（农产品加工及贮藏工程专业论文）花生粕中植酸的提取及纯化研究.pdf

i i t il li iii l lli l t liiiil 18 0 5 0 31 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学何沦文 如需保密，鳞密时间年月 髓 怒番保密 独创性声明 本人声明所星交的论文楚我个人在导绛指导下避行的磅究王律及取镄的磅究 残果。尽我鳜知，除了文中特嬲加以标洼静致键鲍地方羚，论文孛不包含楚能人已 经发表或撰写过的磅究戏果，也不包会为获释孥中农垃太学或菇健教离机构蟛学位 或谖书面使用过昀掰科，指导数绛砖她进行了事定与我一陵工作匏同志砖笨磅究 所徽的任何贡献均己在论文中徽了明确蟾说明，并袭零了谢意 研究生签名： 衾害 时问： 列口每6 月多b 学位论文使用授权书 本入完金了解华中农业大学关予缳存。缓碉学位论文鲍娩定。鼯掌生必簇援嬲 擘棱甏隶援交学位论文的蹄刷本秘电子鹱豢；学棱街板保存鬟交论文的露别贩移觐 予版。并提供韬蒙检索琴珏躅览黢务，胃激象用彩印缩印残耪搓等复制手段保存。 汇编学位论文本人同意华中农盘大学可以餍不圈方式在不霹爆簿上发表甓撬学 位论文的全都或部分内容。同时奉入缳蘑在其钝嫘体发表论文娩稷力， 往：缳密学位论文帮涉及技术秘密、蠢监秘密残申请专零l 等潜在需要提交缳密的 论文) 在解密后适用于本授权书。 学馘文作者始衾喜导缔叛盼渺 毡 签名日期： 瑚l 尊年；月岁甚 签名日期： 司。年 l 周岁日 1 植酸及其研究现状1 1 1 植酸简介l 1 2 植酸的化学结构1 1 - 3 植酸的理化性质2 1 4 植酸的分布3 1 5 植酸的生理功能4 1 6 植酸研究现状4 1 7 植酸的应用5 2 花生粕及其研究现状7 3 本研究的目的及意义8 第二章水浴提取花生粕中植酸的工艺研究1 0 1 引言1o 2 材料和方法l o 2 1 实验材料1 0 2 2 主要仪器1 0 2 3 实验方法1 1 3 结果与讨论1 2 3 1单因素实验l2 3 2 响应面实验设计1 4 3 3 植酸提取率响应面优化1 7 3 4 响应面方程的验证1 9 4 结论2 0 第三章超声波辅助提取花生粕中植酸的工艺研究2 1 1 引言2 1 2 材料和方法2 l 2 1 实验材料2 1 2 2 主要仪器2 2 2 3 实验方法2 2 3 结果与讨论2 3 3 1 单因素实验2 3 3 2 响应面实验设计2 6 3 3 植酸提取率响应面优化一3 0 3 4 响应面方程的验证3 2 4 结论3 2 第四章微波辅助提取花生粕中植酸的工艺研究3 4 l 引言3 4 2 材料和方法3 4 2 1 实验材料3 4 2 2 主要仪器3 4 2 3 实验方法3 5 3 结果与讨论3 5 3 1 单因素实验3 5 3 2 正交实验3 8 4 结论4 0 第五章植酸的分离纯化4 l 1 引言4 l 2 植酸在大孔树脂的静态吸附与洗脱研究4 1 2 1 材料和方法4 1 2 2 结果与分析4 4 2 3 结论4 8 3 植酸在大孔树脂的动态吸附与洗脱研究4 9 3 1 材料与方法4 9 3 2 结果与分析51 3 3 结论5 5 4 植酸的纯化5 5 4 1 纯化的目的5 5 4 2 纯化步骤5 5 第六章植酸的定性分析和质量检测。5 6 1 引言5 6 2 植酸的定性分析5 6 2 1 植酸的定性鉴别5 6 2 2 植酸的结构鉴定5 6 3 植酸的质量检测5 8 3 1 植酸成品杂质分析5 8 3 2 质量检测结果5 8 第七章总结6 0 1 水浴提取花生粕中植酸的工艺研究6 0 2 超声波辅助提取花生粕中植酸的工艺研究6 0 3 微波辅助提取花生粕中植酸的工艺研究6 0 4 植酸的分离纯化6 0 5 植酸的定性分析及质量检测6 1 参考文献6 2 附录6 7 至筻谢。6 8 ，、 1。一 豆类及油 丰富的植物 氧化作用使 用途极其广 泛的精细化工产品。因此，综合利用我国丰富的植物资源获取植酸具有广阔的应用 前景。 本实验以花生粕为原料进行植酸的提取及纯化研究，实验分别以水浴、超声、 微波三种不同的提取方式优化了植酸提取的工艺条件，得出最佳参数。然后用静态 吸附和洗脱的方法选取合适的大孔树脂，探索动态吸附和洗脱的最佳条件，最后对 纯化后的植酸作了定性分析和质量检测。实验获得的主要结论如下： ( 1 ) 水浴提取植酸：在单因素实验的基础上，以植酸提取率为指标，采用 b o x b e h n k e n 中心组合实验和响应面分析方法，研究了盐酸浓度、提取温度、提取 时间和液料比四个因素对花生粕中植酸提取率的影响。结果表明，经响应面优化的 最佳提取条件为：盐酸浓度0 0 1 m o l l 、提取温度3 2 、提取时间8 3 r a i n 、液料比 1 3 ：1 ，此时提取率为1 5 0 ； ( 2 ) 超声波提取植酸：在单因素实验的基础上，以植酸提取率为指标，采用 b o x b e h n k e n 中心组合实验和响应面分析方法，考察了超声温度、超声时间、超声 功率、液料比和盐酸浓度五个因素对植酸提取率的影响。结果表明，经响应面优化 的最佳工艺条件是：超声温度4 0 。c 、超声时间2 4 m i n 、超声功率7 2 w 、液料比1 1 ：1 、盐酸浓度0 0 1 m o l l ，此时提取率为1 4 8 ； ( 3 ) 微波提取植酸：在单因素实验的基础上，以植酸提取率为指标进行四因 素三水平正交实验，考察了盐酸浓度、微波时间、微波功率和液料比四个因素对花 生粕中植酸提取率的影响。结果表明，正交分析的最佳工艺条件是：盐酸浓度 0 0 1 m o l l 、微波时间2 m i n 、微波功率1 2 8 w 、液料比1 6 ：1 ，此时的提取率为1 4 4 ： ( 4 ) 静态吸附与洗脱：利用多种大孔树脂对花生粕中植酸的静态吸附与洗脱 性能进行了比较，选定d 3 1 5 大孔弱碱性阴离子交换树脂为最佳树脂，然后考察了 静态吸附时间、温度、p h 值、洗脱液浓度、洗脱时间对树脂静态吸附与洗脱的影 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位毕业论文 响。实验结果测定其静态吸附率为9 7 8 0 ，静态解吸率为9 5 5 4 。d 3 1 5 大孔吸附 树脂最佳静态吸附条件为：时间2 h ，温度2 5 。c ，p h 值为3 ；最佳洗脱液浓度是n a o h 浓度1 0 m o l l ，最佳解析时间是3 h ； ( 5 ) 动态吸附与洗脱：对d 3 1 5 大孔吸附树脂在植酸的动态吸附与洗脱性能方 面进行研究，考察了树脂高度、上样浓度、上样流速对树脂吸附的影响以及洗脱浓 度与流速对树脂洗脱的影响。实验结果表明：在高径比为1 1 2 、上样浓度为 5 2 4 m g m l 、上样流速为1 0 m l m i n 时吸附效果较好；n a o h 浓度为1 0 m o l l 、洗 脱流速为1 0 m l m i n 时洗脱效果较好； ( 6 ) 植酸的质量分析及结构鉴定：对纯化后的植酸做了定性分析，分析所提物 质的红外结构，并与纯品植酸的红外图做了比较，确定提取物为目标物植酸，最后 对植酸成品做了质量检测。 关键词 花生粕；植酸；提取；大孔树脂；吸附与洗脱；定性分析 花生粕中植酸的提取及纯化研究 a b s t r a c t p h ”i ca c i di san a t u r a lp h o s p h o r u s c o n t a i n i n go r g a n i cc o m p o u n d , w h i c hw i d e l y e x i s t si n c e r e a l s ，p u l s e sa n dt h es e e d so fo i lc r o p s i t sm a i nf o r mi s c a l c i u ma n d m a g n e s i u md o u b l es a l ta n di su s u a l l ye x t r a c t e df r o ms o m ev e g e t a b l e sw h i c hc o n t a i n a b u n d a n tp h y t i ca c i d ，s u c ha sr i c eb r a n , r a p e s e e d i th a sa t t r a c t e di m p o r t a n ta t t e n t i o na n d w a su s e dg e n e r a l l ya sak i n do fs u b t l ec h e m i c a lp r o d u c t si nf o o di n d u s t r y , e n v i r o n m e n t p r o t e c t i o n , m e d i c a lt r e a t m e n ta n dc o m m o d i t yc h e m i s t r yb e c a u s eo fi t su n i q u ec h e l a t i o n w i t hm e t a l sa n dn a t u r a la n t i o x i d i z a t i o n t h e r e f o r e ，t h ee x p l o r a t i o no fp h y f i ca c i df r o m v e g e t a b l e sh a sa b r o a dp r o s p e c t p h y t i ca c i de x t r a c t i o np r o c e s s i n ga n dp u r i f i c a t i o nw a ss t u d i e df r o mp e a n u tm e a li n t h i se x p e r i m e n t f i r s t l y , t h r e ed i f f e r e n te x t r a c t i n gm e t h o d sw a su s e dt oo p t i m a lp r o c e s s c o n d i t i o n sa n dg o tt h eo p t i m u mp a r a m e t e r s ，t h e ns t a t i ca d s o r p t i o na n de l u t i o no fp h y t i c a c i db yd i f f e r e n tm a c r o p o r o u sr e s i n sw e r es t u d i e ds oa st oc h o o s et h eb e s tf r o mt h e mt o r e s e a r c hd y n a m i c a la d s o r p t i o na n de l u t i o n a tl a s t ，t h es t r u c t u r eo f p h y t i ca c i dw a sa l s o s t u d i e d t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h ee x p e r i m e n tw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) w a t e rb a t hh e a t i n ge x t r a c t i o np r o c e s s ：o nt h eb a s i so fs i n g l e - f a c t o re x p e r i m e n t s ， t h eo p t i m u mc o n d i t i o n sf o rt h ee x t r a c t i o no f p h y t i ca c i df r o mp e a n u tm e a lw e r eo b t a i n e d t h r o u g h b o x b e h n k e nc e n t e r - u n i t e d e x p e r i m e n td e s i g n a n d r e s p o n s e s u r f a c e m e t h o d o l o g y t h ei n f l u e n t i a lf a c t o r so fc o n c e n t r a t i o no fh y d r o c h l o r i ca c i d ，e x t r a c t i o n t e m p e r a t u r e ，e x t r a c t i o nt i m ea n dr a t i oo fl i q u i dt om a t e r i a lw e r ee v a l u a t e d t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h eo p t i m u mc o n d i t i o n sf o rt e c h n i q u eo f r e s p o n s es u r f a c em e t h o dw e r e a s f o l l o w s ：t h ec o n c e n t r a t i o no fh y d r o c h l o r i ca c i do o l m o l l ，e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e3 2 。c ， t h ee x t r a c t i o nt i m e8 3 m i n ，t h er a t i oo fl i q u i dt om a t e r i a l13 ：1 ，a n dt h ey i e l do f p h y t i c a c i df r o mp e a n u tm e a l1 5 o nt h ea b o v ec o n d i t i o n s ( 2 ) u l t r a s o n i cw a v e a s s i s t e de x t r a c t i o n ：o nt h eb a s i so fs i n g l e f a c t o re x p e r i m e n t s ，t h e o p t i m u mc o n d i t i o n sf o rt h ee x t r a c t i o no fp h y t i ca c i df r o mp e a n u tm e a lw e r eo b t a i n e d t h r o u g h b o x b e h n k e nc e n t e r - u n i t e d e x p e r i m e n td e s i g n a n d r e s p o n s e s u r f a c e i i i 厂 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位毕业论文 m e t h o d o l o g y t h ei n f l u e n t i a lf a c t o r so fu l t r a s o n i ct e m p e r a t u r e ，u l t r a s o n i ct i m e ，u l t r a s o n i c p o w e r , r a t i oo fl i q u i dt om a t e r i a la n dc o n c e n t r a t i o no fh y d r o c h l o r i ca c i dw e r ee v a l u a t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eo p t i m u mc o n d i t i o n sf o rt e c h n i q u eo fr e s p o n s es u r f a c e m e t h o dw e r ea sf o l l o w s ：u l t r a s o n i ct e m p e r a t u r e4 0 ( 2 ，u l t r a s o n i ct i m e2 4 m i n , u l t r a s o n i c p o w e r7 2 w ：r a t i oo fl i q u i dt om a t e r i a l11 ：1a n dc o n c e n t r a t i o no fh y d r o c h l o r i ca c i d0 01 m o l l ，a n dt h ey i e l do fp h y t i ca c i df r o mp e a n u tm e a l1 4 8 o nt h ea b o v ec o n d i t i o n s ( 3 ) m i c r o w a v e - a s s i s t e de x t r a c t i o n ：o nt h eb a s i so fs i n g l e f a c t o re x p e r i m e n t s ，t h e o p t i m u mc o n d i t i o n sf o rt h ee x t r a c t i o no fp h y t i ca c i df r o mp e a n u tm e a lw e r eo b t a i n e d t h r o u g ho r t h o g o n a ld e s i g n t h ei n f l u e n t i a lf a c t o r so fc o n c e n t r a t i o no fh y d r o c h l o r i ca c i d ， m i c r o w a v et i m e ，m i c r o w a v ep o w e ra n dr a t i oo fl i q u i dt om a t e r i a lw e r ee v a l u a t e d t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h eo p t i m u mc o n d i t i o n sf o rt e c h n i q u eo fr e s p o n s es u r f a c em e t h o d w e r ea sf o l l o w s ：c o n c e n t r a t i o no fh y d r o c h l o r i ca c i do ol m o f l ，m i c r o w a v et i m e2 m i n , m i c r o w a v ep o w e r12 8 w , r a t i oo fl i q u i dt om a t e r i a l16 ：1 ，a n dt h ey i e l do fp h y t i ca c i d f r o mp e a n u tm e a l1 4 8 o nt h ea b o v ec o n d i t i o n s ( 4 ) s t a t i ca d s o r p t i o na n de l u t i o n ：t h ep e r f o r m a n c e so fa b s o r p t i o na n de l u t i o nb y k i n d so fm a c r o p o r o u sr e s i n st ot h ep h y t i ca c i df r o mp e a n u tm e a lw e r es t u d i e d d 315 r e s i nw a sc h o s e nt oe x p l o r et h es t a t i ca d s o r p t i o nc o n d i t i o n b a s e do ns t a t i cm e t h o d ，t h e i n f l u e n c i n gf a c t o r ss u c ha se q u i l i b r i u mt i m e ，t e m p e r a t u r e ，p ha n dc o n c e n t r a t i o na n dt i m e o fe l u t i o nw e r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h es t a t i ca d s o r p t i o na n de l u t i o ni n d e x w e r e5 3 3 0 a n d9 5 3 6 r e s p e c t i v e l y t h eo p t i m a lc o n d i t i o n sw e r e ：a d s o r p t i o nt i m e2 h ， t e m p e r a t u r e2 5 c ，p h3a n de l u t i o nc o n c e n t r a t i o no fn a o h1 0 m o l l ，t i m e3 h ( 5 ) d y n a m i ca d s o r p t i o na n de l u t i o n ：m a c r o p o r o u sr e s i nd 315i n t h ed y n a m i c a d s o r p t i o na n de l u t i o np e r f o r m a n c e so fp h y t i ca c i dw e r es t u d i e d r e s i nh e i g h t ，s a m p l e c o n c e n t r a t i o n ，s a m p l e f l o wr a t eo nt h e i m p a c to fr e s i na d s o r p t i o na n de l u a n t c o n c e n t r a t i o na n df l o wr a t eo nt h ei m p a c to fr e s i ne l u t i o nw e r ee x a m i n e d t h er e s u l t s s h o w e dt h a t ：t h eh e i g h tt od i a m e t e rr a t i o11 2 ，t h es a m p l ec o n c e n t r a t i o n5 2 4 m g m la n d t h es a m p l ef l o wr a t e1 o m l m i nw e r eb e a e rf o ra d s o r p t i o n ；c o n c e n t r a t i o no fn a o h 1 0 m o l la n dt h ee l u t i n gf l o wr a t e1 0 m l m i nw e r eb e a e rf o re l u t i o n i v 花生粕中植酸的提取及纯化研究 ( 6 ) q u a l i t a t i v ea n a l y s i sa n dq u a l i t yt e s t ：a f t e rp u r i f y i n g ，t h es t r u c t u r eo fp h y t i ca c i d w a sd e t e r m i n e db yi n f r a - r e da n dt h eq u a l i t yw a st e s t e d t h ei rs p e c t r u mo fp h 如ca c i d i nm ye x p e r i m e n tw a sc o n t r a s tt os t a n d a r ds p e c t r u ma n dw h a tw a se x t r a c t e dw a s c o n f i r m e dt ob ep h y t i ca c i d k e y w o r d s p e a n u tm e a l ，p h y t i ca c i d ，e x t r a c t i o n ，m a c r o p o r o u sr e s i n s ，a d s o r p t i o na n de l u t i o n , q u a l i t a t i v ea n a l y s i s v 花生粕中植酸的提取及纯化研究 1 植酸及其研究现状 1 1 植酸简介 第一章绪论 植酸，化学名环己六醇六磷酸酯( i p 6 ) ，广泛存在于谷类、豆类、蔬菜、水果等 植物性食物中( 金瑛和马冠生，2 0 0 5 ) ，占种子干重的1 4 ( 李兴林和张月，2 0 0 6 ) ， 是成熟种子中磷的主要贮存方式，为种子发育成熟所必需( 金瑛和马冠生，2 0 0 5 ) 。 植酸是一种淡黄色或淡褐色浆状液体( 金山，2 0 0 4 ) ，分子组成为c 6 h 1 8 0 2 4 p 6 ，相 对分子质量是6 6 0 0 8 ，含磷2 8 1 6 ( 孙淑斌，2 0 0 1 ) 。植酸是一种重要的有机磷系 添加剂，最重要的特征是与金属离子有极强的螯合作用和抗氧化作用，它以其独特 的结构、化学性质、生理和药理功能，广泛地应用于食品、医药、化工、日化、冶 金等行业中( 吴谋成和袁俊华，1 9 9 7 ) 。在食品工业中，植酸可用作食品添加剂、 油脂的抗氧化剂、食品和水果的保鲜剂等( 戴传波等，2 0 0 7 ) ；在化工、石油、冶 金、日用化学工业中的应用也都很广泛。通常认为植酸是一种抗营养剂，然而近年 来的许多研究表明它具有抗癌、抗脂肪肝、抗炎症、降血脂、防肾结石等诸多生理 活性作用，因而越来越受到人们的关注，从而越来越多地被应用于医药行业( 金瑛 和马冠生，2 0 0 5 ) 。 1 2 植酸的化学结构 植酸由p r e f f e r 在1 8 7 2 年研究糊粉谷物时首先发现，当时发现它是一种由无机 磷、钙、镁组成的物质，1 8 7 9 年w i n t e r s t i n 确定了植酸的肌醇六磷酸酯结构。但是 对于肌醇与磷酸的结合方式，即植酸的结构却存在着种种不同的看法，其中最具争 论的是1 9 1 4 年a n d e r s o n 提出的正磷酸酯结构( 图1 1 ) 以及1 9 0 8 年n e u b e r b 提出 的不对称水化三焦磷酸酯结构( 图1 2 ) 。直到1 9 6 9 年j o h n s o n 和t a t e 等人通过化 学分析、x 光衍射、光谱分析以及核磁共振等方法的测定与解析，全面论证了植酸 具有a n d e r s o n 所提出的正磷酸酯结构( j o h n s o n a n d t a t e ，1 9 6 9 ) 。此后，此结论又经x 射线结构分析和甲酯化反应等途径进一步获得了支持，得到了植酸更明确的结构。 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位毕业论文 植酸有6 个强酸性基、2 个中酸性基、4 个弱酸性基( 宋友礼和颜亨宸，2 0 0 2 ) 。 分子中含有能同金属螯合的2 4 个氧原子、1 2 个羟基、6 个磷酸基，其螯合能力与 e d t a 相似，并在更宽的p h 范围内与金属离子有更强的螯合作用，所以它是一种 罕见的多齿螯合剂( 刘巧茹，2 0 0 5 ) 。 图1 - 1a n d e r s o n 结构式 f i g 1 - 1a n d e r s o n ss t r u c t u r e 1 3 植酸的理化性质 图1 - 2n e u b e r g 结构式 f i g 1 - 2n e u b e r g ss t r u c t u r e 由于植酸含有1 2 个活泼的氢离子，所以植酸显强酸性。它易溶于水、含水乙 醇、丙酮，难溶于无水乙醇、甲醇，不溶于无水醚类、己烷、苯、氯苯等有机物。 植酸中的1 2 个氢离子可分三步进行电离，所以植酸在不同的p h 值下得到的是 不同的酸式盐。氢离子的离解常数与p h 值的关系见表1 1 。 表1 1 植酸的离解常数与p h 值的关系( 祝群英和刘捷，2 0 0 4 ) t a b l e l 1t h er e l a t i o n s h i po fi o n i z a t i o nc o n s t a n ta n dp hi np h y t i ca c i d 植酸的螯合能力植酸的螯合能力很强，它几乎可与所有的多价阳离子形成稳 定的螯合物。在p h 值为6 7 时形成的螯合物溶解度很小，因此在人或动物正常的 生理情况下，植酸易与食物中的矿物质形成不溶的或其他不能被人体利用的复合 物，从而降低矿物质的生物利用率( c h e r y a n , 1 9 8 0 ：丁文军和王郁文，2 0 0 1 ) 。植 酸的螯合能力与e d t a 相似，但在低p h 值时比e d t a 有更宽的p h 范围，它对f e ” 的螯合能力比e d t a 高两倍多，而且它与铁离子形成的是不含水的铁配位络合物， 2 花生粕中植酸的提取及纯化研究 因此，在f e n t o n 反应和h a b e r - w e i s s 循环中不能催化羟基自由基的产生，是一种较 好的抗氧化剂( 袁俊杰等，1 9 9 9 ) 。 植酸与蛋白质的结合植酸可与蛋白质形成复合物，这主要取决于它们所处环 境的p h 值。植酸在一般条件下带负电荷，当p h 值低于蛋白质的等电点时，蛋白 质带正电荷，植酸与蛋白质由于直接的静电作用而形成二元复合物；当p h 值高于 蛋白质的等电点，蛋白质带负电荷，此时，若有无机物存在，则形成植酸无机物 蛋白质三元复合物；当p h 值大于1 0 时，三元复合物分离，蛋白质留在溶液中，植 酸与无机物形成不溶的植酸盐而沉淀，这时蛋白质和植酸完全分离。目前国内植酸 的提取主要基于这一原理( 任传英，2 0 0 7 ) 。 1 4 植酸的分布 植酸是所有植物种子的成分之一，占很多谷物及油料总重的l 3 以及总磷的 6 0 一9 0 ( g r a f a n dd i n t z i s ，1 9 8 2 ) 。它通常以金属盐的形式存在于自然界，一些常见 食物中植酸的含量见表1 2 ( 高永清等，1 9 9 5 ) 表1 2 常见食物中植酸的含量( r a g g ) t a b l e1 2 t h ea m o u n to fp h y f i ca c i di nc o m m o nf o o d s 影响植酸含量的因素有很多，同种作物不同品种间磷含量存在一定差异。赵建 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位毕业论文 军等( 赵建军等，2 0 0 3 ) 研究发现不同甘蓝型油菜品种的种子中，无机磷含量存在 一定变异；周勇等( 周勇等，1 9 9 7 ) 认为水稻种子中植酸含量的多少受品种遗传基 因的控制，而环境的影响相对较小；居超明等( 居超明和周勇，2 0 0 0 ) 认为，对于 杂交水稻种子来说，植酸含量受母体基因型的控制；王若仲等( 王若仲等，2 0 0 3 ) 研究发现，在水稻籽粒的发育过程中，植酸含量的变化趋势均表现为逐渐升高，尤 其是开花期和开花后期上升较快。 不同作物种子中植酸的存在部位不同。比如，谷类作物通常存在于胚芽和糊粉 层组织，玉米种子主要存在于胚芽，小麦和大麦则主要存在于籽粒的糊粉层( 黄晦 蕾，2 0 0 6 ) 。 1 5 植酸的生理功能 植酸赋予植物若干重要的生理功能。种子贮存时，植酸可使其不受氧侵害，起 着诱导休眠、抑制多种酶活性或基因表达的作用( 宋国清和肖竞鹏，1 9 9 7 ) ：种子 萌发时，植酸盐在内源植酸酶的作用下解离，释放的金属离子用以满足种子萌发过 程中各种代谢活动的需要：另外，植酸盐解离释放出磷酸，形成a t p ，可为种子的 发芽生长提供充足的能量( s t r o t h e r , 1 9 8 0 ) 。 此外，植酸含量的多少会影响籽粒的产量、性状和品质形成。r a b o y ( r a b o y , 2 0 0 1 ) 研究发现，植酸含量下降9 0 9 8 ，会对作物的生长和发育造成严重影响。周勇等 ( 周勇等，1 9 9 7 ) 对不同水稻品种的研究发现，植酸含量和整精米率呈正相关，与 碎米率、垩白率、垩白度及乳白米率呈负相关。a s a d a 等( a s a d aa n dk a s a i ，1 9 6 2 ) 以 及p l a x t o n ( p l a x t o na n dp r e i s s ，1 9 8 7 ) 等认为，水稻植株通过糊粉层内的磷代谢来束缚 胚乳充实脱水时释放的k + 、m 9 2 + ，并调节胚乳内无机磷的浓度保持在一定的水平， 有助淀粉的合成与积累。陈葆棠等( 陈葆棠和谢岳峰，1 9 9 6 ) 发现添加植酸到固体 或液体培养基中，能稳定培养基的p h 值，显著降低多酚氧化酶的活性，促进水稻 生长。 1 6 植酸研究现状 1 9 1 9 年p o s t c r n a k 首次在实验室里合成了植酸，1 9 3 2 年d e t u r k 等人研究报道了 植酸在玉米活体植株内的合成过程，1 9 1 4 年h e u h n e r 等人首先建立了分析植酸的铁 4 花生粕中植酸的提取及纯化研究 沉淀法，1 9 2 1 年和1 9 2 5 年m e l l a n b y 研究了植酸对动物营养的影响，此后，对植酸 有了更进一步的发展( 王勤等，2 0 0 1 ) 。 目前，植酸的生产方法主要有三种：化学合成法、微生物发酵法、溶剂萃取法。 化学合成法是以肌醇和五氧化二磷为原料制取植酸，无工业意义；微生物发酵法是 未来植酸发展的趋势；溶剂萃取法是目前应用最广泛的方法，商品植酸或植酸盐通 常从植物原料里以这一方法提取而得到。目前，工业化生产植酸量最大的是日本， 对植酸研究最多的也是日本，其次是美国，我国也有厂家生产，但产量不大。 国外对植酸的发现、研究和应用已达百年，我国对植酸的研究较晚，从上世纪 五十年代才引起国内学者和研究单位的重视。近十几年来，一些农业和粮油食品科 研、教学单位开始了对植酸的研究与应用，并对植酸的研究开发作了不少宣传报道 ( 王志刚，2 0 0 5 ) 。 1 7 植酸的应用 植酸作为一种天然物质，具有很高的经济价值。据报道，植酸的应用范围极广， 已渗透到各行各业。 1 7 1 在食品工业上的应用 植酸作为抗氧化剂、除重金属剂、保鲜剂、稳定剂等被广泛应用于饮料、调味 品、酒类、罐头、食用油和肉制品等诸多食品中，且使用时没有毒副作用和有毒残 留。 作抗氧化剂：作为抗氧化剂的植酸主要应用于食用油行业。添加少量的植 酸于植物油中可以抑制其氧化和水解导致的油脂酸败，例如：将5 0 的植酸和山梨 醇酯酸按1 ：3 的体积比混合，以0 1 2 加入植物油中，其抗氧化性能非常好；添加 少量植酸于大豆油中，其抗氧化能力提高4 倍；而在花生油中加入少量植酸，不仅 可提高其抗氧化能力，而且还可抑制具有强致癌作用的黄曲霉毒素的生成( 李丹， 2 0 0 4 ) 。 作除金属离子剂：植酸能与酒和饮料中的各种金属离子化合而形成植酸钙、 植酸铁、植酸铝等沉淀，从而达到除去金属离子的目的。用植酸处理啤酒，可除去 9 9 5 的铁离子，避免了其在贮藏过程中由于氧化作用而导致的啤酒劣化，同时， 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位毕业论文 植酸还可通过络合蛋白质或多酚类物质形成难溶的三元复合物来降低酒类降度后 的固形物，改善啤酒的风味；在饮料生产中，添加0 1 0 1 0 1 0 5 植酸，可除去过 多的金属离子，特别是对人体有害的重金属，从而对人体有良好保护作用( 凌关庭， 2 0 0 3 ) 。 作保鲜剂：植酸能与辅酶中的金属离子螯合，减缓或抑制酶促反应的进行， 从而达到防褐保鲜的目的。在水果、蔬菜上，喷洒o 1 0 1 0 1 0 5 植酸与微量柠檬 酸的混合液作保鲜剂，可有效地提高保鲜期( p e d e r s e n , 1 9 9 2 ) ；在牛肉保鲜剂中加入 0 2 植酸也可有效延长保质期( 张子德等，2 0 0 1 ) ；吴谋成等( 吴谋成和袁俊华， 1 9 9 8 ) 根据多年的研究和实践，用植酸与其他物质复配，研制出既能保鲜又无毒的 保鲜剂，这种保鲜剂不仅能杀菌和抑制病原微生物生长，还具有调节水果、蔬菜生 理机能的作用；张洪生( 张洪生，2 0 0 1 ) 用植酸与某些物质复配制成了一种常温嫩 玉米保鲜剂，其保鲜效果显著；罗祖友( 罗祖友，2 0 0 3 ) 使用植酸处理草莓后，其 v c 降解速度显著减缓；另外，各种熟肉品、豆制品、方便食品中加入适量植酸， 也可提高保质期，同时具有保健功能( 于丽萍，2 0 0 0 ) 。 作稳定护色剂：在罐头食品，如鱼、虾、乌贼等水产品罐头中添加微量植 酸，可抑制鸟粪石( 玻璃状磷酸铵镁结晶) 的析出，防止因此而产生的黑变、青变等 现象，从而达到稳定护色的效果；在奶油蛋糕中加入植酸，可防止其在加热烘烤过 程中变黑；在面包、色拉中加入少量植酸，可增强这类食品中天然色素或合成色素 的稳定