在324 nm左右的肩峰增大表明,二氢杨梅素分子上的羟基部分解离,这是由于二氢杨梅素分子中含有6个酚羟基,具有弱酸性,等电点接近pH值5左右,因此随着碱的加入,酚羟基开始解离,但这种解离并未引起整个分子的构型变化,其特征吸收峰仍为294 nm和324 nm.在碱性条件下,二氢杨梅素的构型发生了明显变化,其在294 nm处的吸收峰消失,在324 nm左右的吸收峰明显增大,同时在可见光区498 nm左右出现了明显吸收,低质量浓度二氢杨梅素溶液的颜色由微黄色变为浅棕色(见表2),即随着强碱的加入,其分子上的酚羟基逐渐解离,同时由于酚羟基的解离,改变了分子上的电子云分布,从而使分子发生了彻底的构型转换,在B环的氧原子处发生解环,生成了A环上的一个羟基,类似于查尔酮结构,故引起相应峰带红移20 nm,并在498 nm可见光区处出现吸收峰.因此,由以上的分析可知,酸性和中性条件为二氢杨梅素应用和保藏的适宜pH值条件,要避免在碱性条件下应用,否则会失去其原有的抗氧化效果.

由表1,2可见,pH值对藤茶提取物二氢杨梅素的溶解度影响较小,在pH值4~5左右溶解度较小,中性范围内溶解度较高,但是对于结晶纯化产品品质影响较大,其中pH值过高都会产生不良的颜色变化.其水溶液颜色在pH值4~6表现出较好的淡黄色,保证其浅淡的颜色不影响应用.虽然在此范围内其溶解度最低,但前期研究表明作为抗氧化剂和防腐剂应用其添加量一般不超过0.06%,因此并不限制其应用,同时可稳定其结构,综上所述,建议在pH值4~6左右的微酸性条件下应用和保存二氢杨梅素,从而取得较好抗氧化和抑菌的效果.

2.3　金属离子对于二氢杨梅素稳定性的影响

金属离子存在于各种食品原辅料中,并可通过加工或提取等工艺引入到食品体系,因此研究金属离子对二氢杨梅素稳定性的影响就显得非常必要.作者发现二氢杨梅素对于金属离子的敏感程度不尽相同,需指出因加入的金属离子浓度很低(0.2mmol/L),而且均为金属氯化物,因此对pH值的影响响很小,可忽略.由图5可见,Al3+,Fe3+,Cu2+表现出较为明显的作用(加入0.2 mmol/L浓度的Fe3+二氢杨梅素溶液浓度,因吸光值增大较多,稀释了4倍进行测定),这是因为二氢杨梅素螯合金属离子Al3+,形成了二氢杨梅素铝络合物,非共有电子增多,n→π共轭加强,所以出现了红移效应.而Fe3+,Cu2+引起其吸收光谱较大改变,是因为过渡态的高价金属离子是许多自由基产生过程的催化剂,鳌合金属离子也是二氢杨梅素的抗氧化作用机制之一,二氢杨梅素鳌合Fe3+,Cu2+后发生了氧化反应,因此结构发生了彻底的改变导致其吸收光谱的改变.鳌合金属离子也是二氢杨梅素抗氧化作用机制之一.

3　结　论

1)二氢杨梅素在水相中随时间和温度的增加会变得不稳定,发生氧化,且不可逆,建议在提取和加工过程中避免过高的加热温度,以达到沸腾不超过30 min为宜.

2)pH值是影响藤茶提取物二氢杨梅素稳定性的重要因素.酸性和中性条件(pH<7.0)为二氢杨梅素应用和保藏的适宜pH值条件.

3)金属离子Ca2+,Mg2+,Na+,NH4+,Ba2+对于二氢杨梅素稳定性均无明显的作用,而Al3+,Fe3+,Cu2+则是二氢杨梅素提取和应用过程中要避免接触的.