（分析化学专业论文）柚子中果胶和生物类黄酮提取分离工艺及测定研究.pdf

摘要 摘要 柚子是我国的一种特色水果 在我国很多地区有大面积种植 近 年来 由于产量的急剧增加 柚子销售陷入刚境 在成熟柚子中有 2 0 以上的次果无法食用 而柚皮占了釉果质量的4 5 以上 过去 次果和柚皮等往往被丢弃在环境中自然降解 导致可再生资源的浪费 和环境污染 柚皮中富含果胶 生物类黄酮和精油等成分 这些成分 在医药行业 食品行业以及精细化工行业都具有广泛用途 本论文采 用现代分离提取技术从柚皮中分离果胶和生物类黄酮等成分 以促进 柚子的综合利用开发 本论文的研究工作分为以下几个部分 1 本文建立了对柚皮中柚皮甙和橙皮甙同时测定的反相高效液 相色谱分析方法 对色谱流动相组成 酸度和流速以及进样量等条件 进行了优化研究 并对江永香柚 涫溪密柚 沙田柚中柚皮甙和橙皮 甙含量进行了测定 该方法具有分析快速 周期短 操作方便 可以 满足快速分析的需要 同时建立了样品中生物类黄酮的分光光度法测 定方法和样品中果胶含量的咔唑显色法测定分析方法 这些方法在线 性范围内都适用于柚皮中柚皮甙 生物类黄酮和果胶的含量测定 也 可以用于提取物中各物质含量分析 2 为分离柚子中主要成分果胶 对香柚中果胶进行了提取 脱 色 分离等工艺研究 在提取工艺中对果胶提取各因素的单条件试验 和各因素的正交设计条件试验 认为在酸水解提取果胶的工艺中提取 液酸度是影响果胶得率的主要因素 在提取操作中必须控制提取液的 酸度值在p h 为1 2 之内 并确立了果胶提取的最优提取条件为酸度 为p l 2 提取温度为1 0 0 提取时间为1 0 0 m i n 液固比为2 0 1 在该条件下果胶得率可以达到2 9 3 在果胶提取液的脱色工艺中 引入大孔吸附树脂法脱色技术 并 对影响脱色效果的各因素如树脂种类 果胶液酸度 脱色温度等进行 了研究 建立了果胶液体积和色素吸光度与所需树脂量之间的定量关 系 在果胶沉淀工艺中选用乙醇沉淀法析出果胶 对影响沉淀效果的 各因素如酸度 果胶液 浓度 乙醇浓度和沉淀时间进行了细致的研究 确立了果胶的沉淀工艺条件 并与喷雾干燥法进行了比较 讨论了喷 雾干燥法技术改进的方向 坝 k e 文摘要 3 为综合刹川柚皮 优化果胶加 i 二工艺 在提取果胶的刚时 对制备生物类黄酮工艺进行了研究 对影响生物类黄酮提取的各因素 进行了单条件试验研究和正交试验下的最佳提取条件选择研究 确定 了生物类黄酮最佳提取条件为提取温度为9 0 乙醇浓度为8 0 提 取时问为9 0 m i n 然后以环己烷为生物类黄酮提取液的色素萃取剂 可以较好地脱除其中色素 而对黄酮的损失较小 通过对大孔吸附树 脂法对生物类黄酮的吸附和洗脱工艺条件的试验研究 认为 i x 一5 大孔吸附树脂由于具有较大的孔径和比表面积对生物类 黄酮具有良好的吸附分离性能 可以用于柚皮中生物类黄酮的富 集分离 i i 生物类黄酮在x 一5 大孔吸附树脂的吸附可以用l a n g n l u i r 方 程进行较好的描述 i i i x 一5 大孔吸附树脂的静态饱和吸附量约为3 2 6 m g g 动态 吸附容量约为2 3 8m g g i v p h 约为1 0 的6 0 乙醇水溶液为最佳洗脱溶剂 在流速为1 2 b v h 时洗脱率较高 本研究为柚子综合利用开发提供新方法和新思路 关键词 柚子 果胶 生物类黄酮 提取分离 测定 望坚 竖里塑 q 型 q 垦塑垒 兰垦 旦 鱼坠 垒堕坐塑三 a b s t r a c t g r a d e f r u i ti so n eo fc h a r a c t e r i s t i cf r u i t si nc h i n a w h i c hi sp l a n t e d w i d e l y i nt h e p a s ty e a l s t h e s a l e sh a v eb e e ni nt r o u b l ew i t ht h e i n c r e a s i n go fy i e l d i n go fg r a p e f r u i ta b r u p t l y a n dm o r et h a n2 0p e r c e n t m a t u r eg r 印e f m i ti st o oi n f e r i o rt ob ee d i b l e a tt h es a r n et i m e t h e g r a p e 矗u i tp e e i t a k e su p4 5 p e r c e n to fu l ew h o l ef r u i t p e o p l ea l w a y s d i s c a r dt h e i n f e r j o rg m p e f 沁i to rp e e li nt h er i v e r so rl a k e si nt h ep a s t w h i c hr e s u l t si nt h ew a s t ea n d p o l l u t i o n t h eg r a p e f u i tp e e lc o n s i s t so f m a n yc o m p o n e n t s i n c l u d i n gp e c t i n b i o f a v o n o i d sa n d e s s e n t i a lo i l w h i c h a r eu s e dw i d e l yi nt h em e d i c i n e f o o d a n dc h e m i c a le n g i n e e r i n g i nm i s p a p e r m ep r o c e s so fs e p a r a t i o np e c t i na n db i o f 打o n o i d s 矗o m 黟a p e f h i t p e e i i s d e v e l o p e db a s e d o nt 1 1 em o d e mt e c h n o l o g yo fe x n a c t i o na n d s e p a r a t i o n t h e r e s e a r c h 担c o m p o s e d o f t h r e em a i n p a r t s 1 ai 己p h p l cm e t h o d i se s t a b l i s h e df o l s i m u l t a n e o u sd e t e r m i l l a t i o n o f n a r i n g i na n dh e s p e r i d i ni nt h eg r a p e f i m i tp e e la 岔e rc o n s t i t u t e so f f i o w p h a s e a c i d i t y n o ws p e e da n dq u a n t i t yo fi n j e c t e ds a m p i ea r es t u d i e d t h em e t h o di s r a p i d a c c u r a t ea n dr e l i a b l e s i m u l t a n e o u s i y s p e c t m p h o t o e t r i cd e t e m i n a t i o no f p e c t i na n d b i o f a v o n o i d si se s t a b l i s h e d t h o s em e t h o d sc a nb eu s e dt od e t e n n i n et h ec o n t e mo f n a r i n g i n p e c t i n a n db i o f a v o n o i d si nt h ep e e lo rm ee x t r a c t i o ni nt h o s er a n g e so fi i n e a r 1 i n e 2 t h ep r o c e s s o fe x n a c t i o n d i s c o l o r i n g s e p a r a t i o no fp e c t i ni s s t u d i e di nd e t a i l d u et ot h ef a c t o r ss u c ha sa c i d i 吼t e m p e r a t u r e t i m e r a t i oo ft h el i q u i dt os o l i d w h i c hw n la f r e c tt h ey i e l d i n go f p e c t i n t h e e x p e r i m e n t so f t h es i n 9 1 ef a c t o ra n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t sa r ec a r r i e d o u t t h er e s u l ts h o w sm a tt h ea c i d i t yi sm em a i n 白c t o ri n f l u e n c i n gt h e y i e k l s op h o ft h ee x t r a c t i o ns 0 1 v e n ts h o u l db em a i n t a i n e dt ot h er a n g e o fla n d2 t h e o p t i m u mp a r a m e t e r so fe x t m c t i o ni sg a i n e d w h i c hi s a c m i t rp h l 2 t e m p e r a t u r el o o t i m e1 0 0 m i n m em t i oo f1 i q u i d t o s 0 1 i d2 0 l i nt h ep r o c e s so fd i s c o l o r i n g m et e c h n o l o g yi s d e v e l o p e du s i n gt h e m a c r op o r o u sr e s i na st h es o r b e n t a n dt h ef a c t o r ss u c ha st h et v p eo f h i d i s s e r t a t l o nf o rm a s t e r sd e g l i 三e i j s t r a cr r e s i l l a c i d i t y t e m p e r a t u r e o fd i s c o l o n ga r es t u d i e d t h eq u a n t i t a t i v e r e l a t i o n a m o n gq u a n t i t y o f r e s i n v o l u m eo f p e c t i n s o l u t j o na n d a b s o r p t i v i t yo f p i g m e n t i se s t a b l i s h e d i nt h e p r o c e s s o fp r e c i p i t a t i o no fp e c t i n t h e e t h a n 0 1 巾r e c i p i t a t i o n m e t h o di sa d o p t e d t h ea c i d i t y c o n t e n to f p r e c i p i t a t o r c o n t e n to fp e c t i n s 0 1 u t i o na n dt i m eo f p r e c i p i t a t i o na r ed i s c u s s e d s p r a yd r y i n gm e t h o di s c o m p a r e d t oe t h a n 0 1 一p r e c i p i t a t i o n 3 i no r d e rt om a k eu s eo f g r a p e f u i tp e e la n do p t i m i z e t h ep r o c e s s o f p e c t i n p r e p a r a t i o no f b i o f a v o n o i d si sr e s e a r c h e d t h ef a c t o r ss u c h a s t e m p e r a t u r e c o m e n to fe t h a n o l w h i c hi n n u e n c e t h ee x t r a c t i o no f b i o f a v o n o i d s a r es t u d i e db ye x p e r i m e n t so fs i n g l ef i a c t o ra n do r t h o g o n a l e x p e r i m e n t s t h eo p t i m u m t e n n so fe x t r a c t i o na r eg a i n ed t h e ns 0 1 u 石o n o fe x t r a c t i o ni sd i s c 0 1 0 r e d b y e x t r a c t i o nm e t h o da n dt h eb i o f a v o n o i d sa r e e n r i c h e da n d s 印a r a t e du s m g t h em a c r o p o r o u s r e s i n t h er e s u l ts h o w e d t h a tt h e a d s o r p 矗o ni s o m e mc o u l d b ed e s c r m e dw nt h e l a n g m u i r i s o t h e r m s e q u a t i o n t h es t a t i cm a x i m u m a d s o r b i n gc 印a c i 母 f o r b i o f i a v o n o i d si s3 2 6 m g m g 1 w h i l et h ec o n c e n t r a t i o ni s2 7 m g m l t h ed y n a m i ca d s o r b i n gc a p a c 时f o rb i o f 如o n o i d s i s2 3 8 m g m g 叫w h e n t h en o w v e i o c i t yi s2 b v h 1 t h eo p t i m a le l u t i n gs o l v e n t i s6 0 e t o h h 2 0w i t hp h l 0 t h e e l u t i n gr a t i oo v e r p a s s8 5 w h e n m e f l o w s p e e d i s 1 2 b v h t h es t u d yw i l lb ean e w w a y a n dan e wi d e af o rg r 印e f m i te x p l o i t i n g k e y w o r d s g r 印e f m h p e c t i n b i o f a v o n o i d s d e t e r m i n a t i o n e x t r a c t i o na n d s e p a r a t i o n 堡 兰丝堕兰 一一一一一一 原创性声明 本人声明 现所呈交的硕士学位沦文是在导师指导下进行的研究 工作及所取得的研究成果 尽我所知 除厂论文中特别加以标注和致 谢的地方外 论文不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不 包含为获得中南大学或其它单位的学位或证书而使用过的材料 与我 共同 作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明 作者签名 j j 期 2 0 0 4 年月 目 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有 权保留学位论文 允许 学位沦文被查阅和借阅 学校可以公布学位论 文的全部或部分内容 可以复印 缩印或其它手段保存学位论文 学 校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文 作者签名 导师签名 日期 2 0 0 4 年月 口 硕十学位论文 筇一嚣绪论 第一章绪论 柚子 又名朱栾 雷柚 气梢 文旦等 在植物分类学上 柚树属芸香科 相桔属 捌桔类中的柚种类 目前 我国的优良品系有沙阳柚 金香柚 玉环柚 粱平柚 葡萄柚溪香柚 常山胡柚 四季抛柚 垫江白柚 安江香柚 江律红心 柚 巴县五布柚 漳州坪山柚 台湾晚自柚 南康斋婆柚 南部脆香甜柚 云霄 下河蜜柚等三十多个品种 中医药学认为 柚子味甘酸 性寒 有健胃化食 下气消痰 轻身悦色等功用 现代医药学研究发现 柚肉中含有非常丰富的维生 素c 以及类胰岛素等成分 有降血糖 降血脂 减肥 美肤养容等功效 经常 食用 对高血压 糖尿病 血管硬化等疾病有辅助治疗作用 而用柚皮煮汤 适 用食糖配饮 对防治伤寒感冒有良好的疗效 1 1 柚子主要成分介绍 柚子中果肉约占总重的5 1 3 6 4 4 果胶和纤维素是柚皮中主要成分 果肉富含蛋白质 脂肪和维生素b i b 2 以及胡萝h 素等成分 还含有1 6 种人 体必需的氨基酸营养成分 每l o o 克果汁含糖9 6 1 0 5 克 酸0 9 5 1 1 8 克 维生素c8 0 1 0 0 毫克 可溶性固形物约为1 2 1 1 5 固酸比约为1 0 1 2 6 柚子中除舍有多种人体健康必需的营养成分如多种氨基酸 一胡萝卜素 硫胺 素 核黄素 抗坏血酸 烟酸 钙 铁 磷等外 还含有多种对人体健康具有促 进作用及对一些疾病有防治作用的非营养性生理活性成分 即所谓的植物活性成 分 如柚皮甙 橙皮甙 新橙皮甙 柚皮素芸香甙 柠檬苦素类似物 类胰岛索 酚酸 香精油等 还含有3 3 4 5 6 7 8 一七甲氧基黄酮 柠檬苦素类似物 等微量成分 具有很高的保健及药用价值 2 从化学成分可以将柏子成分分为以下 几大类 1 生物类黄酮 b i o n a v o n o i d s l 生物类黄酮是 类具有c6 一c 3 一c6 结构的黄酮化合物 是色原酮或色原 烷的衍生物1 3 其基本结构式如图l l 所示 4 o 图1 1 黄酮类化合物基本结构 研究表明 柚皮中生物类黄酮主要为柚皮甙 橙皮甙 柚皮素芸香甙等二氢 黄酮类化合物 其中柚皮甙占8 0 以上 柚皮中柚皮甙的含量人约为l 6 分布于柚皮的爿i 同部位 随果实成熟度增加而降低 柚皮甙 n a r i n g i n 全称为柚 皮索7 一o 一新橙皮糖苷 结构式见图1 2 橙皮甙结构式见图l 一3 图卜2 柚皮甙结构图 图卜3 橙皮甙结构图 2 柠檬苦素类似物 1 i m o n o i d s 柠檬苦素类似物1 4 卅 是一类具有呋哺环的三萜类化合物 主要存在于芸香 科 r u t a c e a e 楝科 m e l i a c e a c 植物中 尤以柑橘属中含量最为丰富 从柑橘属植 物中分离和鉴定的柠檬苦素类似物约5 0 余种 其中3 7 种为柠檬苦素类似物甙元 1 6 种为配糖体 1 9 8 9 年h v a s e g a w a 首次从葡萄柚种子中分离出柠檬苦素类似物 配糖体 常见的柠檬苦素类似物包括柠檬苦素 1 i m o n i n 诺米林 n o m i l i n 脱乙 酰诺米林 d e a c e t y l n o m i l i n 奥巴叩酮 o b a u n o n e 诺米林酸n o m i l i n i c a c i d 及其配 糖体 结构见图1 4 1 5 l 一6 它们主要存在于柚子的种子中 图卜4 柠檬苦素的结构 图卜5 奥巳叩酮配糖体的结构式 尉l 一6 诺米林配糖体的结构式 3 天然色素 研究表明 柚皮中含有两类性质不同的天然色素物质 一类为腊溶性的类胡 萝p 素 另一类为水溶性的黄色色素 类胡萝p 素是一类由4 0 个碳原子组成 含多个异戊二烯结构的多种脂溶性植物色素的总称 水溶性色素的组成也十分复 杂 据分析为黄酮类色素 包括黄酮 黄酮醇 二氢黄酮 二氢黄酮醇及其配糖 体 主要有柚皮甙 橙皮甙 新橙皮甙和柚皮索芸香甙等成分 4 香精油 e s s e n t i a lo i l s 香精油 又称挥发油 是柚子表皮油胞中含有的一类具有芳香气味 在常温 下能挥发的油状液体的总称 它由萜烯类 醇类 醛类和酯类组成 主要成分有 柠烯 香叶烯 石竹烯 松油醇 柠檬醛 芳樟醇 月桂烯 n 一蒎烯 b 一蒎烯 等 7 1 5 果胶 p e c t i n 硕十 学他论文筛一章缃论 粜胶 足 种多褂 炎t i h 分一j 化俞物 i 结合单元为 吡哺 l 乳栅醚睃 以1 4 等键连接成艮链状 通常以部分甲酯化状念存在 在果胶类物质的主链上还连 有其它糖类 包括l l i 1 拉伯糖 d 半乳糖 d 一山梨糖 1 鼠李桃 分子量为卜一 4 0 万 见图l 一7 天然梁胶类物质以原果胶 果胶 果胶酸的形态广泛存在于柚 子中 构成细胞壁 它们伴随纤维索而存在 构成相邻细胞中问层粘结物 使组 织细胞紧紧粘结在一起 图1 7 果胶结构式 1 2 柚子中各活性成分研究 1 2 1 柚子中各活性成分的应用研究 1 果胶 果胶在食品工业中作为食品添加剂 在果酱 糖果 饮料及低糖食品中用做 胶擞剂 增稠剂 乳化剂和稳定剂 果胶还用于医药工业中 它具有抗菌 对重 金属解毒等活性 果胶或果胶铝盐可抑制肠道对胆固醇及三酸甘油酯的吸收 还 可用作动脉硬化等心血管疾病的辅助治疗剂 1 最近 美国医学研究人员发现 从天然柚子中提取出的果胶不仅可以降低低密度脂蛋白的水平 而且可以减少动 脉壁的损坏程度 研究者们寅称 8 只柚予中的果胶足以干扰小肠对低密度脂蛋 白胆固醇的吸收 2 生物类黄酮 抛 本草纲目 载 柚皮具有化痰止咳 消闷等疗效 现代药理学 研究发 现柚予中柚黄酮活性提取物柚皮甙 n a r i n g i n 具有多种生物活性和药理作用 1 消炎 2 0 0 n g 儿浓度的柚皮甙对水疱性口腔炎和胃溃疡有明显的疗效 2 降低血液粘度 减少血脂和血栓的形成 对心血管系统疾病有良好疗效 3 对 细胞色素c 和肿瘤细胞有明显抑制作用 并有镇痛 镇静作用 4 用作天然食 品抗氧化的甜味剂 柚皮甙在碱性条件下 经氢化处理 可得到高甜度 低能量 的二氢查耳酮 其甜度为蔗糖的1 0 0 0 倍 已被列作国家标准食品添加剂 5 抗菌 柚皮提取物对苏云金芽胞杆菌 卵黄色八叠球菌和酸泡菜中分离出来的混 颂十t 纠t 论文第一章绪论 合细菌 f 自较强的抑制作月j 在许多中药中都含有柚皮甙成分 如四逆散 h 刹防败薄敞 小承气汤 润肠汤 木香摈榔丸 半夏天麻自术沥 杏苏散 槐花 散等 3 香精油 柚皮香精油具有令人喜爱的独特芳香风味 是饮料 啤酒 糖果 糕点的矫 味剂 赋香剂 在花露水 香水 香酯 牙膏 香皂等日用品中香精也有广泛的 用途 其中柚皮香精油中n 一1 8 一萜二烯还是电子工业中电路板的良好有机 无污染清洗剂 4 3 3 4 5 6 7 8 七甲氧基黄酮 研究发现 柚子中的3 37 4 5 6 7 8 一七甲氧基黄酮 见图卜8 具有 治疗自血病之功效 o m eo 图1 8 七甲氧基黄酮结构式 5 柠檬苦素类似物 l i m o n o i d s 柠檬苦素类似物 l i m o n o i d s 奥巴叩酮配糖体 诺米林配糖体 具有 极强的抗癌活性 近年来的研究表明 柠檬苦素类似物能够较强地激活体内的主 要解毒酶 谷胱苗肽转移酶 g s h s t r a n s f e r a s e 的活性 大量的动物试验证 明柠檬苦素类似物具有抑制出化学物质导致的肝癌 小肠癌 口腔癌和皮肤癌等 癌症的作用 是一类开发价值很高的生理活性物质 1 2 2 果胶制备工艺研究 1 2 2 1 果胶提取工艺研究 果胶类物质以原果胶 果胶 果胶酸的形态广泛存在于植物的果实 根 茎 叶中 是细胞壁的一种组成成分 它们伴随纤维素而存在 构成相邻细胞中 间层拳占结物 使植物组织细胞紧紧粘结在一起 原果胶是不溶于水的物质 但可 在酸 碱 盐等化学试剂及酶的作用下 加水分解转变成水溶性果胶 果胶的 提取即是一个不溶性果胶转化为可溶性果胶和可溶性果胶向液相转移的过程 硕十学位沦文第一章绪论 目前 粜胶的提取方法大致有6 种 沸水抽提法 无机酸提取法 离予交 换树脂提取法1 2 2 草酸铵提取法 微生物法 2 3 和微波萃取法 2 4 1 2 沸水批提法这是运用最早 揆作最简单的方法 把选择好的用来提取采胶 的植物组织 置于水中煮沸 使粜胶溶 m 再将果胶提取液离心分离 过滤出不 溶性残渣 得到果胶澄清液 这种方法仅能提取植物组织中的水溶性果胶 得率 低 生产周期长 成品中含多种混杂物 所以在工业生产上一般不用此方法 无机酸提取法将洗净 除杂预处理好的果皮 用无机酸 如h c l h 2 s o h 2 s 0 3 h n 0 3 h 3 p 0 4 等 调节至一定p h 值 加热提取果胶 再将果胶提取液 离心分离 过滤除去不溶性残渣 得到果胶澄清液 该法的缺点是果胶分子在提 取过程中会局部水解 反应条件也复杂 过滤时速度较慢 生产周期长 效率低 改进的无机酸提取法原果胶中的六偏磷酸可溶性果胶是以果胶的c a 盐或 m 2 盐形态存在的水不溶性果胶 不溶于上述无机酸的热溶液中 该法的改进之 处是先用无机酸 h c l h 2 s 0 3 h 2 s 0 4 等 处理提胶原料 使六偏磷酸可溶性果 胶转化成水溶性果胶 然后再按上法提i 砹 这样可同时提取得到水溶性和水不溶 性果胶 使果胶产率提高 离子交换树脂提取法即将处理过的柑桔皮脱水后粉碎 再与离子交换树脂 和水 按1 o 3 3 0 在p h l 3 1 6 制成浓浆液 在搅拌下加热提取 过滤浓 浆 再用异丙醇沉淀得果胶 该法果胶产率比用无机酸提取法高 且产品质量高 生产周期短 工艺简单 成本低 是一种经济可行的制备方法 该法在国内还未 有报道 草酸铵提取法n s h i b u g a 等人采用草酸铵提取果胶 将果皮洗净 再用 0 2 5 草酸铵溶液在9 0 下处理2 4 h 过滤得果胶提取液 此法可使不浴性果胶 酸钙变成可溶性铵盐 c a 以草酸钙沉淀的形式除去 亦可用蝥合荆六偏磷酸钠 使不溶性果胶的溶解性增加 取得很好的萃取效果 微生物法坂井拓夫等人经试验发现 帚状丝孢酵母及其变异株能从植物组 织中分离出果胶 其原理是把帚状丝孢酵母接种到植物组织中 经过静止 搅拌 振荡培养或者在酵母培养基中培养后 用所得的培养液或该培养液的提取物作用 于植物组织 随着微生物的生产 产生了能使果胶从植物组织中游离出来的酶 这种酶能选择性分解植物组织中的复合多糖体 从而可有效地提取出植物组织中 的果胶 用微生物发酵法萃取的果胶分子量大 果胶的胶凝度提高 果胶质量稳 定 萃取液中果皮不破碎 也不需进行热 酸处理 容易分离 萃取完全 微波萃取法以柚皮为原料 在微波条件下 用盐酸溶液萃取 硫酸铝沉淀 提取果胶 微波加热提取制备果胶时间比传统加热法大为缩短 果胶产率提高 且大量节约酒精溶剂 该方法用于果胶的提取 有待进一步研究 可能具有较好 爿 一1 p 堵沦 的成 1 前景 1 2 2 2 果胶液脱色工艺研究 脱色是化工生产中产品精制的主要工艺过程之一 国家标准列许多产品 或排放废液 的色度有f 叫各要求 目前国内对果胶的脱色一般采刚滔性碳脱色 2 醇氨溶液脱色口 双氧水脱色等方法 活性碳脱色活性炭为黑色多孔性粉末或颗粒 具有极大的比表面积 列物 质特别是有机物具有极强的非选择性物理吸附能力 目 i 已被广泛用于去除水的 色度和嗅味 以及酿造用水 糖浆精制用水 清凉饮料用水的净化以及跛水处理 中 目前果胶生产脱色工艺一般采用活性碳脱色 但是由于活性炭颗粒细小 容 易造成过滤困难 而且使得果胶中混入杂质 影响了果胶的质量 醇氨溶液脱色由于乙醇可以溶出果胶中的色素与杂质 而果胶在乙醇溶液 的溶解度很小 因此醇氨溶液脱色效果比较好 在果胶生产脱色工艺中也火有应 用 但用醇氨溶液洗涤果胶脱色后果胶的得率降低 而且多次的过滤转移操作也 有果胶损失 而且由于乙醇挥发等因素 生产成本很高 双氧水脱色双氧水具有理想的漂自效果 在很多化工生产脱色工艺中都 有应用 唐渝 27 等人用双氧水对果胶提取液进行脱色 发现具有较好的脱色效 果 但由于双氧水脱色是基于氧化机理 是否会导致果胶质量下降是一个值得研 究的问题 而且双氧水脱色成本也比较高 大孔树脂吸附脱色利用大孔吸附树脂对小分子优良的吸附性能和对果胶 大分子的弱吸附作用 对果胶提取液进行吸附脱色具有良好的脱色效果 3 目 前大孔树脂吸附脱色在其它方面的研究已有发展 在果胶脱色上还没有发现 1 2 2 3 果胶液分离工艺研究 果胶提取液经浓缩 脱色后得到较浓的果胶液 如何将其转化为果胶干粉 目前国内外主要有以下几类方法 醇沉真空干燥法 40 1 4 盐析沉淀真空干燥法 4 2 4 3 l 直接喷雾干燥法和超滤浓缩喷雾干燥法 4 4 科 醇沉真空干燥法醇沉淀法是普遍使用而且最早工业化的方法 其基本原 理是利用果胶不溶于醇类有机溶剂的特点 将大量的醇加入果胶的水溶液中 形 成醇 水混合溶剂将果胶沉淀出来 此法工艺简单 所得果胶色泽好 灰分少 影响这 过程的主要因素是所用醇的价格以及醇的回收问题 哉析沉淀真空干燥法采用盐析法生产果胶不必做浓缩处理 即果胶提取液 经过脱色后就可进行沉淀 一般采用f e c u a l c a 盐及其混合盐 从稀果胶 第一章绪论 溶液 0 1 3 o 5 中使果胶沉淀 使果胶变成粜股女i i 弭经脱盐处理 得到粜 胶 所得果胶含灰分比较高 6 7 颜色呈黄绿色 此法工艺相对较为复杂 果胶得率比较低 产品质量由于重金属残雷f 等问题较券 在一些发达国家采用一 些改进的方法进行生产 直接喷雾干燥法将果胶脱色浓缩液直接导入喷雾二卜燥机 进行喷雾干燥 此法生产果胶 山于脱色中残留的色素和挑氧化问题 果胶色泽为棕色 吸湿性 很强 质量较差 超滤浓缩喷雾干燥法利用超滤膜列果胶大分子的截留和小分子 糖类 色 素 的透过能力 浓缩果胶 然后喷雾干燥得到果胶 与传统的果胶生产方法相 比 具有生产连续化程度高 产品质量好 生产成本低等优点 1 2 3 生物类黄酮的制备工艺研究 1 2 3 1 生物类黄酮的提取研究 柚子中主要生物类黄酮成分为柚皮甙和橙皮甙 属二氢黄酮类化合物 黄 酮类化合物由于其结构和来源的不同 溶解特性差异较大 一般游离甙元难溶或 不溶于水 易溶于甲醇 乙醇 乙酸乙酯 乙醚等有机溶剂及稀碱水溶液中 其 中黄酮 黄酮醇 查耳酮等平面性较强的分子 因分子与分子之间排列紧密 分 子间引力较大 故更难溶于水 而二氢黄酮及二氢黄酮醇等 因系非平面性分子 故分子与分子间排列不紧密 分子问引力降低 有利于水分子进入 溶解度稍大 至于花色甙元 花青素 类虽也为平面性结构 但因以离子形式存在 具有盐的 通性 故亲水性较强 水溶度较大 黄酮类甙元分子中引入羟基 将增加在水中 的溶解度 而羟基经甲基化后 则增加在有机溶剂中的溶解度 黄酮类化合物的羟基糖甙化后 水溶度即相应加大 而在有机溶剂中的溶解 度则相应减小 黄酮甙一般溶于水 甲醇 乙醇等强极性溶剂中 但很难或不溶 于苯 氯仿等有机溶剂中 糖链越长 则水溶度越大 1 醇类提取法甲醇和乙醇是常用的生物类黄酮的提取溶剂 9 0 以上的 醇适用于提取甙元 6 0 左右的醇适于提取甙类 提取次数一般是2 4 次 可 用冷浸或加热抽提法提取 2 热水提取法5 1 一般用于提取甙类物质 但由于杂质较多 造成分离纯 化步骤加大 故不常使用 吴厚玖 4 1 采用盐类或酶法处理柚皮甙热水提取液 大 大降低提取液糖度和粘度 加快柚皮甙的结晶析出 提高了收率 3 碱水提取法黄酮甙类易溶于碱性水 故可用碱性水提取 再将碱水提 取液调成酸性 黄酮甙类即可沉淀析出 在用碱法进行提取纯化时 应当注意所 第一章缝论 刚碱液浓度不宜过商 以免在强碱性一h 尤其加热时破坏黄酮母核 1 2 3 2 生物类黄酮的分离纯化研究 生物类黄酮的分离纯化方法很多 有层析 沉淀 p h 梯度萃玻 溶剂萃耳 以及制备色谱法 7 等 但山于各臼存在的缺点而限制了它们在工业上的推广 1 硅胶柱层析法 此法应用范围最广 主要适于分离异黄酮 二氢黄酮 二氢黄酮醇及高度甲 基化 或乙醚化 的黄酮及黄酮醇类 如阮栋梁 7 1 等利用硅胶柱柱层析 从沙棘 叶子中分离并鉴定出黄酮类成分 并对其结构进行了结构鉴定 2 聚酰胺 对分离黄酮类化合物来说 聚酰胺是较为理想的吸附剂 其吸附强度主要取 决于黄酮类化合物分子中羟基的数目与位置及溶剂与黄酮类化合物或与聚酰胺 之问形成氢键缔合能力的大小 聚酰胺柱层析法可用于分离各科 类型的黄酮类化 合物 包括甙及甙元 查耳酮与二氢黄酮等 如陈景耀 3 等聚酰胺分离蒲公英全 草乙醇提取液 得到的黄酮类提取物纯度达6 7 4 3 梯度p h 萃取法 梯度p i 萃取法适合于酸性强度不同的黄酮甙元的分离 根据黄酮类甙元酚 羟基数目及位置不同其酸性强弱也不同的性质 可以将混合物溶于有机溶剂后 依次用5 n a h c 0 5 n a c 0 o 2 n a 0 h 及4 n a o h 溶液萃取 来达到分离的目的 4 大孔吸附树脂吸附法 6 1 采用大孔吸附树脂吸附分离植物中有效活性成分 是近年来发展较快的 种 高效分离技术 它具有分离效率高 生产成本低 使用条件温和等优点 如采用 弱极性a b 一8 大孔吸附树脂对葛根黄酮 银含叶黄酮进行吸附分离 提取物q j 黄 酮含量提高近一倍 5 超滤法 李炎 等采用超滤法从柚皮中分离提取柚皮甙 其采用平板超滤器和p a s 膜剥柚皮甙提取液进行纯化处理 产品纯度达到9 5 1 3 本课题研究的目的 意义和主要研究内容 1 3 1 本课题研究的目的和意义 柚予是我国的特色水果 我国自八十年代末开始开发柚子产业以来 改造传 统的沙田柚 玉环文旦等名种 良种覆盖率达到7 0 以上 香柚产业发展很快 第一章绪论 形成广阻l j 尔 湖南 浙江等6 个大咖穆 栽培区 从l9 9 0 l 9 9 8 年问产量增 加了1 2 倍 掘1 9 9 8 年笫五届全国香枇科研协作会i 透褥数掘显乃j 我国1 9 9 8 年出产9 2n 川喇 予 柚类利 植面积利产最都居渺界筇 而抓果品流通叻 会资 制监求 从1 9 9 5 年开始我固柚子价格逐年下降 狮市场价格大致维持在2 元 公斤 袖子销信陷入困境 因此对柚子进行深加工 增加其附加值 提高袖子种 植的总体效茄 促进农业产业结构调整 增加农民收入等都具有重大意义 而且 柚子中尚有大约2 0 次果无法食用 因此对环境保护和资源的利用开发都宵积极 的意义 1 3 2 主要研究内容 1 柚皮中测定方法研究 拟建立采用反相高效液相色谱法测定几类柚子中 柚皮甙和橙皮甙的含量的方法 引入分光光度法测定总量的方法 2 1 柚皮中果胶的提取分离工艺 对提取条件 脱色条件以及沉淀条件进行 研究 3 柚皮中生物类黄酮的提耿分离工艺研究 对提取溶剂 提敏条件 树脂 以及吸附分离条件进行研究 4 对分离纯化物进行理化性质研究 包括纯度鉴定 含量测定 物理和化 学显色反应等 1 0 硕 学位论文第二 章枇子中生物类黄酮和果胶的测定力法研究 第二章柚子中生物类黄酮和果胶的测定方法研究 2 1 柚子中柚皮甙和橙皮甙的反相高效液相色谱测定研究 对植物中柚皮甙和橙皮甙的测定 因内外已有较多研究 如我幽药典 2 0 0 0 年版 中采用高效液相色谱法测定枳壳中的柚皮甙含量m 1 周添浓 等研究采 用紫外分光光度法测定蛇胆陈皮术中橙皮甙含量 尚晓红 等采用固体表面延迟 荧光法测定中草药中柚皮甙含量 但这些方法由于柚皮甙和橙皮甙结构相似 当 同时含有柚皮甙和橙皮甙时无法实现对柚皮甙和橙皮甙的同时测定或者只能测 定它们的总量 而p i e 玎em o u l v 等采用梯度洗脱测定果汁中的柚皮甙和橙皮 甙含量 费时较长 我们详细研究了采用反相高效液相色诺同时测定不同产地柚 子的柚皮中柚皮甙和橙皮甙的含量的方法 2 1 1 基本原理 澉相色谱过j 芏是指由于样品各组分在两个相对运动 互小相浴阴曲相z 日j 利 用吸附能力 分配系数 离子交换能力 亲和力或分子大小等性质的微小差别经过 连续多次的两相间质量交换 使组分得到分离的过程 这两个相分别为固定相和 流动相 反相色谱是基于溶质 极性流动相和非极性固定相表面f e i l 的疏水效应建 立的一种色谱模式 若组分x 在固定相和移动相中的浓度分别为 x 和 则平衡分配系数k 为 k 黠 呱 分配容量k 舍 其中d 为相比 相对保留汴等 分离度r 甏并 其 为组分保留时间 彬z t 为色谱峰底宽 f 乏 f 是组分相对保留时间 r 鲁 等 熹 2 2 4 a 一惫 l 第一 章椭f 中牛物类蝤酮和果胶的测定力法 i j 究 从式2 2 可知 分离度r 是物质列棚对保留a 分配容量k 和柱效n 的丽数 刚此 在色谱过程中 影响分离度的主要因素有 1 物质对相对保留虬增大a 值能显著地提高分离度 最直接的厅涅 卜 通过改变流动相的组成来实现 但是增加u 值有可能使细分咔 f 内一些 峰分离改善了 而另外一些峰的分离反而变坏了 2 理论塔板数 由于分离度与 n 成正比 增大理论塔板数i j 以使分离度 增加 但是可能会改变其它色谱参数 如增加色谱柱柱长 来提高王91 论 塔板数 但使用长的色谱柱会导致分析时问增长 3 k 值 当k 值处于1 1 0 之间时 能得到最佳的分离度 同时也可使 分离时间不至于过长 4 进样量 样品量对分离度的影响表现在迸样体积和样品溶液中各组分 的总重量 如果以分析为目的 必须保证能获得好的分离度 其次是分 离速度和分离范围 通常是注入较稀的 体积较大的样品溶液 分析时洲即最后一个组分的保留时间t 由于分析时间过长势必导致工作效 率下降 因此 在色谱工作条件优化中分析时问是必须考虑的一个因素 忙1 6 rz 兰 z 照罂鱼 2 3 口一l 七2 从式2 3 可以得知 分析时间是分离度 组分相对保留 分配容量 柱效和流 速的函数 流速增加一倍 分析时间减少将一倍 在反相色谱中 水是常用的流动相弱组分 而甲醇 乙腈和四氢呋喃是常用的 强纽分 一般 当分离组分中含有两个以下氢键作用基团 如一c 0 0 一n i 一o i i 等 时 由于这些基团的氢键作用力差别较火 因而可以用甲醇 水作为流动相构成 2 1 2 主要试剂与仪器 试剂甲醇分析纯 丙酮分析纯 乙醇分析纯 冰乙酸分析纯 柚皮甙和橙皮甙对照品 二次蒸馏水 仪器b t 8 1 0 0 高效液相色谱仪 b t 8 2 0 0u v v i s 检测器 d y n a m i c 混合器 湖南师范大学化学试剂厂 湖南师范大学化学试剂厂 湖南师范大学化学试剂厂 湖南师范大学化学试剂厂 中国药品生物制品检定所 试验室自制 德国b i o t r o n i k 德国b i o t r o n i k 德国b i o t r o n i k 筇 二章枘f t 一物类峨酬和粜胶的测定方法研究 c r 6 a i l 分仪 电子天平 i 本岛冲 e x p i o r c r 1 1 a u s 色谱柱为p b o n d 印f d k c 8 柱 2 5 0 4 6 m n l 5 m 7 5 6 m c 紫外可见分光光度计上海第三二分析仪器厂 2 13 试验方法 2 1 3 1 标 佳溶液的配制 精密称取柚皮甙2 5 0 m g 和橙皮甙l2 5 m g 用甲醇超声溶解并定容至l o m l 棕色容量瓶中 配成o 2 5 瞻 一柚皮甙和0 1 2 5 9 一橙皮甙的混合标准溶液 低 温保存 2 1 3 2 柚皮甙和橙皮甙的反相高效液相色谱测定 本试验采用h p l c 法分析样品中柚皮甙和橙皮甙的含量 分析柱尺寸为 2 5 0 4 6 i d l n m 柱填料为c 1 8 5 um 选择合适的流动相及流速来实现柚 皮甙和橙皮甙的分离 流动相在分析前超声脱气1 5 分钟 检测器检测波长为 2 8 3 n m 根据出峰时间对柚皮甙和橙皮甙进行定性 通过对峰面积的积分来对组 分进行定量分析 2 14 结果与讨论 2 14 1 固定相对分析的影响 烷基键合相填料是目前在反相色谱中广泛应用的色谱固定相 十八硅烷c o d s 和辛基硅烷c e 是试验室常用的两种柱填料 由于c 填料的键合碳链l 受度 c 较的要短 在相同的流动相下 得到的色谱峰形较差 分析效果不佳 c 柱 柱效明显高于c 8 柱 本试验选用c 作为色谱柱固定相 21 4 2 流动相对分离效果的影响 反相色谱一般以水作为基础溶剂 为了改善分离效果 还在水中加入一定量 的可以与水互溶的有机溶剂 并通过改变有机溶剂的量来调节流动相的强度 从 而选择合适的k 和a 值 甲醇一水流动相系统和乙腈一水流动相系统是反相色谱 中最常用的流动相系统 由于腈价格较贵 且毒性较大 考虑到该系统在以后分 讹一章枘j 二 l 三物类黄酮羊 果胶的测定 j 法1 j j 究 析一l 经常使用 而选用甲醇一水流动十 求进行研究 流动相甲醇一水配比试验发现 引邶g 浓度小于3 6 时2 h 内无法将柚皮甙和 橙皮1 1 1 从固定相上沈脱 0 0 a b u0 0 o 叱 世 缸 隶 图2 1甲醇浓度对柚皮武和橙皮甙色谱峰分离度影响 保留时间 m i n 图2 23 7 的甲醇水溶液时色谱图图2 33 8 甲醇水溶液时色谱图 a b u 图2 4 流动相为3 9 甲醇时色谱图图2 5 流动相为4 0 甲醇时色谱图 l 一柚皮甙色谱峰 2 一橙皮甙色谱峰 从图2 一l 2 2 2 3 2 4 2 5 中可以看出以3 8 的甲醇水溶液作流动相柚皮 甙和橙皮甙色谱峰分离度较好 分离度l 可以达到1 4 5 1 4 o 纠