（食品科学与工程专业论文）苹果多酚的分离提纯及其抗氧化性研究.pdf

摘要苹果多酚是一类很强的抗氧化剂，其抗氧化能力等多种生物功能活性是茶多酚的1 0 0 倍。苹果多酚除了具有很强的抗氧化作用外还有抗变异原性、防龋齿作用、抑制血压上升等生理功能，极具开发潜力。对具有相似功能性成分的三种水果( 苹果、梨和葡萄) 和两种蔬菜( 西红柿和洋葱) 的抗氧化性研究发现，其乙醇浸提液的抗氧化能力大小顺序为葡萄 苹果 梨 西红柿 洋葱( f r a p 法测定) ；用d p p h 法测定顺序为：西红柿 苹果 梨 葡萄 洋葱。综合比较，苹果在这两种不同的抗氧化性测定方法中都呈现很好的抗氧化性，所以后期研究主要以苹果为原料。将五种果蔬的乙醇浸提液经过s e p h a d e x u 一2 0 分离后，所得分离产物的抗氧化性与相应的标准品的抗氧化性进行比较发现，在分离产物中除了主要成分外还有其它物质，这些物质影响着分离产物的抗氧化性。采用s e p h a d e xu 一2 0 对苹果多酚进行分离提纯，并研究了柱长径比和流速对各种酚类的得率、解析率以及总的解析率的影响。结果表明，当柱长径比为2 0 x 2 5 时，中性酚类解析率、总的解析率和表儿茶素得率都是最高的；当吸附流速为1 5m l m i n ，解析流速为1 0m l m i n 时，中性酚类解析率、总的解析率以及绿原酸得率最大。对柱长径l k 平| ：i 流速进行单因素方差分析，发现流速对各项指标的影响都呈显著性，所以对苹果多酚进行分离时，要严格控制流速。对乔纳金、黄元帅、富士和国光在果实成熟过程中的总酚含量变化的研究发现。四个品种的总酚含量在果实成熟过程中都会有不同程度的下降：而且果实的成熟度对四个品种的总的铁还原能力没有影响，对清除d p p h 自由基能力的影响则因品种而有差异；四个品种的总酚含量与各自的总的铁还原能力之间的相关性都不显著，与d p p h 自由基清除能力之间的相关性较好。剥四个苹果晶种中的主要酚类在果实成熟过程中的含量变化及其抗氧化性变化的研究表明，四个品种的原花青索类的含量变化影响总酚的含量变化，国光中的表儿茶素类和绿原酸类的含量比其它三个品种的相应分离产物的含量高。四个品种中的表儿茶素类和原花青素类的铁还原能力对总的铁还原能力的影响大；在乔纳金、黄元帅和富士中，对总的清除d p p h 自由基能力的影响最大的是绿原酸类分离产物，在国光中起主要影响的是多聚体原花青素类。采用s p s s 数学统计分析软件对表儿茶素类和绿原酸类分离产物中的各组分的相对含量与铁还原能力和清除d p p h 自由基能力之间的关系进行了回归分析。由回归方程可见，表儿茶素类分离产物中的( 表) 儿茶素含量对总的抗氧化性的影响最大，其余各组分之间虽然有相互作用，但对总的抗氧化性的影响较小；绿原酸类分离产物中的绿原酸含量对总的抗氧化能力影响最大，另外两种物质( 绿原酸的同分异构体) 之间的抗氧化性有相互作用，但对总的抗氧化性影响很小。对表儿茶素类和绿原酸类分离产物中的未知成分进行l c - - m s 箍定，初步推断出在绿原酸类分离产物中除了绿原酸外，其它两种物质是绿原酸的同分异构体4 咖啡酰奎宁酸和5 咖啡酰奎宁酸。在表儿茶素类分离产物中，已经初步推断出四种物质，分别为绿原酸，肉桂酸或对香豆酸与奎宁酸的酯化产物，槲皮素葡萄糖苷以及甲氧基槲皮素。关键词：苹果多酚，分离提纯，抗氧化性，相互作用a b s t r a c ta p p l ep o l y p b e n o l si sak i n do fs t r o n ga n t i o x i d a n ta n di t ss o m ep h y s i o l o g i c a lc a p a c i t yi s1 0 0t i m e sm o r et h a nt h a to ft h et e ap o l y p h n e o l s i na d d i t i o n ，a p p l ep o l y p h e n o l sa l s oc a ni n h i b i ta c e ( a n g i o t e n s i nic o n v e r t i n ge n z y m e ) w h i c hr e s u l t si nt h eh y p e r t e n s i o n ，a n da p p l ep o l y p h e n o l sa l s oh a v ea n t i m u t a g e n i ca c t i v i t ya n dg l u c o s y l t r a n s f e r a s e - i n h i b i t i n ga c t i v i t ys e p h a d e xl h 一2 0w a sa d o p t e dt os e p a r a t et h ea p p l ep o l y p h e n o l s t h ei n f l u e n c eo ft h er a t i oo fc o l u m nl e n g t ha n dd i a m e t e ra n dt h ev e l o c i t yo ff l o wo nt h es e p a r a t i o ne f f e c tw a ss t u d i e di nt h i sp a p e r t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tw h e nt h er a t i oo fc o l u m nl e n g t ha n dd i a m e t e rw a s2 0 x2 5 ，t h et o t a lr a t i oo fd e s o r p t i o n ，t h ed e s o r p t i o no fn e u t r a lp o l y p h e n o l sa n dt h ei s o l a t i o nr a t i oo fe p i c a t e c h i nw e r et h eh i g h e s t 、) i g h e nt h ev e l o c i t yo fa d s o r p t i o nw a s1 5m l m i n ，t h ev e l o c i t yo fd e s o r p t i o nw a s1 0m l m i n ，t h et o t a lr a t i oo fd e s o r p t i o n ，t h ed e s o r p t i o no fn e u t r a lp o l y p h e n o l sa n dt h ei s o l a t i o nr a t i oo fc h l o r o g e n i ca c i dw e r et h eh i g h e s t t h ea n o v aa n a l y s i so nt h et w oi n f l u e n c ef a c t o r si n d i c a t e dt h a tt h ei n f l u e n c eo fv e l o c i t yo ff l o wo nt h es e p a r a t i o no fa p p l ep o l y p h e n o l sw a ss i g n i f i c a n t ，s oi tw a si m p o r t a n tt oc o n t r o lt h ev e l o c i t yo ff l o wd u r i n gt h es e p a r a t i o no fa p p l ep o l y p h e n o l s w ea l s os t u d i e dt h r e ek i n d so ff r u i t s ( a p p l e ，p e a ra n dg r o p e ) a n dt w ok i n d so fv e g e t a b l e s ( t o m a t oa n do n i o n ) i nt h i sp a p e r t h e yh a v et h es i m i l a rf u n c t i o n a lc o m p o u n d sw h i c ha r ei nh i g ha n t i o x i d a n ta c t i v i t i e s t h ef e r r i cr e d u c i n ga b i l i t yo r d e ro ft h e i re t h a n o le x t r a c tw a sg r a p e a p p l e p e a r t o m a t o o n i o na n dt h ed p p hs c a v e n g i n ga c t i v i t yw a st o m a t o a p p l e p e a r g r a p e o n i o ni tw a so b v i o u st h a tt h ea n t i o x i d a n ta c t i v i t yw a sd i f f e r e n tw i t ht h ed i f f e r e n tm e t h o d s ，w h i l et h ea n t i o x i d a n ta c t i v i t yo fa p p l ew a sm u c hm o r es t a b l et h a no t h e r s a sar e s u l t ，a p p l e sw e r eu s e da st h em a t e r i a l si nt h el a t e re x p e r i m e n t t h ec o m p a r i s o no nt h ea n t i o x i d a n ta c t i v i t yo fs e p a r a t i o n so ff r u i t sa n dv e g e t a b l e sa n dt h er e l e v a n ts t a n d a r d si n d i c a t e dt h a tt h e r ew e r eo t h e rs u b s t a n c e si nt h es e p a r a t i o n sw h i c hi n f l u e n c e dt h et o t a la n t i o x i d a n ta c t i v i t yo ft h es e p a r a t i o ne x c e p tt h em a i nc o m p o u n d s t h et o t a lp o l y p h e n o l sc o n t e n t so fj o n a g o l d ，g o l d e nd e l i c i o u s ，f u j ia n dg u o g u a n gd e c r e a s e dd u r i n gt h ef r u i td e v e l o p m e n t ，a n dt h ed e v e l o p m e n td i dn o ti n f l u e n c et h ef e r r i cr e d u c i n ga b i l i t yo f f o u ra p p l ec u l t i v a r s b u ti ti n f l u e n c e dt h e i rd p p hs c a v e n g i n ga c t i v i t i e sb yd i f f e r e n td e g r e ef o r t h e d i f f e r e n tc u l t i v a r s t h ec o r r e l a t i o n sb e t w e e nt o t a lp o l y p h e n o l sc o n t e n ta n df e r r i cr e d u c i n ga b i l i t yw e r en o ts i g n i f i c a n t ，w h i l et h o s eb e t w e e nd p p hs c a v e n g i n ga b i l i t yw e r es i g n i f i c a n t t h es t u d yo nt h e c o n t e n t so fm a i np o l y p h n e o l sa n dt h e i ra n t i o x i d a n ta c t i v i t yd u r i n gt h ef r u i td e v e l o p m e n ti n d i c a t e dt h a tt h ec o n t e n to fp r o c y a n i d o l i co l y g o m e r si nf o u ra p p l ec u l t i v a r si n f l u e n c e dt h e i rt o t a lp o l y p h e n o l sc o n t e n t s ，a n dt h ec o n t e n t so fe p i c a t e c h i na n dc h l o r o g e n i ca c i di ng u o g u a n gw e r eh i g h e rt h a n o t h e r si nt h eo t h e rt h r e ec u l t i v a r st h ef e r r i cr e d u c i n ga b i l i t yo fe p i c a t e c h i na n dp r o c y a n i d i n sc o n t r i b u t e dm u c ht ot h et o t a lf e r r i cr e d u c i n ga b i l i t y ；i nj o n a g o l d ，g o l d e nd e l i c i o u sa n df u j i ，t h ec h l o r o g e n i ca c i dc o n t r i b u t e dm u c hc ot h et o t a ld p p hs c a v e n g i n ga b i l i t y , w h i l ei ng u o g u a n g ，i tw a sp r o c y n i d o l i cp o l y m e r sc o n t r i b u t e dm u c ht ot h et o t a ld p p hs c a v e n g i n ga b i l i t y s p s sw a su s e dt oa n a l y z et h er e l a t i o n sb e t w e e nt h er e l a t i v ec o n t e n to fe p i c a t e c h i na n dc h l o r o g e n i ca c i di l中国农业大学博士学位论文摘要a n dt h e i ra n t i o x i d a n ta c t i v i t i e s t h er e g r e s s i o ne q u a t i o n si n d i c a t e dt h a tt h ec o n t e n to fe p i c a t e c h i ni nt h ee p i c a n t e c h i ns e p a r a t i o n si n f l u e n c e dt h et o t a la n t i o x i d a n ta c t i v i t i e s ，a n da l t h o u g ht h eo t h e rc o m p o u n d si nt h ee p i c a t e c h i ns e p a r a t i o n sh a dm u t u a le f f e c t s ，t h ei n f l u e n c e so nt h et o t a la n t i o x i d a n ta c f i v i t yw e r el i t t l e t h ec o n t e n to fc h l o r o g e n i ca c i di nt h ec h l o r o g e n i ca c i ds e p a r a t i o n si n f l u e n c e dt h et o t a la n t i o x i d a n ta c t i v i t ym u c h ，a n dt h eo t h e rt w os u b s t a n c e si nt h es e p a r a t i o n sm a y b et h ei s o m e r i cc o m p o u n do fc h l o r o g e n i ca c i da n dt h e i rm u t u a le f f e c t sh a dl i t t l ei n f l u e n c eo nt h et o t a la n t i o x i d a n ta c t i v i t y t h ei d e n t i f i c a t i o no fe p i c a t e c h i na n dc h l o r o g e n i ca c i ds e p a r a t i o n sb yl c - m si n d i c a t e dt h a tt h e r ew e r et w oo t h e rs u b s t a n c e si nt h ec h l o r o g e n i ca c i ds e p a r a t i o na n dt h e ym a y b et h ei s o m e r i cc o m p o u n d so fc h l o r o g e n i ca c i dw h i c hw e r e4 一c a f f e o y l q u i n i ca c i da n d5 - c a f f e o y l q u i n i ca c i d f o u rs u b s t a n c e si nt h ee p i c a t e c h i ns e p a r a t i o nh a d b e e ni d e n t i f i e dp r i m a r i l yw h i c hw e r ec h l o r o g e n i ca c i d ，t h ep r o d u c t so fc i n n a m i ca c i do rp c o u m a r i ca c i de s t e r i f i e dw i t hq u i n i c a c i d ，q u e r c e t i ng l u c o s i d ea n dm e t h o x y lq u e r e e t i n k e y w o r d s ：a p p l ep o l y p h e n o s ，s e p a r a t i o n ，a n t i o x i d a n ta c t i v i t y , m u t u a le f f e c ta l、插图清单插图和附表清单图1 - 1 苹果中存在的多酚类物质的结构3图2 - 1 不同果蔬的浸提液的抗氧化性比较1 9图2 - 2 苹果分离产物的液相谱图2 2图2 - 3 梨分离产物的液相谱图2 2图2 - 4 葡萄分离产物的液相谱图2 3图2 5 西红柿分离产物的液相谱图2 4图2 - 6 洋葱分离产物的液相谱图2 4图3 - 1 中性洗脱液在紫外可见分光光度计下的扫描图谱2 7图3 - 2 2 8 0n mf 有最大吸收峰的各管洗脱液的紫外吸收值曲线2 8图3 - 3 酸性酚类洗脱液在紫外可见分光光度计下的扫描图谱2 8图3 4 柱长径比对中性酚类分离的影响2 9图3 5 柱长径比对酸性酚类的影响3 0图3 - 6 流速对中性酚类分离的影响3 0图3 7 流速对酸性酚类的影响3 1图4 1 四种苹果在成熟过程中的铁还原能力的变化3 5图4 - 2 四种苹果品种在成熟过程中的清除d p p h 自由基能力的变化3 6图5 1 四种苹果的四类分离产物对总的铁还原能力的贡献率4 4刚5 2 四种苹果的四类分离产物对总的清除d p p h 能力的贡献率4 6图6 - 1 黄酮类化合物的分裂方式5 2图6 2 绿原酸类分离产物中的各组分含量的倒数与e c l 值的四维空间图5 5图6 - 3 绿原酸类分离产物中的各组分含量的对数与e c 5 0 值得思维空间图5 5图附录i i 一1 苹果多酚表儿荣素类分离产物的液相谱图9 4图附录i i 2 苹果多酚表儿茶素类分离产物的总的t i c 图9 4图附录i i 一3 表儿茶素类分离产物中的质核比为3 4 0 9 的物质的e i c 图9 4v i l l中国农业大学博士学位论文捅图和附表清单图附录1 1 4 表儿茶素类分离产物中的质核比为3 4 0 9 的物质的m s 图9 5图附录i i 一5 表儿茶素类分离产物中的质核比为3 4 0 9 的物质的m s m s 图9 5图附录i i ，6 表儿茶素类分离产物中的质核比为3 4 0 9 的物质的可能分裂图9 5图附录i i 7 表儿茶素类分离产物中的质核比为4 6 4 9 的物质的e i c 图9 6图附录i i 一8 表儿茶素类分离产物中的质核比为4 6 4 9 的物质的m s 翻9 6图附录i i 一9 表儿茶素类分离产物中的质核比为4 “9 的物质的m s m s 图9 6图附录i i 一1 0 表儿茶素类分离产物中的质核比为4 6 49 物质的可能分裂图9 7图附录i i 1 1 表儿茶素类分离产物中的质核比为3 5 4 9 的物质的e i c 图9 7图附录i i 1 2 表儿茶素类分离产物中的质核比为3 5 4 9 的物质的m s 图9 8图附录1 i 一1 3 表儿茶素类分离产物中的质核比为3 5 4 9 的物质的m s m s 图9 8图附录i i 】4 表儿茶素类分离产物中的质核比为3 5 4 9 物质的可能分裂图9 9图附录i i 1 5 表儿茶索类分离产物中的质核比为3 2 4 9 的物质的e i c 图9 9图附录i i 一1 6 表儿茶素类分离产物中的质核比为3 2 4 9 的物质的m s 图1 0 0图附录i i 1 7 表儿茶素类分离产物中的质核比为3 2 4 9 的物质的m s m s 图1 0 0图附录i i 1 8 表儿茶索类分离产物中的质核比为3 2 4 9 物质的可能分裂图1 0 0图附录i i 一1 9 绿原酸类分离产物在3 2 5n m 下的液相谱图1 0 1图附录i i 2 0 绿原酸类分离产物中的t r = 6 0 6 4 的峰的t i c 图1 0 1图附录i i 2 1 绿原酸类分离产物中的t r = - 6 0 6 4 的峰的m s 图1 0 1图附录i i 2 2 绿原酸类分离产物中的t r = 6 0 6 4 的峰的可能的分裂图1 0 2二、表清单表2 - 1 不同水果和蔬菜中的不同功效成分1 6表2 - 2 五种果蔬的总酚含量及与e c l 值和e c 5 0 值之问的相关性2 0表2 3 不同果蔬分离产物的e c l 值和e c 5 0 值2 1表3 1 柱k 径比和流速对各种解析率及其得率的方差分析的p 值3 l表4 - 1 四个苹果品种在果实不同成熟期的总酚含量3 4表4 2 四釉苹果品种的总酚含量与成熟度之间的相关性3 4表4 - 3 四种苹果品种的抗氧化性与成熟度之间的相关性3 5表4 _ 4 四种苹果品种的总酚含量与抗氧化性之间的相关性3 7t x中国农业大学博士学位论文插图和附表清单表5 - 1 四种苹果单独酚类在果实成熟过程中的含量4 1表5 - 2 四种苹果总酚以及单独酚类含量与成熟度的相关性4 1表5 - 3 分离产物的e c l 值和e c 5 0 值与成熟度之问的相关性4 3表5 _ 4 四个苹果品种的四类分离产物含量与其抗氧化性之间的相关性4 6表6 - 1 表儿茶素类在u v 2 8 0n m 除有最大吸收的各管收集液的抗氧化值5 0表6 2 表儿茶素类中的各成分与e c l 值之间的关系的s a s 分析5 0表6 - 3 表儿茶素类的各成分与总的e c 5 0 值之问的相关性5 1表6 4 绿原酸类在u v 3 2 5n m 处有最大吸收的各管收集液的抗氧化值5 4表6 5s a s 分析的绿原酸类中的各组分与总的e c l 值之间的关系5 4表6 - 6 绿原酸类分离产物中各组分与总的e c 5 0 值之间的相关性分析5 6表附录i 1 表儿茶素类分离产物中的各组分与e c l 值回归的描述性统计量7 9表附录t 一2 表儿茶素类分离产物中的各组分与e c l 值回归的相关分析7 9表附录i 3 表儿茶素类分离产物中的各组分与e c l 值回归的变量8 0表附录i - 4 表儿茶素类分离产物中的各组分与e c l 值回归的模型摘要8 0表附录i 一5 表儿茶素类分离产物中的各组分与e c l 值回归的方差分析8 0表附录i 6 表儿茶素类分离产物中的各组分与e c i 值回归的回归系数8 0表附录i 一7 表儿茶素类分离产物中的各组分与e c i 值回归的模型外变量8 1表附录i 一8 表儿茶素类分离产物中的各组分与e c i 值回归的残差统计8 l表附录1 9 引入有相互作用的两变量后的相关系数8 2表附录i 一1 0 引入有相互作用的两变量后的模型摘要8 2表附录i 1 1 引入有相互作用的两变量后的相关分析8 4表附录i 1 2 引入有相互作用的多变量后的回归系数8 3表附录i 一1 3 引入有相互作用的多变鼍后的模型摘要8 3表附录i 1 4 引入有相互作用的多变量后的相关分析8 4表附录i 1 5 引入有相互作用的多变量后的相关系数8 5表附录i 1 6 引入有相互作用的多变量后的模型摘要8 5表附录i 1 7 表儿茶素类分离产物的铁还原能力回归方程的各衡量指标8 5表附录i 一1 8 绿原酸类分离产物中的各组分与e c l 值的描述性统计量8 6x中国农业大学博士学位论文插图和附表清单表附录i 1 9 绿原酸类分离产物中的各组分与e c l 值的相关分析8 6表附录i 2 0 绿原酸类分离产物中的各组分与e c l 值的引入或剔出的变量8 6表附录i 2 1 绿原酸类分离产物中的各组分与e c l 值的模型摘要8 6表附录i 2 2 绿原酸类分离产物中的各组分与e c i 值的方差分析8 7表附录i 2 3 绿原酸类分离产物中的各组分与e c l 值的回归系数8 7表附录i 2 4 绿原酸类的各组分含量取倒数后与e c l 值的模型摘要8 8表附录i 一2 5 绿原酸类的备组分含量取倒数后与e c l 值的回归系数8 8表附录i 2 6 绿原酸类分离产物中的各组分与e c 5 0 值的相关分析8 9表附录i 2 7 绿原酸类分离产物中的各组分与e c 5 0 值的引入或剔出的变量8 9表附录i 2 8 绿原酸类分离产物中的各组分与e c 5 0 值的模型摘要8 9表附录i 一2 9 绿原酸类分离产物中的各组分与e c 5 0 值的回归系数9 0表附录i 3 0 绿原酸类分离产物中引入后与e c 5 0 值的模型摘要9 0表附录i 3 1 绿原酸类分离产物中引入葺五后与e c 5 0 值的方差分析9 1表附录i 一3 2 绿原酸类分离产物中引入五五后与e c 5 0 值的同归系数9 1表附录i 3 3 绿原酸类的各组分含量取对数后与e c 5 0 值的引入或剔除的变量9 2表附录i 3 4 绿原酸类的各组分含量取对数后与e c 5 0 值的模型摘要9 2表附录i 一3 5 绿原酸类的各组分含量取对数后与e c 5 0 值的方差分析9 2袭附录i 一3 6 绿原酸类的各组分含量取对数后与e c 5 0 值的相关系数9 2表附录i 3 7 表儿茶素类的各组分含量与e c 5 0 值的同归方程的检验9 3表附录i 3 8 绿原酸类的各组分与e c l 和e c 5 0 值的回归方程的检验9 3x i中国农业大学博：匕学位论文缩略词缩略词a b t s + 2 ，2 - 氨基二( 3 - 乙基苯并噻唑啉6 磺酸)a c e 血管紧张索转移酶b v 柱体积c a p 粗苹果多酚c a t 苹果缩台丹宁c n 硝酸纤维素d p p h 2 ，2 - 二苯基1 一间三硝基苯基联肼e c 表儿茶素e c g 表儿茶素没食子酸e g c 表没食子酸儿茶素e g c g 表没食子酸表儿茶素f r a p 铁还原能力f w - - - 鲜重g t a s e 葡萄糖转移酶h p l c 高效液相色谱l c m s 高效液相色谱一之谱联用仪n m r 核磁共振s c d h a d e xl h 2 0 葡聚糖凝胶l h 2 0t l c 薄层色谱t p t z 2 ，4 ，6 - 三( 2 - 吡啶基) 一s - 三嗪t r o l o x 6 羟基一2 ，5 ，7 ，8 一四甲基色满一2 一羧酸o r a c 氧自由基法独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生躲喜耋帆“年5 月汐日关于论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：善瑟时间：谢年6 月倍日别醛各私寻时间：西一j 年占月弦日1 1引言第一章绪论中医认为苹果性味甘、凉，具有生津、润肺、除烦、解暑、开胃、醒酒等功用。苹果中的磷和铁有补胆助血、安眠养神的作用。据分析：苹果中含有维生素a 和微量元素硒，对保护视力有益；苹果中含有鞣酸和有机酸，有收敛、止泻作用；苹果酸可使积存在体内的脂肪分解，能防止体态过胖：同时，苹果酸能降低胆同醇，具有对抗动脉硬化的作用；苹果中的维生索c 、果糖和镁等成分，也有降低胆固醇的作用；苹果l = = l 含有的果胶和纤维，有吸收细菌和毒素的作用；同时，纤维和有机酸也有刺激肠道的作用，所以又能通便。苹果中的钾，能与体内过剩的钠结合，使之排出体外，所以吃盐过量后，还可以吃苹果来解除。因此，常吃苹果有益于高血压病患者。还有人认为，常吃苹果或常饮苹果汁，能增加血色素，使皮肤变得细嫩红润，维护皮肤健美，对贫血症患者有一定的疗效。苹果还能迅速中和体内过量的酸性物，促使疲劳消除( 商业部副食品局，1 9 8 5 ；敏涛，1 9 9 2 ) 。现有研究表明( l u ，2 0 0 0 ) ，一天能食用苹果1 1 0g 或更多的人患心脏病的几率要比其他不食用苹果的人低4 9 ；与年龄有关的人类疾病如心脏病、癌症、炎症、关节炎、免疫系统低下、功能紊乱以及白内障等都是由自由基的细胞破坏导致，而我们饮食中的抗氧化剂则对疾病起了很好的预防作用。苹果中的多酚是一类很强的抗氧化剂，其抗氧化能力等多种生物功能活性是茶多酚的1 0 0 倍( 唐传核，2 0 0 1 ) 。苹果多酚除了具有很强的抗氧化作用外还有抗变异原性、防龋齿作用、抑制血压上升等生理功能，因此苹果多酚是一类具有极大开发潜力的物质。近年来，诸多国内外学者对苹果多酚进行了研究，但是并没有一个系统的研究。对此，本课题主要研究苹果品种和果实成熟度对苹果多酚的总酚含量及其抗氧化性的影响，以及对苹果多酚的各主要成分的含量及其抗氧化性的影响，对各种主要成分的抗氧化性对总的抗氧化性的贡献进行较深入的探讨，并对苹果多酚的各主要成分之间的抗氧化相互作用进行理论分析，从而对苹果多酚的浸提、分离提纯和抗氧化性进行比较系统的研究，为苹果多酚的工业生产提供理论依据。1 2 研究目的和意义e b e r h a r d t ( 2 0 0 0 ) 研究发现，1 0 0g 新鲜苹果的抗氧化能力相当于1 5 0 0m g 的维生素c ，而5 0 0m g 的维生素c 在人体内就可以作为前体氧化剂了，所以苹果多酚具有很强的抗氧化性。本课题的研究目的之一就是为了充分了解苹果多酚的抗氧化机理及其影响因素，从理论上对苹果多酚的强抗氧化性进行阐述。苹果多酚主要存在于未成熟果实| = | ，i 其含量是成熟果实的3 1 0 倍( 唐传核，2 0 0 1 ) ，每年5 7 月份，大量的风落果和疏果等苹果未熟果落地，果农不能将其合理利用，作为垃圾置之不理，因此，有必要将这部分未熟果加以合理利用，从中提取、分离苹果多酚，既充分利用未熟果，又增加了果农的收入。再者，国内的苹果加工厂所用的原料多是残次果，其中有很大一部分是生果、涩果，因此可以对其果渣进行二次利用，从中提取苹果多酚，做到变废为宝，又解决了试验中原料季节性的局限。中国农业大学博士学位论文第一章绪论由于苹果多酚是各种多酚物质的混合物，以往对多酚的研究主要是对混合物进行研究，为了更进一步的了解各种酚类物质的生理功能，以及活性的大小，则需要对多酚进行分离提纯，再对其生理功能进行研究。苹果多酚中的绿原酸、( 表) 儿茶素和原花青素等物质是重要的生理活性物质，而国内外对这三种物质的分离提纯研究则很少，因此本课题就具有了实际意义。苹果中的多酚含量受诸多因素影响，如品种、生长条件、不同成熟期以及光照等等，本课题研究了四个苹果品种( 早熟品种乔纳金，中晚熟品种黄元帅和寓二l 以及晚熟品种国光) 在果实成熟过程中的总酚含量的变化以及多酚t ：i i 各类主要功能性成分的含量及其抗氧化性的变化，为果汁加工以及多酚的工业化生产提供理论依据。1 3 国内外苹果生产利用现状中国是世界苹果生产第一大国，苹果栽培面积约为2 2 5 万公顷，2 0 0 4 年总产量已达2 4 0 0 万吨，分别占世界苹果总面积和总产量的4 6 和3 9 ，均居世界首位( 2 0 0 4 2 0 0 5 年国内外浓缩苹果汁概况，中国市场研究网) 。我国虽然是苹果第一大生产大国，但出口贸易量却极少。1 9 9 9 年国际市场上苹果的贸易量为4 5 0 万吨，而我国同期苹果的出口量仅为4 万吨，仅为世界苹果贸易总量的1 。法国的苹果年产量只有2 6 0 万吨，相当于我国的1 8 ，但却是世界第一大出口国，出口量高达1 2 0 万吨，就连产量排行第十位的智利，产量只有1 1 6 万吨，但出口量却高达5 8 万吨，仅次于法国、美国，是世界第三苹果出e l 国。加入w t o 后，国外水果己纷纷进军中匡i 市场。目前，我国苹果关税已由原来的3 0 降至1 0 ，因此有更多的外国苹果进入中国市场( 国研网，2 0 0 2 ) 。我国苹果生产主要集中在渤海湾( 包括鲁、冀、辽、京、津) 、西北黄土高原( 包括陕、甘、晋、宁、青) 、黄河故道( 包括豫、苏、皖) 和西南冷凉高地等四大产区，主产省份为陕西、山东、辽宁、河南、山西、河北、甘肃和江苏。其中山西2 0 0 4 年苹果栽培面积达到4 1 2 万公顷，居全国第一产量5 5 5 万吨，居全国第二；山东省苹果栽培面积接近4 0 万公顷，居全国第二，产量6 6 9 万吨，居全国第。我国苹果9 0 以上是鲜食品种，但优质苹果占总产量不足3 0 n ，其中高档果仅占5 ，劣质果占到3 0 ，因此远远满足不了国内外市场对优质果和高档果的需求。以陕西为例，该省苹果产量4 0 0 万吨，年产浓缩果汁7 万吨，仅仅转化鲜果6 0 多万吨。用过剩的中低档和残次苹果加工出的苹果浓缩汁不但出口难，而且价格低廉，有倾销之嫌( 傅润民，2 0 0 2 ) 。目前，我国苹祟的加工能力尚不足苹果产量的6 ，苹果深加工的市场空问广阔，一是酿酒行业，二是果汁饮料行业( 水果深加工商机巨大，农业网站信息联盟) 。其中苹果汁的生产对苹果来说用量最大，而在生产果汁时会有火量的果渣产生，厂家将其视为废物。实际上，果渣中含有大量多酚物质，尤其是儿茶素、表儿茶素、原花青素不同程度的聚合体，而这几种物质又有很强的生理功能，因此从果渣中提取多酚有了实际意义。而且，每年5 7 月份，会有大量的未熟苹果落地，以往也都没有得到实际应用。21 4 苹果多酚的组成14 1 苹果多酚的化学组成苹果中的多酚按照不同的分类标准有不唰的分类方法，晟常用的有：按照酚类的结构，苹果多酚可分为简单酚类( 如绿原酸、儿茶素、表儿茶素、根皮素、芦丁和其它的黄酮类化合物) 和缩合丹宁( 如原花青索b l 、b 2 和c 1 ) ( t o m o m a s a ，1 9 9 8 ) ；按照酚类的酸碱性，苹果多酚可分为酚酸( 主要是绿原酸和咖啡酸) 和黄酮类化台物( 如黄烷醇及其糖昔、黄酮醇、异黄酮、儿茶素、表儿茶素、原花青素和它们的氧化产物) ( m a n g a s ，1 9 9 4 ；s c a l b e r t ，2 0 0 0 ) ，其i = i = l 酚酸占总酚的l 3 ，而黄酮类化合物则占总酚的2 3 。苹果中的酚酸主要有绿原酸和咖啡酸。绿原酸是肉桂酸的衍生物( 羟基肉桂酸) ，咖啡酸在苹果中以咖啡奎宁酸酯的形式存在，酯类水解后产生咖啡酸。苹果中的黄酮类物质主要有儿茶素、表儿茶索、原花青素( b l 、b 2 、c 。) 、槲皮酮和根皮苷等。苹果皮中的多酚( 除了绿原酸和表儿茶素外) 含量要高于果肉中的多酚含量( l a t t a n z i o 2 0 0 1 ) ，m c g h i e( 2 0 0 5 ) 研究发现整个苹果果实的4 6 的酚类物质在果皮中。果皮中含有较高含量的儿茶素、槲皮素阿拉伯糖苷、槲皮素葡萄糖苷和半乳糖糖苷混合物，苹果果肉中含有较高含量的绿原酸和儿茶素，但没有根皮甘和槲皮素。果皮果肉中均含有绿原酸和儿茶素，而槲皮素糖苷则只存在于果皮中( m c r a e ，1 9 9 0 ) 。e p i c a t e c h i no h0 hc h l o r o g e n i ca c i dhf l a v o n o l ：q u e r c e t i np h l o r e t i np r o c y a n i d i nb 2 ( e p i e p i )图1 - 1 苹果中存在的多酚类物质的结构f i g u r e1 - 1t h cs t r u c t u r eo f t h em a i np o l y p h e n o l si na p p l e0 h1 4 2 影响苹果多酚组成的因素在苹果生长成熟过程中，多酚组成并不是一成不变的，随着果实的成熟，总酚含量会降低( l a c h m a n ，2 0 0 0 ) 。苹果多酚组成除了与成熟度有关外，还受到其他因素的制约。1 4 2 i 栽培和生长条件对多酚组成的影响栽培和生长条件对苹果多酚有一定的影响，即不同品种其多酚含量也有所不同。有研究表明，不同的品种影响果实的总酚含量( l a c h m a n ，2 0 0 0 ) ，而且苹果果肉中的酚类组成由于品种不同而有很大的差异，但果皮中的酚类含量则不会因为品种不同而有变化( m c r a e ，1 9 9 0 ) 。苹果果实的向阳与否也会影响多酚的含量，在单果中，向阳一面的花青素3 半乳糖苷( 花色素苷) 和槲皮素3 一葡萄糖苷的含量要高于果实的背阴面：而皮中的根皮苷、儿茶素和绿原酸两面的含量相似；根皮苷和绿原酸的量不受果实在树上的位置影响，也不因果树种植间距而异( a w a d , 2 0 0 0b ) 。不同生长区域也会影响某些苹果品种的总酚含量，而对其它品种则没有任何影响( m c g h i e 2 0 0 5 ) 。当疏果率提高时( 从1 5 7 个果实，树冠到3 0 个果实，附冠) ，单个果实的多酚含量有明显提高，低分子量多酚含量提高3 8 ，高分子量多酚含量提高1 9 ，单个酚类如绿原酸提高8 2 ，儿茶素提高1 7 8 ，表儿茶素提高7 l ，而抗坏血酸含量则不受疏果率的影响( s t o p a r , 2 0 0 2 ) 。而a w a d( 2 0 0 1a ) 认为疏果时间和程度并不影响黄酮类化台物和绿原酸的含量，而且还发现花色素3 半乳糖苷和槲皮素3 一葡萄糖苷在苹果树树冠顶部的含量要高于树冠外测，树冠内部的含量最低，但儿茶素、根皮苷和绿原酸含量则没有显著变化。他还发现花色素3 半乳糖甘和槲皮素3 葡萄糖苷与光线强弱有显著的相关性( a w a d 2 0 0 1c ) 。1 4 2 ，2 加工和贮藏条件对酚类组成的影响在苹果榨汁过程中，酚类组成也有所变化。儿茶素类和绿原酸是多酚氧化酶的底物，很容易被氧化，使苹果颜色变褐。儿茶素比绿原酸更容易氧化，而黄酮醇则不是氧化酶的直接底物。苹果果实褐变的原因，有的苹果品种是由于多酚氧化酶活性强而容易褐变，有的苹果品种则是由于含有较多的酚类物质而容易褐变的，但具体是哪种酚类起关键作用还不得而知( c o s e t e n g 。1 9 8 7 ) 。在非氧化条件下存在的果浆中，绿原酸含量明显高于其他条件下的含量，苹果汁的酶促氧化会使绿原酸和黄烷醇完全损失，但对黄酮醇糖苷类则没有影响。由此可见，绿原酸是多酚氧化酶的主要底物( v a nb u r e n 1 9 7 6 ) 。加工工艺也影响多酚的组成，主要决定于苹果浆的存放时间和杀菌以及酶等处理方法。加工完的果汁中黄酮醇糖苷的含量主要取决于加工前苹粜浆放置的时间长短，在未杀菌的果汁中相对稳定，在贮藏过程中会完全损失尤其是在苹果浓缩汁中( v a nb u r e n ，1 9