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Stabil ity of Dihydromyricetin and Factors Affecting the Stabil ity

L IN Shu2ying1 , GAO J ian2hua1 , GUO Qing2quan2 , NIN G Zheng2xiang1

(1. CollegeofFoodand Biotechnology ,SouthChinaUniversityof Technology ,Guangzhou510640 ,China; 2. Institute

of Chemical Engineering ,SouthChinaUniversityof Technology ,Guangzhou510640 ,China)

Abstract : Dihydromyricetin is an important kind of flavonol. It has some health protection functions

and antioxidation activity to TBHQ. The solubility of dihydromyricetin with the way of dissolving 2

separating out2 quantifying weight was studied and changes in chemical st ructure of dihydromyricetin

was confirmed by ult raviolet/ visible region scan. The result showed that dihydromyricetin was

unstable in water , unless it existed in aqueous phase under100 ℃for less than 30 min. Under the

acidic and neut ral conditions , the chemical st ructure of dihydromyricetin was stable. In the processes

of ext racting and using dihydromyricetin , metal ion sould be wiped off , as t ransitional metal ions such

as Al3 + 、Fe3 + 、Cu2 + could induce oxidation.

Key words : dihydromyricetin ; spect rum ; pH2value ; chemical st ructure ; stability

二氫楊梅素(3 ,5 ,7 ,3’,4’,5’2 六羥基22 ,3 雙氫黃酮醇,Dihydromyricetin ,DMY) 是多酚羥基雙氫黃酮醇,屬黃酮類化合物,廣泛存在于葡萄科植物中,尤其是在蛇葡萄屬植物中,在顯齒蛇葡萄植物的幼嫩莖葉中,其質(zhì)量分數(shù)可達20 %～28 %(占干重) ,

幼葉中的含量更高[1. 2 ] . 用顯齒蛇葡萄幼葉制成的類茶產(chǎn)品具有消炎、止咳、祛痰、鎮(zhèn)痛、抑菌[3 ,4 ] 、抗高血壓、消脂[5 ] 、防癌、保肝護肝[6 ] 等顯著功效. 除此之外,二氫楊梅素還具有優(yōu)異的防腐和抗氧化性能,有望成為新型的天然防腐劑和抗氧化劑,具有廣闊的開發(fā)前景.

鑒于顯齒蛇葡萄的特殊功效,對于二氫楊梅素提取和生理活性的研究日趨活躍. 目前的研究主要集中在兩個方面:一是溶劑提取法,包括復合有機溶劑法和水浸提法[7 ] ;二是層析法,主要為大孔吸附樹脂提取法[8～10 ] .黃酮類物質(zhì)均具有一定紫外2可見吸收光譜[11 ] ,紫外2可見吸收光譜掃描法可準確、快速地測定出其化學結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化,因此作者主要采用紫外2可見光譜掃描法研究pH 值、溫度以及金屬離子對于二氫楊梅素化學結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、溶解度以及色

澤的影響,為其在食品、醫(yī)藥及化妝品工業(yè)中應用提供一定的依據(jù).

1 材料與方法

1. 1 實驗材料、儀器與試劑

實驗材料:顯齒蛇葡萄幼嫩葉,采自廣東白云山,依文獻鑒定為原植物;實驗儀器:紫外2可見分光光度計,電子天平,恒溫儀;所用化學試劑均為分析純.

1. 2 實驗方法

1. 2. 1 二氫楊梅素的提取制備　取蛇葡萄幼嫩干葉,加水煎煮,濃縮過濾后,放置,待析出淺黃色顆粒狀結(jié)晶后,抽濾干燥,得到粗品; 用索式抽提器抽提粗品,濃縮下層溶液,按質(zhì)量比1∶100 加蒸餾水稀釋,過濾后放置,析出白色結(jié)晶;所得結(jié)晶再依上法進行數(shù)次重結(jié)晶,最后得白色細針狀結(jié)晶,即二氫楊梅素,經(jīng)高效液相色譜測定,純度為95 %.

1. 2. 2 二氫楊梅素水相熱穩(wěn)定性的檢測　取0.5 g二氫楊梅素(純度> 95 %) 溶于900 mL 水中,煮沸,分別在0～600 min 取樣5 mL ,于25 mL 容量瓶中定容,在200～800 nm 的波長范圍掃描.

1. 2. 3 pH 值變化對于二氫楊梅素穩(wěn)定性的檢測　稱取二氫楊梅素(純度> 95 %) 1. 0～1.5 g于不同pH 值的水溶液中,加熱至100 ℃保持5 min 待其溶解,冷卻至室溫,72 h 后觀察結(jié)晶狀態(tài)、顏色以及上清液顏色差異,真空抽濾后,稱量濾渣質(zhì)量,計算二氫楊梅素在不同pH 值下的溶解度. 取上清液進行波長在220～800 nm 的紫外2可見光譜掃描,比較不同pH 值下的穩(wěn)定性.

1. 2. 4 金屬離子對于二氫楊梅素穩(wěn)定性的檢測　稱取二氫楊梅素(純度> 95 %) 0.05 g左右,溶于2 000 mL 蒸餾水中備用. 取以上樣品50 mL ,加入1mL 0. 1 mol/ L 的金屬離子溶液,混勻后靜置6 h 后在200～800 nm 波長范圍掃描.

2 結(jié)果與討論

2. 1 水相二氫楊梅素的熱穩(wěn)定性

研究發(fā)現(xiàn),二氫楊梅素的熱穩(wěn)定性與時間關(guān)系密切,由圖1a 所示,二氫楊梅素水溶液100 ℃下加熱30 min 其紫外可見光譜圖未見改變,圖中所示的峰高不同為隨時間延長,水蒸氣蒸發(fā)導致溶質(zhì)質(zhì)量濃度升高所致;但圖1 所示的加熱35 min 后,隨加熱時間的延長,溶液的紫外可見掃描光譜圖發(fā)生了很大變化,其在紫外光區(qū)的最大吸收峰294 nm 和324 nm 左右的峰肩沒有發(fā)生變化,但峰高比例下降,同時在350～400 nm 之間又出現(xiàn)吸收有較為明顯的增強趨勢,并且隨加熱時間的延長其峰高不斷增加,溶液也出現(xiàn)了肉眼可見的顏色加深現(xiàn)象.

(a)

(b)

圖1 100 ℃下不同時間水相二氫楊梅素的紫外2可見

光譜圖

Fig. 1 Ultraviolet/ visible region spectrum of DMY in

water at different heating time under100 ℃

以上現(xiàn)象均表明: 水相中隨著加熱時間的延長,二氫楊梅素的構(gòu)型發(fā)生了變化,產(chǎn)生了在370nm 處有較大吸收的基團,并且加熱時間越長,產(chǎn)生的該物質(zhì)越多. 以上變化可能是由于二氫楊梅素的氧化引起的,氧化后的二氫楊梅素變成亞醌式結(jié)構(gòu),B 環(huán)發(fā)生斷裂,并且隨著加熱時間的延長,氧化程度不斷加深,導致370 nm 左右的吸收不斷增強,294 nm 處的吸收逐漸減少,表明二氫楊梅素在水相中隨時間和溫度的增加會變得不穩(wěn)定,發(fā)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 差熱掃描儀對于二氫楊梅素的熱穩(wěn)定性進行了研究[12 ] ,發(fā)現(xiàn)其熔點為245 ℃左右,高于此溫度就會發(fā)生分解,而低于此溫度在沒有其他介質(zhì)條件下,二氫楊梅素在干燥條件下則表現(xiàn)出非常好的熱穩(wěn)定性. 在二氫楊梅素溶液中,水充當媒介,從而為溶解態(tài)的二氫楊梅素的氧化提供了條件,氧化后的二氫楊梅素轉(zhuǎn)變?yōu)轷�式結(jié)構(gòu),從而引起解環(huán).

2. 2 pH值對于二氫楊梅素穩(wěn)定性的影響

由圖2～4 可見,隨著pH 值的增大,二氫楊梅

素的紫外可見光譜圖發(fā)生了顯著變化.

圖2 酸性條件對于二氫楊梅素結(jié)構(gòu)的影響

Fig. 2 Effect of acidity condition on chemical structure of

DMY

圖3 中性條件對于二氫楊梅素結(jié)構(gòu)的影響

Fig. 3 Effect of neutral condition on chemical structure of

圖4 堿性條件對于二氫楊梅素結(jié)構(gòu)的影響

Fig. 4 Effect of alkaline condition on chemical structure of

DMY

在酸性(pH 值2. 0～3. 5) 條件下,二氫楊梅素在294 nm 下有特征吸收峰,在324 nm 左右有肩峰,可見光區(qū)沒有明顯的特征吸收峰出現(xiàn),且pH 值變化特征吸收峰沒有發(fā)生改變,說明酸性條件下二氫楊梅素構(gòu)型穩(wěn)定. 中性條件下,其294 nm 下的吸收峰有所減小,而324 nm 左右的肩峰明顯增高,可見光區(qū)仍無明顯吸收,說明二氫楊梅素的構(gòu)型已部分發(fā)生變化,即只是很少部分的量變. 在324 nm 左右的肩峰增大表明,二氫楊梅素分子上的羥基部分解離,這是由于二氫楊梅素分子中含有6 個酚羥基,具有弱酸性,等電點接近pH 值5 左右,因此隨著堿的加入,酚羥基開始解離,但這種解離并未引起整個分子的構(gòu)型變化,其特征吸收峰仍為294 nm和324 nm.

在堿性條件下,二氫楊梅素的構(gòu)型發(fā)生了明顯變化,其在294 nm 處的吸收峰消失,在324 nm 左

右的吸收峰明顯增大,同時在可見光區(qū)498 nm 左右出現(xiàn)了明顯吸收,低質(zhì)量濃度二氫楊梅素溶液的顏色由微黃色變?yōu)闇\棕色(見表2) ,即隨著強堿的加入,其分子上的酚羥基逐漸解離,同時由于酚羥基的解離,改變了分子上的電子云分布,從而使分子發(fā)生了徹底的構(gòu)型轉(zhuǎn)換,在B 環(huán)的氧原子處發(fā)生解環(huán),生成了A 環(huán)上的一個羥基,類似于查爾酮結(jié)構(gòu),故引起相應峰帶紅移20 nm ,并在498 nm 可見光區(qū)處出現(xiàn)吸收峰.因此,由以上的分析可知,酸性和中性條件為

二氫楊梅素應用和保藏的適宜pH 值條件,要避免在堿性條件下應用,否則會失去其原有的抗氧化效果.

由表1 ,2 可見,pH 值對二氫楊梅素的溶解度影響較小,在pH 值4～5 左右溶解度較小,性范圍內(nèi)溶解度較高,但是對于結(jié)晶純化產(chǎn)品品質(zhì)影響較大,其中pH 值過高都會產(chǎn)生不良的顏色變化. 其水溶液顏色在pH 值4～6 表現(xiàn)出較好的淡黃色,保證其淺淡的顏色不影響應用. 雖然在此范圍內(nèi)其溶解度最低,但前期研究表明作為抗氧化劑和防腐劑應用其添加量一般不超過0. 06 %[4 ,12 ,13 ] ,因此并不限制其應用,同時可穩(wěn)定其結(jié)構(gòu),綜上所述,建議在pH 值4～6 左右的微酸性條件下應用和保存二氫楊梅素,從而取得較好抗氧化和抑菌的效果.

表1 pH值對于DMY 結(jié)晶顏色和同質(zhì)量濃度DMY 溶液

顏色的影響

Tab. 1 Effect of pHvalue on crystal color of DMY and same

concentration DMY solution

pH 值結(jié)晶顏色溶液顏色

1. 5 黃色微黃色

2. 0 黃色微黃色

3. 0 黃色微黃色

4. 0 黃白色微黃色

5. 0 黃白色淡黃色

6. 0 橙色淡黃色

7. 0 橙色較黃色

8. 0 土黃色深黃色

10. 0 土黃色棕色

表2 pH值對于二氫楊梅素的溶解度的影響

Tab. 2 Effect of pHvalue on solubility of DMY

pH 值溶解度/ (g/ hg) pH 值溶解度/ (g/ hg)

1. 5 0. 0680 4. 0 0. 0588

2. 0 0. 0670 5. 0 0. 0688

3. 0 0. 0670 7. 0 0. 0732

2. 3 金屬離子對于二氫楊梅素穩(wěn)定性的影響

金屬離子存在于各種食品原輔料中,并可通過加工或提取等工藝引入到食品體系,因此研究金屬離子對二氫楊梅素穩(wěn)定性的影響就顯得非常必要.作者發(fā)現(xiàn)二氫楊梅素對于金屬離子的敏感程度不盡相同,需指出因加入的金屬離子濃度很低(0. 2mmol/ L) ,而且均為金屬氯化物,因此對pH 值的影響很小,可忽略. 由圖5 可見,Al3 + ,Fe3 + ,Cu2 + 表現(xiàn)出較為明顯的作用(加入0. 2 mmol/ L 濃度的Fe3 +二氫楊梅素溶液濃度,因吸光值增大較多,稀釋了4倍進行測定) ,這是因為二氫楊梅素螯合金屬離子Al3 + ,形成了二氫楊梅素鋁絡(luò)合物,非共有電子增多,n →π共軛加強,所以出現(xiàn)了紅移效應. 而Fe3 + ,Cu2 + 引起其吸收光譜較大改變,是因為過渡態(tài)的高價金屬離子是許多自由基產(chǎn)生過程的催化劑,鰲合金屬離子也是二氫楊梅素的抗氧化作用機制之一,

二氫楊梅素鰲合Fe3 + ,Cu2 + 后發(fā)生了氧化反應,因此結(jié)構(gòu)發(fā)生了徹底的改變導致其吸收光譜的改變.鰲合金屬離子也是二氫楊梅素抗氧化作用機制之一.

圖5 金屬離子與二氫楊梅素作用的紫外2可見光譜圖

Fig. 5 Ultraviolet/ visible region spectrum of interactionof DMY and metal ions

3 結(jié)　論

1) 二氫楊梅素在水相中隨時間和溫度的增加會變得不穩(wěn)定,發(fā)生氧化,且不可逆,建議在提取和加工過程中避免過高的加熱溫度,以達到沸騰不超過30 min 為宜.

2) pH 值是影響二氫楊梅素穩(wěn)定性的重要因素. 酸性和中性條件(pH < 7. 0) 為二氫楊梅素應用和保藏的適宜pH 值條件.

3) 金屬離子Ca2 + ,Mg2 + ,Na + ,NH4 + ,Ba2 + 對于二氫楊梅素穩(wěn)定性均無明顯的作用, 而Al3 + ,

Fe3 + ,Cu2 + 則是二氫楊梅素提取和應用過程中要避免接觸的.

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