（食品科学专业论文）同步提取、分离及纯化菜籽饼粕中的多酚和植酸.pdf

同步提取、分离及纯化菜籽饼粕中的多酚j r l 植酸 摘要 多酚与植酸在食品工业和其他领域有着较为广泛的用途，文献中有许多从植 物材料中制取多酚与植酸的报道。但多酚与植酸又被认为是菜籽饼粕中的抗营养 因子，双低油菜品种育成后，它们成了限制优质菜籽蛋白合理利用的主要因素。 因此，有效地从菜籽饼粕中提取并制备多酚与植酸，提高菜籽蛋白的生物效价是 菜籽粕加工增值的重要技术。 本研究以同时提取菜籽饼粕中多酚和植酸为创新点，与以往的分步提取相 比，简化了提取工艺，可为菜籽饼粕的深加工节省部分工艺设备，而提取的结果 达到了预期的要求。实验以湖北浠水榨油厂提供的“双低”品种华杂4 号冷榨提 供的菜籽饼粕为对象，经预处理后采用酸性乙醇溶剂体系并添加少量助剂十二烷 基苯磺酸的方法，并利用响应面的分析方法确定最佳工艺条件。利用氢氧化钠沉 淀提取液中的植酸，通过阴离子交换树脂进行了纯化，获得植酸样品，并对其进 行了研究分析；沉淀后的提取液中多酚利用有机溶剂萃取、大孔树脂进行了分级 纯化，获得不同的级分并对各级分的构成进行了研究分析。研究结果如下： 1 、同步提取菜籽饼粕中多酚和植酸的工艺条件优化结果：在选用酸性乙醇 体系并添加少量助剂十二烷基苯磺酸作为提取液时，通过单因素和响应面分析， 最后优选的提取工艺条件为：提取温度5 4 ，时间为5 7 m i n ，目数为8 0 目，液 料比为1 2 5 0 ：1 ，提取两次。此条件下的多酚得率为2 6 4 ，植酸得率为4 6 8 。 2 、植酸的纯化与鉴定：提取液中的植酸首先利用n a o h 溶液沉淀出来，盐 酸溶解后以上样液浓度为4 7 1 m g m l 左右，l m l m i n 的流速通过阴离子交换树脂 d 3 1 5 进行纯化，经减压浓缩后，最后使用精制植酸钠的工艺路线，得到纯度为 8 4 2 的植酸钠产品。对植酸样品进行紫外扫描，其在2 5 6 n m 处有最大吸收波长， 与植酸标品吸收特征峰相同。比较植酸样品和标品的液相色谱图，其出峰时间都 在4 分钟左右，比较吻合。精制后植酸钠的红外光谱图和标准物的红外谱图非常 吻合，可以证明是同一种化合物。 3 、多酚的纯化与鉴定：多酚粗品经过石油醚、氯仿处理后，纯度提高了 9 6 1 。多酚的分子量大小不同，酚羟基数目不同，极性也不同，分别利用乙酸 华中农业入学2 0 0 8 俑硕十学位论文 乙酯、水、甲醇萃取，可初步对不同分子量分布的多酚分离。粗品利用大孔树脂 吸附，6 0 乙醇沈脱。以多酚标准物比较测定，多酚纯度达到6 5 4 8 。对多酚 各级分紫外扫接，其在2 8 0 n m 处均有最大吸收，与黄烷醇类单宁的吸收相似。 利用反相h p l c 以3 0 乙腈做流动相，对各组分进行分析，乙酸乙酯级分保留 时间最小，水级分和甲醇级分保留时间次之。 关键词：菜籽饼粕；植酸；多酚；提取；表面活性裁；纯化；结构鉴定 同步提取、分离及纯化菜籽饼柏中的多酚和植酸 a b s t r a c t p o l y p h e n o la n dp h y t i ca c i dh a v eam o r ee x t e n s i v eu t i l i t y 。i nt h ef o o di n d u s t r ya n d o t h e ra r e a s m a n yl i t e r a t u r e sa b o u tt h ep l a n tm a t e r i a li nt h ep r o d u c t i o no ft h ep h y t i c a c i da n dp o l y p h e n o lh a db e e nr e p o r t e d h o w e v e r , p o l y p h e n o la n dp h y t i ca c i d a r e t h em a i na n t i n u t r i t i o n a ls u b s t a n c ei nt h er a p e s e e dm e a l d o u b l el o wr a p e s e e dh a d b e c o m et h eb o t t l e n e c ki nt h ec o m p r e h e n s i v eu t i l i t yo fr a p e s e e dm e a l t h e r e f o r e ， e f f e c t i v ee x t r a c t i o na n dp r e p a r a t i o np o l y p h e n o la n dp h y t i ca c i df r o mr a p e s e e dm e a l a n de n h a n c e m e n to fi t sb i o - a c t i v i t yb e c o m et h ek e yp o i n ti nt h ep r o c e s so fr a p e s e e d m e a l i nt h i ss t u d y , w h i l er a p e s e e dm e a li nt h ee x t r a c t i o no fp o l y p h e n o la n dp h y t i ca c i d f o ri n n o v a t i o n , c o m p a r e dw i t ht h ef o r m e re x t r a c t i o ns t e pb ys t e p ，s i m p l i f i e dt h e e x t r a c t i o np r o c e s s ，m i g h ts a v et h ep a r t i a lp r o c e s su n i tf o rt h er a p e s e e dc a k e d e e p - p r o c e s s i n g ，a n dt h er e s u l t so f e x t r a c t i o nm e e tt h ee x p e c t e dd e m a n d i nt h i ss t u d y , h u b e ix i s h u iz h a y o up l a n t p r o v i d i n gt h e “d o u b l el o w ”h y b r i ds t r a i n c o l dp r e s s i n g m e a lo nt h en o 4r a p e s e e dm e a lf o rt h ee x p e r i m e n t t h ep r e t r e a t m e n ti m m e r s e dw i t h a c i de t h a n o la n da d d e das m a l la m o u n to fa d d i t i v e so fd o d e c y lb e n z e n es u l p h o n i ca c i d ， a n dt h e ne x t r a c t e dt h ep h y t i ca c i da n dp o l y p h e n o lf r o mr a p e s e e dm e a la tt h es a m e t i m e ，a n du s et h er e s p o n s es u r f a c et oa n a l y s i sa n dd e t e r m i n eo p t i m u mc o n d i t i o n s u s i n gs o l v e n to fs o d i u mh y d r o x i d et op r e c i p i t a t et h ep h y t i ca c i d ，t h e ni t w a s p u r i f i e dt t h r o u g hi o ne x c h a n g er e s i n s a f t e rt h et r e a t m e n tm e n t i o n e da b o v e ，t h ep h y t i c a c i ds a m p l e sw a sa n a l y z e d t h ep o l y p h e n o l ，i nt h ep r e c i p i t a t i o ns o l v e n t ，w a se x t r a c t e d b yu s i n go fo r g a n i cs o l v e n t ，a n dt h e n i tw a sp u r i f i e db ym a c r o p o r o u sr e s i nt o c l a s s i f yt os e v e r a lg r a d e s t h el e v e lo fd i f f e r e n ts u b c o m p o n e n t sw e r ea n a l y z e d t h e r e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h eo p t i m u ne x t r a c t i o nc o n d i t i o no fe x t r a c t i n gt h ep h y t i ca c i da n dp o l y p h e n o l a tt h es a m e ：t h ea c i de t h n o lw i t ht h ea d d i t i v eo fd o d e c y lb e n z e n es u l p h o n i ca c i dw a s t h ee x t r a c t i o ns o l v e n t t h r o u g ht h es i n g l e f a c t o ra n a l y s i sa n dr e s p o n s es u r f a c et h e o p t i m u ne x t r a c t i o nc o n d i t i o n sw a sd e t e r m i n e d ：8 0m e s hr a p e s e e dc a k e s ，12 5 0 ：1 f l u i d sm a t e r i a l sr a t i o ，5 4 。c ，5 7 m i n u t e s ，t w ot i m e se x t r a c t i o n ，r e s p e c t i v e l y i nt h i s 华中农业人学2 0 0 8 屑硕十学位论文 c o n d i t i o n ，t h ey i e l d s o fp o l y p h e n o la n dp h y t i ca c i dw e r e 2 6 4 a n d4 8 6 ， r e s p e c t i v e l y 2 p u r i f i c a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no ft h ep h y t i ca c i d ：t h ep h y t i ca c i dw e r e p r e c i p i t a t e db yn a o hs o u l t i o n d i s s o l v e db yh y d r o c h l o r i ca c i d ，s a m p l ec o n c e n t r a t i o n w a st u r n e dt oa b o u t4 71m g m 1 f i r s t l yt h es a m p l ew a sp u r i f i e dw i t hi o ne x c h a n g e r e s i n sd 315a sr a t eo ff l o wlm l m i n ，t h e ni tw a sd e c o m p r e s s e de n r i c h e d f i n a l l yi t t a c k l e dw i t ht h ep r o c e s s i n gl i n eo fs o d i u mp h y t a t e ，g e t t i n gt h ep r o d u c t i o no fs o d i u m p h y t a t ew i t h8 4 2 。s c a n e db yu vs p e c t r o m e t e r , t h ep h y t i c a c i dh a sm a x m u m w a v e l e n g t hi n2 6 0 n m ，s a m ew i t hp h y t i ca c i ds t a n d a r d sa b s o r p t i o np e a k c o m p a r e dt o s t a n d a r d sh p l cc h r a m a t o g r a m ，t h es a m p l eh a ds a m er e t e n tp e a ka b o u t4 m i n 。s od i d t h ei n f r a r e dm a p s oi tp r o v e dt h e yw e r et h es a m ec o m p o u n d 3 p u r i f i c a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fp o l y p h e n o l ：t h ec o n c e n t r a t i o no fc r u d e p o l y p h e n o lr i s e db y9 61 t h r o u g ht h et r e a t m e n to fp e t r o l e u me t h e ra n dc h l o r o f o r m d i f f e r e n tm o l e c u l ew e i g h to fp o l y p h e n o lh a dd i f f e r e n tp o l a r i t y d i f f e r e tp o l y p h e n o l w i t hd i f f e r e n td i s t r i b u t i o no fm o l e c u l ew e i g h tc o u l db e e ns e p e r a t e dt h r o u g he x t r a c t i o n s o l v e n to fe t h y la c e t a t e , w a t e r , m e t h a n 0 1 r a wm a t e r i a lc o u l d a d s o r p e db y m a c r o p o r o u sr e s i n a n dt h e nt h ep o l y p h e n o lw a sr i n s e db y6 0 e t h n 0 1 c o m p a r e d w i 壤p o l y p h e n o ls t a n d a r ds a m p l e ，i t sc o n c e n t r a t i o nw a sa sh i g ha s6 5 4 8 s c a n e db y u vs p e c t r o m e t e r , t h ep o l y p h e n o lh a sm a x r n u mw a v e l e n g t hi n2 8 0 n m ，a st h et a n n i n t h es a m p l ew a sd e t e c t e dt h r o u g hr p - h p l c ，w h i l em o b i l ep h a s ew a s3 0 a c e t o n i t r i l e t h er e s u l t ss h o w e dt h a te t h y la c e t a t eg r a d eh a se a r l i e rr e t e n tt i m et h a n o t h e rg r a d e ，a q u e o u sp h a s es e c o n d l ya n dm e t h a n o lp h a s et h i r d l y k e yw o r d s ：r a p e s e e dm e a l ；p h y t i ca c i d ；p o l y p h e n o l ；e x t r a c t i o n ；s u r f a c t a n t ； p u r i f i c a t i o n ；c h a r a c t e r i z a t i o n i v 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 是否保密 如需保密，解密时间年 月 日 独创性声明 本人声翡所至交的论文是我个人在导薅指导下避行的研究王俸及取彳导昀研究成 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，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定。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做了明确的说囔，并表零了谢意。 。研雠名：建畸 帆施年多月肜日 签名日期：劢望年月! 日 签名日期：矽穿年多月，7 日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之闻 同步提取、分离及纯化菜籽饼柏中的多酚和植酸 第一章前言弟- 一早刖苗 油菜在中国和世界上都是重要的油料作物之一，菜籽饼粕是其籽粒压榨耿油 后的残留物。菜籽饼粕蛋自质含量很高，但含有多酚和植酸等影响蛋白质利用的 抗营养因子。同时，多酚和植酸又具有重要的生理活性和化学特性，并且在食品、 日化等很多领域具有广泛的应用前景。因此国内羚很多学者都研究了脱除多酚和 植酸的方法，以及有效提取多酚和植酸的方法。本章将简要介绍植酸和多酚的研 究现状以及其应用前景。 1 植酸的研究现状 植酸y 垃ea c i d ) 是：- - 种淡黄色或褐色浆状液体，其分子式为c 6 h 1 8 0 2 4 p 6 ，楣 对分子质量为6 6 0 0 8 ，结构式如图1 1 所示： p o p p ：一。一甚一。h | o h 图1 - 1 植酸的结构 f i g1 - 1s t r u c t u r eo fp h y f i ca c i d 植酸易溶予水、9 5 乙醇和丙酮，徽溶于无水乙醇、甲醇，难溶于乙醚、苯、 氯仿和已烷等有机溶剂。植酸一般以其钙、镁复盐的形式广泛分布于植物体中， 尤其在橇物种子、胚芽及种皮孛含量较大，其中以米糠、菜籽、麦鼓和玉米胚芽 的含量较丰富( b e o ma n dd e l o y , 1 9 9 5 ) 。广泛存在于谷物，豆类及油科种子中。 p r e f f e r 在l8 7 2 在研究糊粉谷物时发现一种国无机磷、钙、镁组成的物质。 1 8 7 9 年w i n t e r s t i n 从芥术种子中利用萃取法提取了一种类似的物质，这种物质经 赫酸酸解后得到蔑惩醇和正磷酸，由此确定了植酸的结构为肌醇六磷酸酯。但是， 很多科研工作者对植酸的结构提出了种种不同的看法，其中最具争论的是1 9 0 8 年n e u b e r g 提出的不对称水化三焦磷酸酯结构( 图1 2 ) 以及1 9 1 4 年a n d e r s o n 提出 的对称正磷酸酯结构( 图1 3 ) ，二者各有许多支持者，争议相持达五、六十年。 华中农业人学2 0 0 8j 鬲硕十学位论文 p ( 0 1 1 ) 3 i c ) p 魄 p 0 3 i t 2 图l - 3a n d e r s o n 结构式( 正磷酸醮结构 f i g1 - 3a n d e r s o n ss t r u c t u r eo fp h y t i ea c i d 2 同步提取、分离及纯化菜籽饼粕中的多酚和植酸 我国对植酸的研究较晚。近年来，一些农业和粮油食品科研、教学单位丌展 了对植酸的研究和利用，并对植酸的丌发利用作了不少报道。从1 9 7 8 年丌始， 学者们着重研究了植酸的测定方法和粮食作物籽粒中的植酸含量测定。通过对植 酸各种测定方法的比较和研究，明确了阴离子交换树脂法优于其它方法，并根据 我国实际情况进行了修改和完善，提出了改进的阴离子交换树脂测定植酸的方 法，测定了多种粮食作物籽粒中的植酸含量。 1 1 植酸的应用 植酸作为一种天然物质有很高的经济价值。在国外，对植酸的发现、研究和 应用已达百年，至上世纪六十年代才引起国内学者和研究单位的重视，使这一化 学工业的重要原料愈来愈引起人们的兴趣。据报道，植酸的应用范围极广，己经 渗透到各行各业中。 1 1 1 在食品工业中的应用 在食品工业中，植酸作为食品添加剂在许多国家和地区具有广泛的用途。己 有很多科研工作者的实验表明：植酸的毒性极低，小白鼠口服半致死量( l d 5 0 ) 为 4 1 9 2 m g k g ，作为食品添加剂，植酸比食盐( l d s o 为4 0 0 0 m g k g ) 更安全( 吴汉民， 1 9 9 1 ；凌关庭，1 9 8 9 ) 。并且，人类每天从食品中摄取植酸的金属盐在体内水解 成肌醇单至三磷酸酯，在重要器官如肝、肾、胚、目、生殖器官里作为磷脂质的 重要构成部分而大量存在，并起着重要的生理作用，因而植酸j 下广泛地应用于食 品工业。据报导，0 0 2 的植酸可以有效地抑制油脂的氧化酸败。加0 0 5 0 1 3 的植酸于水产罐头中，可以防止鸟粪石( 即玻璃状磷酸铵镁结晶 m g n h 4 p 0 4 6 h 2 0 ) s t r u v i t e 的析出，同时可防止水产品发生褐变现象。用植酸配制 海鲜产品和其他水产品保鲜剂效果非常明显，如鲜虾经植酸处理后，保质期大大 延长。植酸对果蔬同样有良好的保鲜效果，如植酸应用于草莓保鲜，可以延缓果 实中维生素c 的降解等作用。再如，植酸和植酸钠对节果汁防止褐变和菠菜汁 加工过程中的护色有较好的作用，对山楂红色的色度的保持有明显效果。有研究 认为，植酸作这类食品的保鲜剂时，必须与其他防腐剂配合使用( 李好管，2 0 0 1 ) 。 植酸也可稳定天然与人工合成色素，国外己有利用植酸防止鱼籽酱和沙丁鱼干变 3 华中农业人学2 0 0 8j 甬硕七学位论文 色的成功报道。德酸还可用作豆浆、酱油、腌制品的增味荆和变色、褪色防止剂， 食品p h 值调节剂，面食及肉类食品的防腐剂。若用槭酸代替硝酸盐加入酱制品 中，可保持色泽，两没有硝酸赫对人体的危害。酿酒工业中，植酸作为除会属剂， 使溶液中的会属杂质除去9 9 5 以上( 张玉良和李文星，1 9 9 1 ；k a t h e r i n ee ta 1 ， 1 9 9 1 ) 。雳添加微量植酸生产出的可嗣可乐饮料不仅风味与日感提高，丽显使营 养增加。植酸还可以防止罐装食品在加热杀菌过程中产生的硫化氢与食物本身存 在的铁、钢等元素以及从罐头表面溶解下来的铁、铜等会属结合生成硫化物而导 致食品变色。植酸还可以作发酵促进剂，在酿酒行业，植酸可作为发酵促进剂， 在酵母培养基中以0 。l 植酸镩代替酸式磷酸钾，可使酵母增殖，酒昧更加浓郁 芳香( 汪秋安和黎艳玲，2 0 0 2 ；u c h i d ae ta l ，1 9 9 6 ) 。生产核酸类调味剂时，在 b i e v i b a c t e r i u m 和c o r v n e b a c t e r i u m 培养基中加入3 9 l ，2 0 9 l 檬酸，可增加5 一腺替 三磷酸和鸟苷酸的产量。在利用a s p e r g i l l u sn i g e r 发酵生产柠檬酸时，加入1 0 的植酸钠，柠檬酸的产量可提高2 3 成。在酶类生产中，在培养基中加入0 1 的植酸，可使a 1 ，6 糖苷酶增产2 倍，p 一淀粉酶的产量提高5 0 倍。另外，在制 造麦芽糖时用植酸处理，能提高麦芽糖的透明度。在速溶咖啡、干酪生产中，添 加1 植酸钠、植酸钾，均能提高产品质量( 钟讴升等，2 0 0 3 ) 。 1 1 2 在医疗工业中的应用 植酸本身就是对人体有益的营养品，在人体内水解产物为肌醇和磷脂，前者 具有抗衰老作用，赢者是人体细胞重要组成部分。植酸主要存在于植物的种子内， 但也存在于人和动物的血红细胞内，可以促进氧合血红蛋白中氧的释放，改善血 红细胞功能，延长血红细胞的生存期。日本野宽治发表了以植酸为原料的四种快 速止咳剂饮料配方，植酸还可用于治疗糖尿病、肾结石等病症，植酸钠盐能减少 胃酸分泌，用于治疗胃炎、霪溃疡、十二指肠溃疡与腹泻等。植酸还用于降低尿 中的钙离子浓度，并可龟裂肾结石，植酸的氨基酸盐具有促进人体内蛋白质合成 与代谢作用，可作为发育不良、磷钙缺乏、身体虚弱、早期衰老等症的强化营养 剂，用植酸制成的维生素b 族药物，可防治动脉硬化、脂肪肝、肝硬化等，植 酸愈柬愈多地应用于医疗、健美化妆悬领域。有文献报道植酸具有广泛的抗癌作 用，植酸能够促进抑癌基因p 5 3 表达并通过多种途径来抑制血管形成( s a i e da n d 4 同步提取、分离及纯化菜籽饼柏中的多酚和植酸 s h a m s u d d i n ，1 9 9 8 ) ，从而阻断血液供应，减少对瘤体的营养输送，使肿瘤处于“饥 饿”，状态而缩小瘤体( 王勤等，2 0 0 1 ) 。将杀伤肿瘤细胞和抑制血管形成联合于一 身，是一种理想的抗肿瘤药物，对胃癌、肠癌、皮肤癌等均有较好的疗效( s h i k a w a e ta 1 ，1 9 9 9 ；g r a f a n df a t o n ，1 9 9 0 ) 。植酸作药物生产发酵促进剂，作为发酵培养基 成份，培养酵母、细菌和霉菌，比普通培养基生长好。在乳酸菌的培养基旱加入 植酸，可促进乳酸菌的生长。植酸培养蛋白酶产生菌可使蛋白酶产量提高两倍。 在深层发酵中植酸能抑制灰色链霉菌噬菌体增殖又不会影响链霉素发酵单位。将 植酸加到含单孢丝菌属介质中，可增加庆大霉素及其它氨基糖苷类抗菌素产量和 核黄素的产品，使产量提高几倍。 1 1 3 在日用化学工业中的应用 植酸对多价阳离子的高度亲和力，使植酸可应作为锅炉、水塔、蒸发器等的 锅垢清洗剂，在硬水中添加l o m e k 5 0 0 m g k g 植酸可使水软化。 植酸可抑制产生皮肤黑斑的酪氨酸酶，具有除黑斑、嫩肤美白的功效，对处 理座疮、治疗粉束l j ( z h o ua n de r d m a n , 1 9 9 5 ) 改善肤色都有很好的效果。同时又能 加强血液循环，促进毛发与指甲的生长。故在化妆品的制造中，如护肤霜中加入 植酸能抑止酪氨酸酶造成的皮肤变黑，从而能起到美白作用。在洗发液中加入植 酸，则能有效的防止头屑的生成，并有抗菌及止痒作用，使头发柔软并富有光泽 ( 马兴元，2 0 0 0 ) 。用一定量植酸配制成化汝品，可有效的增加皮肤细胞的活力， 长期使用，能改善皮肤色泽，减少面部皱纹，具有使皮肤光洁细腻之功效。 陶瓷器皿的彩釉中含有铅，而在我国大多用陶瓷制品作餐具，长期使用易引 起铅中毒，也是影响我国陶瓷餐具出口的重要因素之一，若用植酸处理陶瓷釉， 就能将其含有的过量铅螯合出来。 在感光材料方面可以降低彩色照相的感光度，防止斑点产生。3 5 过氧化氢 中添加l o m g k g - 5 0 0 m g k g 的植酸，可防止过氧化氢分解，使储藏稳定。 植酸是纤维抗静电剂，广泛应用于纺织业。同时植酸可作为燃料油的防爆剂。 1 1 4 在冶金与金属加工业中的应用 含植酸的电镀液可使金属镀膜外观好、附着力强、无毒等优点。植酸的强螯 5 华中农业入学2 0 0 8 屑硕十学位论文 合性可用于富集稀土元素。植酸由予含有6 个磷酸基，对金属具有很好的鳌合能 力。植酸在金属表面同金属络合时，易在会属表面形成一层致密的单分子保护膜， 能有效地阻止0 2 等进入金属表面，从两抑铡了金属的腐蚀。植酸处理后的金属 表面，由于形成的单分子有机膜层同有机涂料具有相近的化学性质，同时还由于 膜层中含有羟基和磷酸基等活性基团，能与有机涂层发生化学作用，嚣此，檀酸 处理过的金属表面与有机涂料有更好的粘接能力。植酸用于金属表面处理，不仅 可以防锈防蚀，而基可以提高涂料粘着性和涂膜的紧密性。另外，它可以代替毒 性高、价格昂贵的铬酸作为盒属电镀后处理液。上世纪八十年代，人们对镀锌层 进行无铬钝化研究，采用加入合成的烃基磷酸( 如h e d p ) 提高缓蚀作用。沈较其 缓蚀性能，发现植酸对钝化膜缓蚀性能优于其它烃基磷酸( 韩秀山，2 0 0 1 ) 。 总之，植酸的应用范围愈来愈广，渗透领域愈来愈大，其开发应用是一个值 得研究的课题。 1 2 植酸的分析 植酸的绝大多数定量分析法都源于h e u b e r 和s t a d l e r 法，该法以n h 4 s c n 为 指示剂，用标准f e 3 + 溶液滴定檀酸及其提取液。1 9 5 1 年c a s a r e s 和m o r f n o 将指 示剂换为水杨酸钠。1 9 7 9 年，r o n a d 用t h 法测定植酸并实验证明：5 磺基水杨 酸作指示裁较n h 4 s c n 好，不仅易于观察终点，且楣对偏差小很多。f o y r a n d 和 t h o m p s o n 的碘量法、d e l a n g e 等的水杨酸钠法都是先将植酸沉淀，然后滴定过量 的f e 3 + ，他们所用的滴定剂是n h 4 s c n ，k s c n ，菲咯琳、联毗啶和e d t a 等。 d r y a n o v k a 和b o t e v 用过量c u 2 + 进行沉淀，再t r i t o n 反滴定。b o n a r d i 溶解沉淀 爱用碘量法滴定c u 2 + 。此外，还有铁重量法( 葛祖光等，1 9 8 8 ) 、高效液相色谱法 等。 1 2 1 滴定法 f e 3 + 法：植酸钠样品在l1 0 。c 条件下干燥后，取一定量溶予水中，再加入约 两滴5 磺基水杨酸，然后用标准f e c l 3 溶液滴至出现稳定的粉红色为滴定终点。 t h 4 + 法：用0 0 2 m o l l 盐酸调节p h1 9 。2 2 ，加热至6 0 。c ，加入二甲酚橙溶 液，迅速用标准t h ( n 0 3 ) 4 溶液将其从橙黄色漓定到粉红色即可。 6 同步提取、分离及纯化菜籽饼柏中的多酚和植酸 f d + 间接法：r g a r c i a 。v i l l a n o v a 等采用f d + 与配位体形成问接络合物的方 法，解决了返滴定中f d + 吸附而产生较大偏差这一难题。 c u 2 + 法：准确称取植酸钙样晶于容量瓶中，加lm o 沈盐酸，用蒸馏水稀释， 加入c u s 0 4 溶液及醋酸钠。搅拌至醋酸钠完全溶解，用蒸馏水稀至刻度，静置 5 m i n 过滤，弃去开始过滤的2 5 m l ，再用干燥的2 0 0 r a l 烧杯接取滤液1 0 m l ，加入 适量k i 摇匀，静置1 0m i n ，加入3 5 滴淀粉指示剂，用o 1m o i l n a 2 s 2 0 3 溶液 滴定至溶液蓝色消失为止。 重量法：葛祖光等应用重量法测定了植酸。文献利用盐酸浸取米糠中的菲丁， 三价铁盐能专一地与菲丁中的磷结合沉淀【c 6 h 4 ( o h ) h 3 ( p 0 4 ) 5 3 f e 7 。滤去沉淀物， 在滤液中加入n h 3 h 2 0 使滤液中过量f d + 转化为f e ( o h ) 3 沉淀，灼挠后，f e ( o h ) 3 失永生成f e 2 0 3 ，称重即可算出菲丁中磷的含量。 在上述的滴定法中，后两种由于影响因素较多，测定误差较大。前两者选择 性较好，但第二种试剂昂贵，购买困难，在实验和生产中难以推广，第一种测定 方法简便快速，但不足之处是终点不明显。 1 2 2 分光光度法 分光光度法是较早用于植酸分析的方法之一。d i x o n 和l i p k i n 提出了高碘酸 盐法。1 9 6 0 年e a g l e 等将其用于测定植酸中的环己六醇，它以偏高碘酸盐在2 2 3 n m 处有最大吸收为依据。该法的优点在于快、灵敏度高，可检测1 0 8m o l l 植酸样 品，并可进行动力学研究。 方法二：将植酸以f e 3 + 沉淀后，用n h 4 s c n 、k s c n 、磺基水杨酸、邻二氮 鼙等显色剂，通过光度法测定过量的铁。为了防止f d + 被还原为f d + 测定体系中 般加入少量h 2 0 2 。为了抑制植酸的水解，可加入3 3 c a ( a c ) 2 于进行消化的物 料中。 方法三：将植酸以f e 3 + 沉淀，再用n a o h 溶液加热溶解植酸铁。然后加钥酸 盐，生成的如酸有机化合物在p h1 1 3 、室温下能稳定数小时。在8 3 0 h m 处进行 测定有很宽的线性范围。在将c a ( o a t ) 2 沉淀为植酸钙用同法进行测定时，其测 定下限为0 1 m g 。 方法四：钼蓝比色法，植酸中的磷与钢酸作用，生成淡黄色的磷钼酸铵，遇 7 华中农业人学2 0 0 8 屑硕+ 学位论文 抗坏蛊酸( 或氯化亚锡) 等还原裁，产生蓝色络合物一铝蓝，利用此种蓝色作吃色测 定，可以测出样品中磷的含量，由此经换算，即可得出样品中植酸的含量。 1 2 3 高效液相色谱法 高效液相色谱分祈在生物、化工、医疗等各个领域都有广泛的应用。 c i l l i e r s ( c i l l i e r sa n dj o h a n n e r s ，1 9 8 6 ) 幂1 j 用经h p l c 柱后光度测定的方法仅8 m i n 就 完成了测定。g r a f 等在分析食品中的植酸时也采用了此法，灵敏度极高，即使植 酸含量在0 0 0 3 左右，亦可定量检出，相对偏差小于5 。从1 9 8 0 年_ 开始不断 有人报道利用高压液相色谱测定植酸。1 9 8 0 年t a n g e n d i a j a 首次采用c 1 8 柱以醋 酸钠作为流动相将植酸与肌醇分开，尽管肌醇可被测定，但植酸随溶剂沈脱下来。 1 9 8 2 年c a m i y e 用h 2 s 0 4 抽提植酸后，滤饼以氯化铁沉淀，再以氢氧化钠溶解进 柱测定植酸，结果表明植酸在c ，s 柱上几乎不保留，文献建议采用离子对试剂改 善植酸在c 1 8 柱上的保留行为。 1 9 8 2 年g r a f $ 1 ：1d i n t z i s 采用阴离于交换前处理食愚抽提液，然后进柱分析植 酸，通过柱前处理看到植酸在溶剂前沿被洗脱下来。随后，k n u c k l e s 予1 9 8 2 年 提如，较低p h 抽提液可能会腐蚀柱填料，据此他建议用p h 为6 的k h 2 p 0 4 溶液 作流动相，但植酸仍然随溶剂前沿被洗脱下来。1 9 8 3 年，l e e 采用四丁基氢氧化 胺一甲酸( p h 7 2 ) 作流动相，用c l s 柱作固定相的离子对色谱，成功地将檀酸保罄 时间提高到ll m i n 。离子对色谱使用既有疏水性又有离子型的化合物作淋洗液， 当使用c 1 8 柱时，这种化合物在柱上形成一层动态离子型活性基因。1 9 9 4 年， b u r b a n o 等用离子对色谱法成功的分离检测了植酸的三磷酸肌醇酯一六磷酸肌醇 酝的四种存在形式( b u r b a n oe ta l 。，1 9 9 5 ) 。 国内也有不少用液相色谱分析植酸的报道，早在“七五期间国家科委就提 出要解决植酸的分柝方法。余以刚等利用高效液相色谱方法检测三至六磷酸肌酵 酯( 余以刚等，1 9 9 8 ) 。虽然离子对色谱增加植酸在柱上保留时间，但由于测定实 际样品时仍需要离子交换前处理过程，同时离子对色谱还出现未知峰、负峰等。 同时由于各种植酸标准样品的缺乏，使植酸的定性存在困难。 可见，高效液棚色谱对植酸测定仍有许多缺陷，且很难解决快速分离特异检 测样品中械酸，使用示差法检测灵敏度也较低。 8 同步提取、分离及纯化菜籽饼柏中的多酚和植酸 1 2 。4 离子色谱法 p h i l l i p y 和c i l l i e r ( 1 9 8 6 ) 分别使用a s 6 柱( d i o n e x 阴桂) i c p a k a ( m i l l i p o r e 公 司阴柱) 通过离子色谱比较成功地将含磷化合物与植酸分丌，并通过柱后衍生法 检测植酸，这些工作在搪酸分析方法上是一个重要晕程碑，傻数十年来植酸分析 研究中的诸多问题得到较大的突破。其突出贡献在于该法将植酸与其它物质快速 分离，并通过拄艨衍生法使其检测专一性增强。近年来雹内利用离子色谱检测植 酸也有不少的报道，某学者研究了离子色谱法在国产分离柱上分离和测定植酸含 量的方法，1 9 9 1 年陈海增等利用离子色谱楗后衍生法测定大豆中的檀酸f 陈海增 等，1 9 9 1 ) ，2 0 0 3 年黄慧利用离子色谱低酸度淋洗测定大豆中的植酸( 黄慧，2 0 0 3 ) 。 1 2 5 其他分析方法 2 0 0 0 年李荣林等研究了闯接原子吸收定量测定菜籽粕中植酸含量的方法。 采用三氯乙酸提取植酸，添加三氯化铁，使其生成植酸铁沉淀，用原子吸收法测 定上清液中剩余铁的合量，推算檬酸沉淀铁的量，以定磷法得出植酸的含量( 李 荣林等，2 0 0 0 ) 。 1 3 植酸的提取、分离与纯化 植酸的生产方法有提取法与合成法两种。提取法是利用含植酸盐成分的原料 ( 如米糠) 经酸浸、分离、中和、除杂、浓缩等系列工艺过程铡待。合成法是以 非植酸化合物为原料如六羟基苯、淀粉，通过化学反应制得。目前合成法生产植 酸的费潮高于提取法。所以一般采用植酸含量高的脱脂米糠为原料制备植酸。 用脱脂米糠提取植酸的工艺研究，早在1 9 1 7 年已经开始，早期制备植酸是 将岽糠脱酯后，用强酸例如盐酸、硫酸、硝酸等) 酸浸及中和得到菲丁，然后将 其溶解于盐酸，加入氢氧化钡，并加入过量的稀硫酸及硫酸铜，再加人硫化氢， 过滤后得到稀植酸溶液。 当前，对植酸制备研究较多的是闩本学者。国内也有这方面的专利。目前植 酸的提取方法很多，概括起来主要有两种，郄传统的沉淀法鞠新的离子交换法， 沉淀法中采用的沉淀剂不同，工艺的复杂程度也不同。目前囡内生产植酸一般采 9 华中农业人学2 0 0 8 膈硕十学位论文 蠲米糠和玉米淀粉生产过程中亚硫酸浸泡工序的玉米浆为原料( 乔世伟，1 9 9 8 ) ， 技术工艺采用稀酸浸泡米糠，然后用石灰中和沉淀出菲i q ( p h y t i n ) ，再进行脱盐、 脱蛋自质等精制工序( 以下简称石灰法) 得到檬酸。该工艺用时较长，生产产量稳 定，易于生产控制，但产率较低，质量较差。为提高生产技术水平，邵建华等提 出将净化裁及活性炭树脂交换工艺用于石次法流程，有效减少了蛋自质杂覆嘏器 建华等，1 9 9 8 ) 。李亚文提出采用脱色过滤与树脂交换，真空浓缩等改进的石灰 法工艺提高产品质量( 李亚文，1 9 9 7 ) 。张书文等提出采用瞬离子交换树脂及脱色 和真空浓缩方法提高制品纯度( 张书文等，1 9 9 3 ) 。从因前研究情况看，离子交换 法是一种植酸提取的趋势，国内外有不少报道。国内关于离子交换法植酸的生产 有较多报道，但交换树脂的选择、交换因素的影响、静态动态法的详细研究较少。 2 多酚的研究现状 酚类化合物广义的说是芳香族羟基衍生物的总称，它们虽然在酚性基团的性 质上是共同的，僚幽于基本母核不同，因此又有各不相同的性质。酚类包括一个 芳香环、一个或多个酚羟基和其他成分。这类化合物的名称来自于其简单的母体 化合物酚，但多数化合物含有不止一个羟基，称为多酚。有些酚性化合物如鞣 质、香豆索、黄酮等各有其基本母核，还有灶酚类化合物是简单的酚类衍生物， 大多具有显著的生理活性。一元酚类性质比较稳定，多元酚类易受同光和空气的 影响而被氧化转成暗色的液体。 人类最初研究的植物多酚主要是单宁。f r e n d e n b e r g 子1 9 2 0 年按照单宁的化 学结构特征将其分为水解单宁( h y d r o l y s a b l et a n n i n ) 和缩合单宁( c o n d e n s e dt a n n i n ) 两大类( f r e n d e n b e r g , 1 9 2 0 ) ，这种分类方法得到公认并一直沿用至今。2 0 世纪8 0 年代后新的植物多酚化合物成批被发现，这类多酚分子同时含有水解类多酚和缩 合类多酚两种类型的结构单元，具有两类多酚的特征，称为复杂单宁。h a s l a m 相对应地将植物多酚分为聚秸酸酯类( 含水解单宁及其相关化合物) 和聚黄烷醇 类( 含缩合单宁及其相关化合物) 两大基本类型，并将其统称为植物多酚 ( h a s l a m ，1 9 8 1 ) 。这种分类方法更着重以结构特征为依据，而不考虑分子量，更符 合入们现在对这类混合物开震研究工作的实际情况。激于单宁一词己为许多学科 领域的学者多惯用，因为本研究中部分会仍采用这一术语。 1 0 同步提取、分离及纯化菜籽饼柏中的多酚和植酸 多酚物质主要存在于植物的皮、根、木、叶和果中! 植物多酚在自然界中的 含量非常丰富，其作为一类具有生物活性的天然化合物，对人的营养和健康有着 重要的影响。大多数植物多酚天然地存在于食用性植物，如蔬菜和水果中。很多 食物和食物原料都含有多酚类物质，包括谷物和豆类( 大麦、玉米、燕麦、大米、 小麦、高粱、大豆和核桃) ，含