1 引言
紫薯又称紫甘薯,是世界上第6大农作物同时是旋花科一年生草本植物,最初是从日本引进。近年,我国引进了多种新品种甘薯,科研人员也选育了一些优良品种,因此在全国各省紫薯的栽培、种植面积不断扩大,紫薯的产量也不断增加[1-4]。与普通甘薯相比,紫薯的薯肉呈紫色或深紫色,紫薯除含有普通甘薯的营养成分外,还具有特殊的食用和药用价值,这是因为紫薯含有丰富的花青素[5]。 论文网
紫薯汁中的花青素属于酚类化合物中的类黄酮类,具有很好的稳定性和水溶性;是一种优良的天然抗氧化剂和自由基清除,其抗氧化性能比维生素E高出五十倍,比维生素C高出二十倍;可以增强视力,消除眼睛疲劳、预防脑血管疾病、冠心病和癌症等疾病,还具有营养保健和着色等重要作用[6]。
壳聚糖又称脱乙酰甲壳素,是由几丁质经过脱乙酰作用得到的带正电的直链多糖,存在于虾、蟹等甲壳动物的甲壳中,分布极其广泛,是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。在特定的条件下,壳聚糖能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应,可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物[7-11]。
壳聚糖无毒、无味、亲水、聚电解质性、可再生性、成膜性、通透性、成纤性、抗菌性、生物可降解性和良好的生物相容性等诸多优良特性,在众多领域被广泛的应用。在农业上可以对植物防病抗病,促进种子萌发和生长、作为冻害保护剂,缓释土壤中化肥及营养素;在废水处理方面具有澄清絮凝作用,可以作为金属离子脱除剂和除味剂;在食品和饮料行业可以应用于吸脂(减少卡路里)、保藏、保鲜、抗菌和水果包衣剂;在化妆品和卫生用品上可以作为皮肤保湿剂,提高头发弹性,减少头发静电,清洁护理口腔;在生物制药方面可以作为免疫制剂、抗凝剂、抑菌剂以及伤口愈合剂等[12]。而壳聚糖最显著特性就是吸附能力,例如对金属离子、胆固醇、胆酸、有机汞等都有吸附作用,壳聚糖吸附能力的大小取决于其脱乙酰度,脱乙酰度越小,吸附能力越弱[13]。
壳聚糖会溶解于酸性介质,这是因为在壳聚糖链中含有自由氨基,在酸性溶液中容易被质子化,正因如此壳聚糖的应用受到了限制[12]。因此,有人研究通过对壳聚糖进行改性作用,制备成壳聚糖树脂,从而来增加壳聚糖的吸附能力、防止在酸性溶液中溶解等。
近年来国内外壳聚糖树脂制备方法主要包括胶联法、凝聚法、乳化-溶剂蒸发法、冷冻干燥法等[14]。根据文献报道:胶联法一般采用甲醛或戊二醛作为交联剂,戊二醛价格昂贵且有毒;凝聚法需要调节溶液pH和温度,引入甲醛等有机溶剂,操作复杂;乳化-溶剂蒸发法一般涉及聚合物溶液和非连续相间形成O/W或W/O乳剂,包括乳化,搅拌,混悬微球滤过,洗涤,干燥,再加入凝聚抑制剂,操作复杂;冷冻干燥法要求冷冻温度至少达到-20℃[15]。
制备的壳聚糖树脂在废水处理方面可用于金属离子的吸附;在医学方面可用作:固定化酶载体使得其吸附酶的能力大大增强,而且微球强度较好有利于后期固定化操作及重复使用,也可用作细胞微载体有利于细胞的大量增殖、生长及营养物质的传输,还可以用于蛋白改性壳聚糖三维多孔支架,这种支架对细胞没有毒性;在药物包埋方面的应用也有很多的研究[14]。
目前市场上常用HPD-450,HPD-450A,珠状壳聚糖树脂[16]吸附分离茶多酚;HPD-750,HPD-400,HPD-400A树脂吸附分离原花青素;HPD-286、AB-8大孔树脂[17]、D101[18]树脂吸附分离纯化多酚类。在实验室中常用D101和AB-8大孔树脂对花青素的分离提取。而目前国内外大部分采用溶剂法从紫甘薯块根中提取花青素,采用的溶剂包括酸化甲醇、乙酸和柠檬酸等[5]。