1、 学 士 学 位 论 文系 别: 生 命 科 学 系 学科专业: 食品科学与工程 姓 名: 赵 志 荣 _运 城 学 院2010 年 5 月1 酸法提取柚子皮中果胶的工艺研究系 别: 生 命 科 学 系 学科专业: 食品科学与工程 姓 名: 赵 志 荣 _指导教师: 苗 莉 云 _ 运 城 学 院2010 年 5 月2 目 录1 前 言 61.1 金银花国内外研究进展 61.2 金银花最早出处及药用部位 61.3 金银花的化学成分 71.3.1 黄酮类物质 .71.3.1 挥发油 .71.3.2 有机酸 .71.3.3 其它成分 .71.4 金银花的药理作用 71.4.1 抗炎及解热作用 .7
2、1.4.2 利胆保肝作用 .71.4.3 降血脂、止血作用 .81.4.4 抗生育作用 .81.4.5 氧化作用 .81.4.6 抗肿瘤作用 .81.4.7 其他作用 .81.5 黄酮类化合物 81.5.1 黄酮类化合物结构及性质 .81.5.2 黄酮类化合物的药理作用 .81.6 黄酮类化合物的提取方法 91.6.1 热水提取法 .91.6.2 有机溶剂提取法 .91.6.3 碱性稀醇提取法 .91.6.4 微波提取法 .91.6.5 超临界流体萃取法 .91.6.6 超声波提取法 101.6.7 酶解法 101.6.8 半仿生提取技术 101.6.9 大孔树脂吸附法 101.6.10 紫外
3、分光光度法 .101.7 本文研究的目的和意义 .102 实验材料与方法 .112.1 材料与仪器 .112.1.1 材料及试剂 112.1.2 实验仪器 112.2 实验方法 112.2.1 冷浸法提取金银花中总黄酮 112.2.2 超声波法各因素对金银花总黄酮提取效果的影响 112.2.3 正交实验法法优化金银花中总黄酮的提取工艺 122.2.4 金银花不同器官总黄酮含量比较 122.2.5 金银花总黄酮含量测定 .123 实验结果与分析 143 3.1 芦丁标准曲线 .143.2 冷浸法提取金银花总黄酮提取率比较 .143.3 超声波法各因素对金银花黄酮提取效果的影响 .153.3.1
4、乙醇浓度对黄酮提取率的影响 153.3.2 料液比对总黄酮提取率的影响 163.3.3 超声温度对总黄酮提取率的影响 173.3.4 超声时间对总黄酮提取率的影响 183.4 正交实验结果 .183.5 不同方法提取金银花总黄酮 .193.6 金银花不同器官总黄酮提取率比较 .204 讨 论 .22致 谢 .23参考文献 244 酸法提取柚子皮中果胶的工艺研究赵志荣(运城学院生命科学系,山西运城 044000)摘要: 柚子( CitrusgrandisL.Osbeck)为芸香科柑橘亚科柑橘属水果,其化学成分包括黄酮类物质、芳香油、果胶、色素、膳食纤维等。 本文以柚子皮为试验原料,用酸水解乙醇沉
5、淀法提取,探讨了酸水解乙醇沉淀法影响柚子皮中果胶提取率的五个因素:料液比、浸泡温度、水解温度、水解时间和水解酸度,通过正交试验设计以果胶得率为指标,进行四因素三水平正交试验(L 9(34)确定了柚子皮中果胶提取的最佳工艺。结果表明:酸水解乙醇沉淀法的最佳提取条件为:料液比 1:8、浸泡温度 65、水解温度 90、水解酸度 pH=2、水解时间 70 min,柚子皮果胶的得率可达 11.78%。该柚皮果胶的提取工艺成本低,条件明确,方法简单,易操作。得到的果胶干粉经过我们多次的重复试验制得的果胶食品从外观、口感、凝聚度等方面都能达到满意的程度。具有实用价值,适合工业生产。目前国内的缺口较大,国际上
6、需求量也大,同时也能实现变废为宝,改善环境。发展果胶生产具有较大的市场前景。关键词: 柚子皮 果胶 酸法 正交试验 提取工艺5 Research on Extraction Technology of Flavonoids ofLonicera JaponicaLi Na(Department of Life Science, Yuncheng University,Yuncheng Shanxi, 044000)Abstract: Lonicera japonica,which belongs to Caprifoliaceae,Lonicera L. The plants includin
7、g flavonoids, organic acids and volatile oil. This paper has studied By cold method and comparative study of ultrasonic method, and examined the impact of Lonicera japonica ultrasonic extraction rate of flavonoids of four factors: the concentration of ethanol, liquid ratio, ultrasound time and tempe
8、rature, through the orthogonal experimental design contents of flavonoids as indicators for the four orthogonal test factors and three levels (L9 (34) to determine the flavonoids extract of Lonicera japonica . The results showed that: ultrasound method is better than the cold method, the ultrasonic
9、method for the best extraction conditions: 70% ethanol at a temperature of 40 liquid ratio 1:30 under the conditions of 50 min, the flavonoids in Lonicera japonica extract rate is up to 11.78%. The extraction process is simple, stable and feasible. The optimum use of orthogonal experiment on the Lon
10、icera japonica thunb of flavonoids in different organs were determined, The results showed that: the various organs of Flavonoids in root is 7.00%, 7.52% stem, leaves 8.53%, 11.78% spent, that is, flavonoids content: flower leaf stem root.Key words: Lonicera japonica thunb flavonoids Extraction tech
11、nology6 1 前 言柚子(Citrus grandisL.Osbeck)为芸香科柑橘亚科柑橘属水果。我国柚子资源丰富, 广泛分布于广东、广西、福建等地,销售遍及全国各地 。柚子性寒、味甘酸。具有消炎防菌、化痰止咳、理气清肠、下气消食、补血健脾等功效,其独特的芳香,清爽的口感,备受人们的青睐。柚子的内皮(直接与果肉接触的薄层) 、外皮(最外层黄色的厚皮) 中含有多种活性成分。如柚皮甙、果胶、香精油、色素等,具有较高的保健和药用价值,还有防治和杀灭害虫的作用。每年都有大量的柚皮被扔掉,造成资源的极大浪费,且污染环境。因此,对柚皮的深加工和综合利用具有潜在的价值和前景。柚子为芸香科植物常绿果树
12、柚树的成熟果实 又名朱栾 雪柚 气柑 文旦等它含有类胰岛素 柚皮甙 新橙皮甙 挥发油 烟酸 果糖 葡萄糖蛋白质 脂类 铁 钙 磷及粗纤维等活性成分 具有败火 通便 除臭 解酒毒 消食健脾 治疗支气管 抗癌等功效近年来还发现天然柚子具有显著的降胆固醇作用 可用于减肥产品中我国柚树栽培历史悠久 远在公元前的周秦时代就有种植 目前的广东 广西 福建 湖南 浙江 四川等地均有栽培 美国 古巴 南非 巴西 阿根廷以及日本也是柚子的主产地 我国福建漳州的坪山柚 文旦柚和广西的沙田柚与泰国的蜜柚合称 世界四大名柚 因此鉴于柚子的重要性 本文就其活性成分及其生理功能进行综述 并对其发展前景进行展望 以期为我国
13、柚子资源的开发研究提供参考 。1 柚子的有效部位简介柚子的有效部位主要包括花 果实 核及果皮 研究表明 花可用于窨制花茶 果实可用于做罐头 蜜饯核可治疗呃逆 皮也可用于制蜜柚糖 提取果胶制汁香精油等果汁1.1柚子果肉组织较为紧密 含汁量低 一般鲜食 它含大量果胶质和纤维素给取汁工艺带来一定困难 同时也存在悬浮稳定性 脱苦等问题 刘昭明等 选用广西当地柚子 对粒粒柚果汁饮料进行了研究 结果表明破碎法 酶处理法和超声波处理法种取汁方法中 3达到 采用 环状糊精酶处理法的出汁率最高 88% -可以较好地掩盖柚子果汁饮料的苦味但应注意 环 -以免影响果汁的风味使用琼状糊精用量不能太大脂 羧甲基纤维素和
14、三聚磷酸钠复合悬浮剂可以解决柚子果粒的悬浮稳定性问题 其配方为 琼脂 0.1%三聚磷酸 0.45%CMC+0.20%柚子果汁和其他柑桔果汁一样 容易产生褐变 日。本的泽村正义 发现在柚子果汁中由抗坏血酸变成褐变物质的生成反应是从脱氢抗坏血酸的生成开始 而且在比较高的温度下所生成的脱氢抗坏血酸很快转换成褐变物质故柚子果汁应贮藏在低温且脱气的非氧化条件下花1.2柚子花在每年三月下旬到四月间开放 新鲜柚子花香气优雅 甜美 清爽 馥郁 使人感到清新醒脑 其有效成分将可以应用于香料 日化产品和药品等果皮7 1.3柚皮中含有 左右的果胶 因此可采研究表明 5%用盐析法 离子交换树脂等方法进行提取 柚皮还含
15、有丰富的柚皮甙 胡萝卜素 以及有机酸和高 V V VB C P 级醇 适用于杀菌 消炎和美容护肤 柚皮添加糖 酸等可制成柚子茶 柚皮糖等产品 柚皮还可提取香精油柚苷等活性成分柚子提取主要活性成分的提取2.1 精油柚皮含大量挥发性油类 可作为提取香精香料原料 龚盛昭等 采用溶剂提取法对从沙田柚果皮中提取精油进行了研究 其精油产率约 精油 为 1.96% ( )杨荣华同样采用溶剂萃取提取柚子果皮精 99.2%油 经气相色谱和质谱联用分析 鉴定出 种挥发性 71 物质 其中有 种碳氢化合物 以柠烯 萜品烯为21 -主 种含氧化合物 以沉香醇 萜品醇 百里酚以 50 -及一些脂肪族醛为主 张文成 用气
16、相色谱 质谱)。共鉴定出 个芳用仪对其中化学成分进行分析鉴定 31 香性有机化学成分占超临界 萃取柚子鲜花总芳 CO 相 法和香油的。78.886% Buiarelli HPLC 气谱 液谱 质谱联用法分析比较了从柚子 苦橙和甜、/ -橙中的精油不同成分 彭清静等 用超临界 法对柚。2 子叶精油进行萃取 结果表明 最佳工艺条件是 萃取压力温度 萃取 12.0MPa15.0MPa 35.055.0间 流量 所得精油产 1.0h1.5hCO 20.0L/h30.0L/h2 品香气清新纯正总体来说柚子精油的提取有 种方法 即冷压 3 价格水蒸汽蒸馏和液体二氧化碳提取 前两者产量低高后者产量高 但价格
17、也高 而香气成分的分析 均以为主 由于柚子的香气成分复杂 以微量 GCGC-MS目前还无法完全确定这类香气成分的少量存在 因此存在形式和呈香机理 这些都有待于进一步研究2.2 色素等 使用正反虽然现在很多合成色素广泛应用 但是随着人们生活水平的提高 天然色素越来越受到推崇 对保障人们健康及食品工业发展具有重要意义 柚皮色素的主要成分为类胡萝卜素曹艳萍等 以柚皮为原料 用酸性 乙醇提取黄色素 实验发现柚皮黄色 95% pH=2 素对光和热稳定 常用食品添加剂 还原剂对色素影响不大在酸性和中性介质中颜色无变化 在水中及有机溶剂中都有一定的溶解性 实验证明该方法是经济 安全可行的2.3 果胶果胶是一
18、种天然高分子多糖聚合物 通常为米白色至淡黄褐色粉末 无臭 味微甜 且略带酸味 易溶于水 具有良好的胶凝化和乳化稳定作用 已广泛应用于食品 医药 日化等工业将新鲜柚子皮水解萃取 浓缩沉淀提取张明等果胶采用正交实验得出水解最佳条件为 pH=290浸泡 得率为 王德培等 采用酒精法和 70min 4.32%盐析法比较了鲜柚皮和干柚皮提取果胶的效果 发现鲜柚皮提取果胶效果要好得多 同时研究表明 盐析法比酒精法得率提高 且盐析法具有乙醇耗量少 35.1%成本低 得率高等优点 龚盛昭等 采用微波辅助提取柚皮中果胶的提取工艺进行优化研究 当总液料质量比 提取液 值 微波功率 微波提取 281 pH 2.0
19、450W 次 每次 时 提取液经硫酸铝盐析 析出的沉淀 2 60s 用酸化醇处理脱盐 过滤 滤渣用乙醇反复洗涤 干燥见 在 预处理幅照组中 能保护小鼠骨髓微核 NIN NIN 细胞免受辐射导致的 损伤 微核发生率降低而引DNA 起的细胞增殖的降低和 比率的增加 PCE/NCE 与药物作即得果胶 产率为 与直接加热提取法比较 微 17.4%波辅助提取能大大缩短提取时间 且果胶产率高 质量好等 研究了用 和纤维素霉 Xie 0.01mol/LHCl -葡聚糖苷酶与原果胶酶提取柚子果胶 并对提取果胶发的乙酰化作用 凝胶强度 分子量 黏度进行了对比现用酶法提取的果胶 半乳糖醛酸含量 分子量更 D-低
20、不过乙酰化作用更强 该方法为果胶的提取提供了新的尝试 但还有待改进2.4 类黄酮柑桔类黄酮已经被证实具有抗癌 抗炎症 降低胆固醇和免疫系统调节等重要的生物学功能 Vanamala14等 用反相液相色谱 对美国市场上的 RP-HPLC 12 种浓缩型 橙汁 种非浓缩型 橙汁及 MFC 14 NFC 5 种非浓缩型柚汁中的类黄酮含量进行了分析 同时对与每升单价 的相关性进行了评类黄酮的含量 mg 8 价 发现被检商品中的主要糖苷型类黄酮呈极显著差异 柚皮素 柚皮芸香甙及枸桔研究还发现PACB,即超声温度影响最大,乙醇浓度影响次之,超声时间与料液比影响不是很大。从各因素水平来看 (K 值分析) ,对
21、于芦丁含量的影响来看 ,A 因素为 K2K1K3,B 因素为 K3K1K2,C 因素为 K2K3K1,D 因素为 K1K3K2,根据以上直观分析结果,其超声波正交试验提取条件为 A2B3C2D1 ,但是从指标金银花总黄酮得率来看,提取条件为 A2B2C3D1,所以对这两个提取条件进行最优选择。在外界因素一定的条件下,对 A2B3C2D1与 A2B2C3D1进行三次重复测量,最后得出超声波提取金银花总黄酮最佳提取工艺为 A2B3C2D1,即为乙醇浓度 70%,料液比 1:30, 40下超声 50min,测得金银花总黄酮提取率为 11.78%。3.5 不同方法提取金银花总黄酮根据芦丁标准曲线回归方
22、程计算各方法中金银花总黄酮提取率如下图:表3.8 冷浸法与超声波法对黄酮提取率的比较T able 3.8 cold method and ultrasonic extraction of the rate of flavonoids compared 提取方法 乙醇 丙酮 超声波法最高提取率(%) 6.35 3.95 11.78图 3.7 不同提取方法比较Figure 3.7 Comparison of different extraction methods由上表可以看出,冷浸法中乙醇提取比丙酮提取总黄酮得率高,用冷浸法乙醇提取的最高得率 6.35%与超声波法提取的最高得率 11.78%相比
23、较,得出超声波法优于冷浸法。所以采用超声波法为较优提取工艺。25 3.6 金银花不同器官总黄酮提取率比较采用超声波正交试验最佳提取工艺提取金银花不同器官中的总黄酮,在乙醇浓度 70%,料液比 1:30,40下超声 50min 的条件下进行。重复三次试验,根据芦丁标准曲线回归方程计算金银花不同器官黄酮提取率如下表: 表 3.9 金银花各器官中黄酮提取率Table 3.9 Lonicera japonica flavonoids extraction rate of the organ器官 根 茎 叶 花提取率(%) 7.00% 7.52% 8.53% 11.78%0.00%2.00%4.00%6
24、.00%8.00%10.00%12.00%根 茎 叶 花不 同 器 官黄酮提取率(%)图 3.9 金银花不同器官总黄酮提取率Table 3.9 Lonicera japonica flavonoids extraction rate of the organ由图 3.9 可以看出,金银花不同器官中总黄酮含量不同,花中含量最高为 11.78%,叶次之,为 8.53%,茎为 7.52%,根最少,为 7.00%。所以采用金银花花和叶进行提取工艺研究,同时应加强对金银花花和叶的开发利用。26 4 讨 论本实验中采用芦丁标准品作为对照,建立了金银花总黄酮含量测定的比色法, 该方法简便、快速、稳定、灵敏性
25、高。但用 NaNO2-Al(NO3)3-NaOH 体系分光光度法测定总黄酮含量时,必须严格保证稀释定容用乙醇的浓度、试剂加入时间、显色时间等测试环节前后完全一致,否则会出现很大误差。从上述实验结果可知道,冷浸法中乙醇提取丙酮提取,而超声波的提取效果比冷浸法的要好。综合考虑,超声波法提取较优,再通过正交设计试验进行工艺优化,对影响总黄酮提取的条件和因素进行了探讨,确立了最佳提取工艺。该法总黄酮得率高,杂质少,具有节能、省时、高效的优点。分析原因是金银花经超声波处理后,由于超声波的空化、粉碎等特殊作用,使细胞瞬时破裂,从而使细胞中的黄酮类物质渗透到溶剂中,加速了相互溶解。所以说超声波法提取金银花总
26、黄酮可以缩短提取时间,并提高提取率。通过数据分析,金银花不同器官总黄酮含量:花叶茎根。金银花活性广泛,临床多用作复方制剂, 而其主要成分黄酮类化合物具有多样生物活性,所以应加强金银花和叶的开发利用。27 致 谢经过半年的忙碌和工作,本次毕业设计已经接近尾声,作为一个本科生的毕业设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有老师的督促指导,以及一起工作的同学们的支持,想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的指导老师苗莉云老师。她从选题的确定,论文的写作、修改到最后定稿都给了我悉心指导。特别是她多次询问写作进程,并为我指点迷津,帮助我开拓思路,精心点拨,热忱鼓励。她严肃的教学
27、态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风深深地感染和激励着我。在此,谨向王玲丽老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 其次要感谢我的同学冯周、孙杰,他们在我试验过程中给了我很大的帮助,然后还要感谢大学四年来所有的老师,为我们打下专业知识的基础;同时还要感谢所有的同学们,正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。同时,尤其感谢多年来一直给予我鼎力支持和无私奉献的父母。没有他们的付出与牺牲,我的毕业论文就谈不上顺利完成,再次真心地感谢和祝福他们! 在此,向所有曾经给予我帮助的人表示我由衷的感谢。28 参考文献1包焕升,等.果胶的性质及其应用.杭州食品科技,1992(1).2华侨大学化工系编
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