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响应面优化超声提取法提取花生壳中木犀草素工艺研究

2021-03-17 12:22编辑: www.jxszl.com景先生毕设
摘 要木犀草素广泛的存在于花生壳中,它是一种源自自然作物的黄酮类化合物。其优越的性质使其拥有着体外抗氧化、抗生育、并且可以抑制细菌与癌细胞繁衍的功效,同时具有治疗心血管疾病等多种保健与药理特性。但实际上,木犀草素并未被广泛的应用于临床研究,其主原因是因为他的提取率太低,为实现木犀草素的应用价值应加强研究木犀草素的提取工艺。本次设计实验部分利用了超声波辅助法,提取花生壳中木犀草素,并且做了大量的对比实验。涉及到乙醇浓度对提取物收率影响、料液比对提取物收率影响、提取功率对提取物收率影响、提取时间对提取物收率影响,并用紫外分光光度计测定其含量,通过单因素实验和响应面试验确定超声波提取花生壳中木犀草素的优化工艺。
目 录
1绪论 1
1.1研究目的和意义 1
1.2花生壳的概述 1
1.2.1花生壳的国内外研究 1
1.2.2花生壳的化学成分 1
1.3花生壳在各方面的应用 1
1.3.1花生壳在食品行业中的应用 1
1.3.2化工行业中的应用 1
1.4木犀草素的概述 1
1.5木犀草素实验方法的建立 1
1.5.1木犀草素提取方法 1
1.5.2木犀草素测定方方法 1
1.6主要研究内容 1
1.7技术路线 1
2超声波提取法提取花生壳中木犀草素的工艺研究 1
2.1试验材料 1
2.1.1药材种类 1
2.1.2器材种类 1
2.2实验方法与内容 1
2.2.1单因素试验 1
2.2.2试验内容 1
2.2.3单因素实验含量的测定 1
2.2.4响应面发优化超声提取 1
3结果与分析 1
3.1含量测定方法的确定 1
3.1.1紫外吸收波长的确定 1 3.1.2标准曲线的绘制 1
3.2花生壳中木犀草素的提取 1
3.2.1乙醇的浓度对得率的影响 1
3.2.2料液比对得率的影响 1
3.2.3超声波提取功率对得率的影响 1
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.2.3微波提取时间对得率的影响 1
3.3 响应面法优化提取工艺 1
3.3.1试验设计 1
3.3.2数学建模与显著性检验结果的分析报告 1
3.3.3交互作用的分析和优化 1
3.3.4回归模型验证 1
4总结 1
参考文献 1
致 谢 1
1绪论
1.1研究目的和意义
花生是世界上主要油料作物之一,而我国也是花生种植大国,现今,花生主要被用来榨油或加工成休闲食品,因此,每年约有数百万吨花生壳产生,而大部分的花生壳被无规范的处理,有的直接扔掉,有的被燃烧掉,不仅浪费了这宝贵资源也对环境造成了严重污染,并且由于未能进行有效利用进而影响花生的整体利用率。因此,回收并进一步利用花生壳,使其具有新的利用价值与意义成为了必不可少的待开发研究项目。研究表明,花生壳中含有丰富的营养成分如粗纤维、黄酮类化合物——木犀草素、可溶性碳水化合物、矿物质以及氨基酸[1]。当今社会生活水平的提高与跨越式发展使得人们逐渐开始重视高品质的健康生活,以前从未关注的医药领域,食品安全领域以及化妆品领域的触及民生的诸多事务的安全性成为了人们关注的对象,所以迫切需求更安全的天然作物进行相关的开发与利用,这其中就包括木犀草素的利用价值与优秀品质的开发,本次课题就提高其主产物花生壳的利用率进而提高木犀草素的生产而寻求方法与条件,通过比较区别因素,寻找效率相对较高的方法,为花生壳的开发利用提供技术基础。
1.2花生壳的概述
1.2.1花生壳的国内外研究
花生壳中所含有的木犀草素是以苷元形式存在,通常使用极性比较大的有机溶液进行提取,一般采用甲醇与乙醇。
金继曙教授使用浓度为90的酒精溶液对花生壳进行浸泡处理后提取到花生壳黄酮,此时测量得知其主要构成成分为木犀草素。
董文宾教授等人采用了乙醇回流方式进行提取,通过正交实验得到了提取木犀草素的工艺条件。
汪海峰教授等人则利用了甲醇溶液,运用高效液相色谱法,将甲醛溶液与光进行色谱照射鉴定成分组成,进一步结合由紫外光到人眼所能看到的可见光谱法对其提取物成分进行鉴定,验证了其花生壳中的提取物制主要为木犀草素。
美国科学家先将花生壳用远红外线照射,并进行150℃加热处理,使其内水提取物中RSA与TPC含量提高。根据其抗氧化的活性因为远红外线的照射和热处理的时间的延长而增加这一特性,我们可以猜测是由于远红外线的照射和热处理改变了材料的结构或者是使目标产物易于浸出。花生壳的甲醇提取物在经过紫外照射处理后,木犀草素含量只有很少的损失,其中仍然含有大量的酚类物质;因此,可以得出紫外照射对它的抗氧化活性基本不影响。
1.2.2花生壳的化学成分
花生(arachis hypogaea L.)是豆科落花生属植物,又叫长生果[6]。
我国是农作物产业大国,每年花生产量位居世界前列,同时花生是一种一年生张周期的草本经济农作物,在全国各地均可以种植,产量较大。而其产生的花生壳是由多种复杂的有机化合物构成的组合体。
各项研究表明,花生壳的主要成分构成比为:
粗纤维素含量占比为65.8%79.2%
碳水化合物含量占比为10.5%21.1%
半纤维素含量占比为10.2%
蛋白质含量占比为4.1%7.2%
灰分含量占比为1.8%4.5%
粗脂肪含量占比为1%2%
淀粉含量占比为0.8%
钙含量占比为0.28%
磷含量占比为0.08%
镁含量占比为0.8%
钾含量占比为0.265%
铁含量占比为294mg/.kg
锰含量占比为33mg/kg
锌含量占比为225mg/kg
铜含量占比为15mg/kg
除上述物质,花生壳中还含有极少量存在药用价值的物质,例如本次研究的重点木犀草素。还包括一些其他的例如圣草酚、β谷甾醇,胡萝卜甾醇和果胶等等,这些物质再进行进一步提纯用途加工处理后还可以得到一些化学工业原料。
1.3花生壳在各方面的应用
1.3.1花生壳在食品行业中的应用
(1) 从花生壳中提取天然抗氧化成分
众所周知,自由基与许多生命现象密切相关,如诱发疾病导致细胞加速衰老、细胞发生癌变和动脉粥样硬化的形成以及形成血栓堵塞血管,有文献显示自由基可以从生物的两个方面表现出来:一是内源性,主要与氧化有关形成的自由基导致附着发生性质变化。第二种是外源性的,主要是从污染的大气和烟雾中吸入的自由基附着导致性质变化。科学家研究发现在木犀草素中的黄酮类化合物能后有效清除自由基来保护细胞,其原理是与酚羟基自由基发生反应形成自由基的一半,从而终止自由基链反应,进而保护人体。
(2) 从花生壳中提取花生风味物质
花生壳中具有大量的香味,存在于多酚和少量可溶性糖中,其中花生壳中的多酚抗氧化能力比较强,首先可以提取出来作为无公害抗氧化剂和安全绿色防腐剂,可以延长食物的保质期和保持食物的口感,其次是风味子。其在不同pH条件下可以表现出不同的颜色,从黄色到棕褐色,可以具有改变环境来调节产品颜色的效果,增加色彩。第三也可以直接用作调味品加入食物中,让食物变得可口美味。

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