紫草色素的分离纯化及超细化研究

内蒙古二业大学学报　ＪＯＵＲＮＡＩ，ＯＦ　ＩＮＮＥＲ　ＭｏＮＧＯＬＩＡ　第２８卷　第３期　ＵＮＩＶＥＲＳｌＴＹ　ｏＦ　ＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹ　文章编号：１００１—５ｌ　６７（２００９）０３—０２１　３－０４　紫草色素的分离纯化及超细化研究‘　洪海龙，索全伶，韩利民，李春萍，贾慧劫，贾时宇　（内蒙古工业大学化工学院，呼和浩特０１００５１）　摘要：本文利爿｛索氏提取法从紫草恨中提取丁紫草色素．利用柱层析和重结晶技　术进行了分离纯化．得到了ｐ，ｐ一二甲基丙烯酰紫草素．利用熔点、紫外、红外、质谱　等测试手段对该化合物的组成和结构进行了表征．利用超临界流体快速膨胀法对　化合物ｐ．ｐ一二甲基丙烯酰紫草素进行了超细化研究，得到了紫草色素的超细微粒．　关键词：紫草；索式提取；纯化；超临界流体；超细化　中图分类号：ＴＳ２０２．３；Ｑ９４６．９　文献标识码：Ａ　０　引　言　随着合成色素的毒性不断被发现，世界各国允许使用的合成色素种类日趋减少．天然色素因其安　全、无毒副作用并具有疗效和保健功能而深受广大消费者欢迎．因此，从无毒无害的天然产物中提取天　然色素，是当今食用色素发展的新趋势Ⅲ．　紫草是我国传统中药，具有去热、解毒、治疗冻伤、烫伤、湿疹、痔疮、肺结核等功效　．紫草色素是从　紫草根中提取的紫红色素，具有抗菌作用，在食品工业中可用于饮料、蛋白食品、淀粉食品、调味品、肉制　品等的着色剂，还可用于染料、制药、化妆品等工业中．它对人体安全无害．而且有利于人体的健康，有着　较高的经济效益和社会效益．　超细微粒，特别是纳米级粒子的研制，在当前的高新技术中已成为一个热门领域，在材料、化工、轻　工、冶金、电子、生物医学等领域中得到广泛应用。　．超细微粒的制备，已有一些成熟的方法，如机械粉碎　法、气体蒸发法、溶液法、激光合成法、等离子体合成法、射线辐射合成法、溶胶一凝胶法等各种物理、化　学方法¨　．近年来，人们根据超临界流体的特性，开发了一些超临界流体沉淀技术，用来制备超细微粒．　尽管这些技术目前尚处于研究阶段，但在药物超细化处理方面已展示出广阔而独特的应用前景㈣．　本文通过优化提取工艺条件，找到了一种方法简单、提取率较高的提取工艺路线．通过对紫草色素　分离纯化得到＿ｒ　，　一■甲基丙烯酰紫草素，并利用超临界流体快速膨胀法对　，　一二甲基丙烯酰紫草素进　行了超细化处理．得到了口，　一　甲基丙烯酰紫草素超细微粒．　１　实验部分　１．１原料、试剂与仪器　巾药紫草购于呼和浩特万民大药房；硅胶、石油醚（ｂ．Ｐ．：３０～６０’Ｃ）、乙酸乙酯等均为分析纯；索氏　提取器；旋转蒸发器ＲＥ一５２Ａ（上海亚荣生化仪器厂）；ＪＡ３００３型电子天平（精度０．００１　ｇ，上海天平仪器　・收稿日期：２００８—０６—２８　’　基金项目：国家自然科学基金项目（Ｎｏ．２０６６６００３），内蒙古自治区高等学校科学研究项目（ＮＪｚｃ０８０６５）．内蒙古工　业大学创新基金项目　作者简介：洪海龙（１　９７９～）．男．博士。研究方向：天然产物化学、超临界流体技术．　通讯联系人：索全伶Ｅ一，ｎａｉｌ：ｓｚｉ＠ｉｍｕｔ．ｅｄｕ．ｅｎ　内蒙古工业大学学报　厂）；ＳＨＺ—Ｂ型水循环式多用真空泵（河南巩县英峪仪器厂）；熔点采用ＸＴ４Ｏ型显微熔点仪测定；红外光　谱（ＦＴＩＲ）数据采用美国Ｎｉｃｏｌｅｔ　ＦＴＩＲ红外光谱仪测试记录，所有样品均用ＫＢｒ压片；质谱（ＭＳ）使用美　国Ｆｉｎｎｉｇａｎ公司Ｐｌｏａｒｉｓ　Ｑ质谱仪，采用探针进样法，ＥＩ源，３００　Ｃ使样品气化后进行测定；紫草色素超　细微粒利用ＦＥＩ～Ｓｉｒｉｏｎ　２００扫描电镜测定．　１．２紫草色素的提取与纯化　称取３５　ｇ紫草粉末置于索氏提取器的提取筒中，量取２１０　ｍＬ石油醚倒入圆底烧瓶中，加热提取，直　到提取液呈无色为止．提取液用旋转蒸发器减压蒸干，得暗红色稠状物，即为紫草色素粗提物，六次实验　粗提物合并，经反复除杂后共得紫草色素粗提物４．３２４　ｇ，总收率为２．ｏ６　．以２００￣３００目硅胶为固定　相，以石油醚：乙酸乙酯一３５：１的混合液为流动相．对粗提物进行柱层析分离、重结晶纯化后，得紫色　针状晶体　，　二甲基丙烯酰紫草素１．５２１　ｇ．　１．３紫草色素的超细化　采用超临界溶液快速膨胀（Ｒａｐｉｄ　Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ＲＥＳＳ）过程对紫草色素进行了　超细化研究，工艺流程简图见图１．将提取得到的紫草色　素ｐ，ｆ｝．二甲基丙烯酰紫草素用滤纸包好放入萃取釜中，　来自钢瓶的ＣＯ。经隔膜压缩机Ｉ及换热器加压、预热后　进入萃取釜．当萃取釜达到预定温度、压力后，静态萃取　一段时间后打开萃取釜与膨胀釜之间的阀门，溶有紫草　色素的ＳＣ—Ｃ０。溶液在膨胀釜经喷嘴瞬间降压膨胀形成　细小的雾滴，膨胀釜的温度低于２９８　Ｋ，压力低于３　ＭＰａ，　在此条件下ＣＯ。由超临界态变成气态，从而使细小的雾　滴中溶质析出形成微细颗粒．气化的ｃＯ。经隔膜压缩机　图１　ＲＥＳＳ过程工艺流程简图　Ｆｉｇ．１　Ｆｌｏｗ　ｃｈａｒｔ　ｏｆ　ＲＥＳＳ　ｐｒｏｃｅｓｓ　Ⅱ加压，并与来自钢瓶的ｃＯ　混合循环使用．　２　结果与讨论　利用元素分析、紫外光谱、红外光谱和质谱对紫草色素进行分析表征．　２。１元素分析　提取得到的紫草色素为紫红色块状晶体，熔点：１０５～１０７　Ｃ．Ｃ、Ｈ、Ｎ元素分析数据如表１所示．　从表１数据可以看出，本文提取的化合物紫草色素纯度较高，实验测定值在误差允许范围（Ｏ．５　）内　表１化合物的元素分析数据　Ｔａｂｌｅ　１　Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　２．２紫外光谱分析　紫草色素甲醇溶液的紫外一可见吸收光谱（ＵＶ—ｖｉｓ）如图２所示．从图中可以看出化合物在５５７、５１８、　４１８、２７６、２１４．５　ｎｍ处出现ＵＶ—ｖｉｓ吸收峰．５５７、５１８、４１８　ｎｍ处出现的吸收峰为醌结构ｎ一７ｃ　跃迁，２７６　ｎｍ处出现的吸收峰为萘环结构的Ｋ吸收带，２１４．５　ｎｍ处的吸收峰为萘环结构的Ｅ吸收带．　２．３红外光谱分析　紫草色素的红外吸收光谱数据见表２．３４４７　ｃｍ　处的吸收峰是。一Ｈ伸缩振动吸收峰，３０５３　ｃｍ＿。、　２９６０　ｃｍ　和２９１４　ｃｍ　处的吸收峰分别为苯环、甲基和亚甲基上的Ｃ—Ｈ伸缩振动吸收峰，１７３６　ｃｍ　和　１７１ｌ　ｃｍ　处的吸收峰为不饱和羧酸酯上Ｃ—Ｏ仲缩振动吸收峰，１６５０　ｃｍ＿。、１６１４　ｃｍ　和１５６８　ｃｍ＿１处　的吸收峰为萘环的Ｃ＝Ｃ骨架伸缩振动吸收峰，１４５５　ｃｍ　处的吸收峰为烷基ｃ　Ｈ面内弯曲振动吸收峰，　第３期　洪海龙等　紫草色素的分离纯化及超细化研究　１３４７　ｃｍ　处的吸收峰为一ＣＨ一的ｃ—Ｈ面内弯曲振动吸收峰，１２０９　ｃｍ　处的吸收峰为Ｃ一０伸缩振动吸收　。　Ｏ　Ｈ　＞＝＝ｏ　盘７　ｍ　　＼一＼＿＿　峰，１１４３　ｃｍ　和１０７６　ｃｎ＇ｌ　处的吸收峰为苯环上１，２，３，４一取代的Ｃ—Ｈ面内弯曲振动吸收峰，８５６　ｃｍ　和　７６９　ｃｍ　处的吸收峰为苯环上１，２，３，４一取代的ｃ—Ｈ面外弯曲振动吸收峰．　表２化合物的红外吸收光谱数据　Ｔａｂｌｅ　２　ＦＴＩＲ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　图２　化合物甲醇溶液的紫外一可见吸收光谱图　２．４质谱分析　Ｆｉｇ．２　ＵＶ—ｖｉｓ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｉｎ　ｍｅｔｈａｎｏｌ　紫草色素的质谱图中出现质荷比３７１为Ｍ＋１峰，其它主要碎片峰有（ｍ／ｚ）：２７１、１８２、１４１、８３、６９　等，其中ｍ／ｚ是２７１的碎片是基峰．对应的分子离子及主要碎片离子的结构式见图３．通过元素分析、紫　外光谱、红外光谱和质谱分析，参照文献数据，可以确定化合物为ｐ，ｆｉ＿二甲基丙烯酰紫草素．　／＼　。　ＯＨ　Ｏ　Ｏ　’　ｍ，ｚ　２７１　ｍ，ｚ　１８２　八　，人ｌ　　／　Ｏ　ｍ　１４１　ｍ，ｚ　８３　ｍ，ｚ　８３　ｍ／ｚ　６９　图３　化合物质谱的分子离子和碎片离子　Ｆｉｇ．３　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ａｎｄ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｉｏｎｓ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ＭＳ　２．５紫草色素的超细化　以ＳＣ—ＣＯ　为溶剂，采用ＲＥＳＳ过程对ｐ，ｐ一二甲基丙烯酰紫草素进行了超细化实验，超细前后的扫描　电镜照片如图４所示，经ＲＥＳＳ过程超细后，２５～８Ｏ　ｍ方块状的Ｂ，ｐ一二甲基丙烯酰紫草素变为１～２　ｍ　的椭球状微粒．　３　结　论　３．１　以紫草为原料，采用提取、分离和纯化方法，得到了它们的色素纯品．利用元素分析、紫外光谱、红　外光谱、质谱等谱学手段进行表征，确定为紫草色素为ｐ，Ｂ一二甲基丙烯酰紫草素．　２ｌ６　内蒙古工业大学学报　２００９链　４口．ｔ３－　『』’Ｊ　越　。　。’　（ａ）　越刑店（ｂ）的ＳＥＭ照片　Ｆｉｇ．４　ＳＥＭ　ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ　ｏｆ　ｕｎｐｒｏｃｅｓｓｅｄ（ａ）ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ（ｂ）ｐ，口一ｄｉｍｍｅｔｈｙｌａｃｒｙｌｓｈｉｋｏｎｉｎ　３．２利用ＲＥＳＳ过程对ｔ３，１３一二甲基丙烯酰紫草素进行了超细化实验，经ＲＥＳＳ过程超细后，２５＂８０，ｕｍ　方块状的ｐ，ｐ＿二甲基丙烯酰紫草素变为１～２／ｘｍ的椭球状微粒．　参考文献：　李富超．等．天然色素的资源和应用Ｉ－Ｊ］．中国调味品，２００６．１０：４９～５　３＿　［１］　邓祥元，王淑军，Ｍ］．北京：学苑出版社，１９９３．　Ｆ２３　阴健。郭力弓．中药现代研究与临床应用［　Ｒ．Ｓｈｅｋｕｎｏｖ　Ｂ　Ｙ．Ｄｒｕｇ　Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ　Ｕｓｉｎｇ　Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｅａｌ　Ｆｌｕｉｄ　Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ　［３３　Ｃｈａｔｔｏｐａｄｈｙａｙ　Ｐ，Ｈｕｆｆ［Ｊ］．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．Ｓｃｉ，２００６．９５（３）：６６７～６７９．　１－４３　Ｓｕｂｒａｍａｎｉａｍ　Ｂ．Ｒａｊｅｗｓｋｉ　Ｒ　Ａ．Ｓｎａｖｅｌｙ　Ｋ．Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｗｉｔｈ　Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｄｉｏｘｉｄｅ口］．Ｊ．　Ｐｈａｒｍ．Ｓｃｉ．１９９７。８６（８）：８８５～８９０．　［５］　Ｒｅｖｅｒｃｈｏｎ　Ｅ．Ｐｏｒｔａ　Ｇ　Ｄ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ　Ｍｉｃｒｏ—ａｎｄ　Ｎａｎｏ—ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｂｙ　Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ　Ａｎｔｉｓｏｌｖｅｎｔ　Ｐｒｅｃｉｐｉｔ＇ａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｏｗｄｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏ１．１　９９９．１０６（１　２）：２３～２９．　ＳＴＵＤＩＥＳ　ＯＮ　ＭＩＣＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ　ＡＮＤ　ＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮ　ＯＦ　ＧＲＯＭＷＥＬＬ　ＰＩＧＭＥＮＴ　ＨＯＮＧ　Ｈａｉ—ｌｏｎｇ，ＳＵＯ　Ｑｕａｎ—ｌｉｎｇ，ＨＡＮ　Ｌｉ—ｍｉｎ，ＩＡ　Ｃｈｕｎ—ｐｉｎｇ。ＪＩＡ　Ｈｕｉ—ｊｉｅ，ＪＩＡ　Ｓｈｉ—ｙｕ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｌ‘ｉｎｇ，　Ｉｎｎｅ；　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｕｎｉｖｅｔ‘ｓｉｔ３　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｏｈｈｏｔ　０１００５１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｓｏｘｈｌｅｔ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｅｘｔｒａｃｔ　ｇｒｏｍｗｅｌｌ　ｐｉｇｍｅｎｔ　ｆｒｏｍ　ｌｉｔｈｏｓｐｅｒｍｕｍ．Ｔｈｒｅｅ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ｃｏｌｕｍｎ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ　ａｎｄ　ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ａｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｍｅｌｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ，ＩＲ　ａｎｄ　ＭＳ．Ｆｏｒ　ｍｉｃｒｏｎｉｚｉｎｇ　ｐ，３－ｄｉｍｅｔｈｙｌ　ｌａｃｒｙｌｓｈｉｋｏｎｉｎ．Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｒａｐｉｄ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ（ＲＥＳＳ）ｉｓ　ｅｍｐｌｏｙｅｄ．Ｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｏｆ　ｐ，ｔ３－ｄｉｍｅｔｈｙｌ　ｌａｃｒｙｌｓｈｉｋｏｎｉｎ　ａｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ，　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｍｗｅｌｌ；ｓｏｘｈｌｅｔ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ；ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ　ｆｌｕｉｄｓ