大学设计方案开题报告书

1、吉首大学本科生毕业论文开题报告书题目名称 不同条件下几种植物种子含油量测定及其成分分析学生姓名 欧阳姝敏 学号20064192014学 院生物资源与环境科学学院专业年级06级植物科学与技术指导教师陈功锡职称填写时间2010年1月15日吉首大学生物资源与环境科学学院2010年1月一、选题的依据：1、本选题的理论、实际意义泡花树,Meliosma cuneifolia Franch,别名灵寿茨、降龙木，清风藤科泡花树属，以 根皮入药。四季可采，晒干或鲜用。落叶灌木或小乔木，高4-6 m。枝直立，灰褐色。叶互生，具短柄，倒卵形，长7-15 cm，宽3-7 cm，先端锐尖或渐尖，基部楔形，边缘有波状锯

2、 齿，上面无毛，下面脉腋有簇生毛。圆锥花序顶生，花序轴被锈色短柔毛；花小，黄白色， 径6 mm。核果球形，直径5 mm，成熟时黑色。花期7月。果期9月。生于高山山坡或沟边杂 木林中。分布陕西、河南、江西、湖北、湖南、四川、云南等省。利水，解毒。用于水肿， 腹水；外用治痈疖肿毒，毒蛇咬伤。红枝柴，Meliosma oldhamii，清风藤科，落叶乔木，高达20 m。叶为单数羽状复叶， 连柄长15-30cm；小叶7-15 mm,薄纸质，卵状椭圆形至披针状椭圆形，长 5-10 cm，宽1.5-3 cm，边缘有疏而锐尖的小锯齿，两面疏生稍紧贴的柔毛，侧脉7-8对；小叶柄长2-4 mm。圆锥花序顶生，直

3、立，长和宽为15-30 cm,有褐色短柔毛。花小，白色，长 2.5-3 mm；花 柄长1-1.5 mm；萼片5,卵状椭圆形；花瓣5,外面3片较大；雄蕊5, 3枚退化；子房有黄色 粗毛。核果球形，直径3-4 mm,黑色。分布于长江流域各省和台湾；朝鲜南部也有。多生 长于湿润山地林间。种子油可制润滑油；木材坚硬，可作车辆等。篦子三尖杉，Cephalotaxus oliveri,三尖杉科，常绿灌木。叶条形，螺旋着生，排成 二列，紧密，质硬，通常中部以上向上微弯，长 1.5-3.2 cm,宽3-4.5 mm,先端微急尖，基 部截形或心脏状截形，近无柄，下延部分之间有明显沟纹，上面微凸，中脉微明显或仅中

4、 下部明显，下面有两条白色气孔带。雄球花 6-7聚生成头状，直径约9 mm,梗长约4 mm ； 雌球花由数对交互对生的苞片组成，有长梗，每苞片腹面基部生2胚珠。种子倒卵圆形或卵圆形，长约2.7 cm,直径1.8 cm。种子核果状，通常单生或2-5个簇生梗端，卵圆形或近球 形，长约1.8-2.2 cm,直径1.2-1.8 cm,顶端中央有小凸尖；成熟时假种皮淡褐红色或紫红色。 篦子三尖杉果实成熟为10月中旬。当果实的假种皮由绿色转变为淡褐色或淡红色并有微裂 时，就及时采集，置于室内阴凉通风处，堆沤 3-4 d,厚度为10-15 cm,并每天翻动1-2次， 待外种皮变黑变软时，放入清水中浸泡24

5、h,搓去假种皮，去掉浮子，淘洗干净，得净种。分部于湖北西部、湖南西部、四川东南部及峨眉山、贵州、云南东南部和广东（仁化）；超声波是频率大于20 kHz声波，具有波动与能量双重属性，其振动可产生并传递强 大能量，使物质中分子产生极大加速度。由于大能量超声波作用，媒质粒子将处于约为其 重力104倍的加速度交替周期波动，波的压缩和稀疏作用使媒质被撕裂形成很多空穴，这些小空穴瞬间生成、生长、崩溃，会产生高达几千个大气压瞬时压力，即成为空化现象。空 化使界面扩散层上分子扩散加剧，在油脂提取中加快油脂渗出速度。另外，超声波的许多 次级效应如热效应、乳化、扩散、击碎、化学效应、生物效应、凝聚效应等也能加速油

6、脂 成分在溶剂中的扩散释放，促进油脂成分充分与溶剂混合，有利于提取，提高出油率。意义：能源是现代社会赖以生存和发展的重要物质基础。地球上蕴藏的可开发利用的 煤和石油等化石能源将在约200年内耗竭，天然气按储采比也只能使用60年左右。世界已探 明的石油剩余可开采储量为1.1 X011 t，待开发储量约为6.0沐O10 t，中国只有2.503采09 t，这 说明我国石油储量十分有限。目前，原油和石油产品在我国第一次能源生产和终端能源消 费中均占20%以上，而且近年来一直呈上升趋势。2005年我国原油需求量已超过2.9为08 t， 而其中进口量就占40%,这对我国石油安全是严重的挑战 。因此，能源短

7、缺问题将长期困 扰人类社会的发展，寻找新型能源已迫在眉睫。生物柴油不仅与矿物柴油有着相似的燃烧与动力特性，而且对发动机的腐蚀性远小于 矿物柴油，其储存安全性比矿物柴油高，无须改变现有柴油发动机的结构，就可以将矿物 柴油与生物柴油以一定比例混合后使用。此外，作为一种可再生的生物能源，生物柴油具 有取之不尽、用之不竭的特点。生物柴油还具有矿物柴油所没有的环境友好特性，主要表 现在：不含硫，燃烧基本不产生氧化硫，因此不会导致酸雨；分子中含有氧，有助于完全 燃烧，能有效降低尾气中油烟、一氧化碳和碳氢化合物的浓度；燃烧产生的二氧化碳与其 生长吸收的二氧化碳相等，不会加剧温室效应；不含苯及其他芳香族化合物

8、，不易挥发， 很容易生物降解，从而避免了对土壤和水体的污染，对人体无害5。基于以上优点，生物柴油可替代燃料油用于载重运输机车、农用柴油机、发电、供暖 以及替代矿物油提炼某些重要的化合物，具有广阔发展前景。而植物资源则是发展生物柴 油的首选资源，因此发掘出新的能提炼生物柴油的植物资源具有重大的研究价值。本研究考察泡花树、红枝柴、篦子三尖杉、华榛四种植物的种子在超声提取法下的油脂最佳提取工艺参数，为商业化生产提供理论依据。使用气相色谱-质谱（GC-MS）联用技近年来新研究开发的植物油脂提取工艺还有水代法、水酶法、反胶束萃取技术、超临界C02萃取法、超声波处理法等。水代法主要用于小磨香油的生产。水代

9、法提油的工艺有很多优点：提取的油脂品质 好，尤其是以芝麻为原料的小磨香油；提取油脂工艺设备简单，同时能源消耗少；还有就 是水代法以水作为溶剂，没有燃爆的危险，不会污染环境，并且可同时分离油和蛋白质。 但主要缺点为出油率低于传统浸出法，在浸提过程中易污染微生物。水酶法提油是一种较新的油脂与蛋白质分离的方法，它将酶制剂应用于油脂分离， 通过对油料细胞壁的机械破碎作用和酶的降解作用提高油脂的提取率，国外在这方面的研 究较早，1983年Full brook等人用蛋白水解酶和对细胞壁有降解作用的酶从西瓜籽、大豆和 菜籽中制取油脂和蛋白质，大豆油回收率可达 90%,菜籽油为70%-72%; 1986年Mc

10、GIone 等人用聚半乳糖醛酸酶、a-淀粉酶和蛋白酶提取椰子油，油脂收率为 74%-80%; 1988年 Sosulsk对Canola油料进行酶解预处理后再进行己烷浸出，可明显缩短浸出时间，提高浸出 效率；1993年 Sosulski等人对Canola油料先进行酶处理后再进行压榨，未经酶处理的 Ca nola 压榨出油率仅为72%，经过酶处理后可达90%-93%; 1996年CheMan等人用纤维素酶、a-淀 粉酶、聚半乳糖醛酸酶和蛋白酶对椰子进行水酶法提油，油脂收率为73.8%。国内王瑛瑶、王璋等进行了水酶法提取花生蛋白质和花生油的研究。国内的对用反胶束系统萃取分离植物油脂和植物蛋白质也作了

11、一些研究9:程世贤等人用反胶团提取大豆中的蛋白质和豆油，结果表明大豆蛋白质的萃取率最咼达96.9%，豆油的萃取率为90.5%;陈复生、赵俊庭等人用反胶束体系进行了萃取花生蛋白和花生油的研究， 得出了用反胶束体系同时萃取植物油脂和植物蛋白是可行的结沦，并得出了最佳工艺参数；陈复生等人对经反胶束萃取法得到的豆油脂肪酸成分与常用的溶剂萃取法进行了比较。近三十年来，国外在超临界CO2萃取植物油脂的基础理论研究和应用开发上都取得了 一定的进展。对超临界CO2提取大豆油、小麦胚芽油、玉米胚芽油、棉籽油、葵花籽油、 红花籽油等都做了系统的研究，制造出容积超过 10000L的提取装置，并在特种油脂方面己 有工

12、业化生产。我国对超临界流体萃取的应用研究 10主要集中在食品、香料、中草药、色 素等的精制和提纯，例如：超临界 CO2萃取大豆油、小麦胚芽油、玉米胚芽油、棉籽油、葵花籽油、红花籽油、葡萄籽油等种子油脂；超临界 CO2萃取薄荷醇、茉莉精油、桂花精油脂的品质。用气-质联用仪分析表明，超声强化提取对核桃仁油中脂肪酸的组成有一定影 响，超声强化条件下总不饱和脂肪酸的相对含量有所提高。又有报道13中提取花生油，若用频率为400 kHz、强度为6.5-62 W/cm2的超声波，可使花生油的产量增加2.76咅。用超声 技术提取葵花籽油，油脂产量提高27%-28%。用乙醇提取棉籽油，用强度为1.39 W/cm

13、2的 超声波处理后，在1h内提取的油量，种子相同时，比不用超声时提高了 8.3倍。张丽14等人 应用超声波法辅助浸提核桃油，在单因素实验的基础上，通过Box-Benhnken中心组合实验， 确定了超声波辅助提取核桃油的最佳工艺条件，核桃油提取率达到61.91%。3、实验方案设计依据a. 材料选择：经过对文献的大量查阅和筛选整理，目前国内外对泡花树、红枝柴、篦 子三尖杉、华榛四种植物的研究主要集中在植物分类学、生态学和生理学上，尚无以上述 四种植物的果实为原料提取油脂的报道。该选题紧扣湘西的资源开发，具有很强的实际价 值，理论意义较强，并可为生产实践提供参考。b. 实验方法的选择：与索氏萃取相比

14、，超声波萃取技术主要优点有：成穴作用增强了系统的极性，这些都会提高萃取效率，使之达到或超过索氏萃取的效率；超声波萃取允许添加共萃取剂，以进一步增大液相的极性； 适合不耐热的目标成分的萃取；操作 时间比索氏萃取短。超声波萃取技术优于超临界流体萃取主要有两方面：仪器设备简单，萃取成本低得多；可提取很多化合物，无论其极性如何，因为超声波可用任何一种溶剂。 超临界流体萃取事实上只能用CO2作萃取剂，因此仅适合非极性物质的萃取。超声波萃取 优于微波辅助萃取体现在：在某些情况下，比微波辅助萃取速度快；酸消解中，超声波萃取比常规微波辅助萃取安全； 多数情况下，超声波萃取操作步骤少，萃取过程简单， 不易对萃取

15、物造成污染。基于以上分析，本课题选用超声波提取法萃取油脂。c. 实验条件选择：浸提常用的有机溶剂有乙醚、乙醇、石油醚（沸程有30-60 C和60-90 C ）等。乙醚因其沸点太低，为34.5 C,易挥发，造成大气污染，而且温度过低也影 响油脂的提取率。另外乙醇中含有少量的水分。用沸程30-60 C的石油醚，在提取的过程中， 易造成其容易挥发，而在提取的过程中难免用提高溶剂温度的办法来缩短浸提时间，以降低成本和提高生产效率。此外，溶剂极性越大，提取出的油脂杂质越多。所以，我们选用 沸程60-90 C石油醚、正丁醇（bp： 118 C）、正己烷（bp： 69 C）作为浸提的溶剂。二、研究内容1、先

16、用传统油脂提取方法对泡花树、红枝柴、篦子三尖杉、华榛四种植物的种子进行 油脂提取，经过初检选取含油量最高的种子作为研究对象。2、以油脂产率作为考察指标，用超声波提取法比较不同超声强度、提取时间、溶剂种 类、料液比四个因素对果实出油率的影响，先进行单因素试验，根据单因素实验得出的各 项最优条件，进行正交试验，找到最佳提取条件。3、用气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术对脂肪酸成分及含量进行比较、分析，并进行 应用性评价。三、进程安排和米取的主要措施2010年1月10-12 日，搜集国内外植物油脂提取相关文献资料， 并进行充分消化吸收, 规划课题实施步骤。2010年1月13-15日，设计实验方案，

17、撰写开题报告。2010年1月16日起提交开题报告给指导老师审批，并进一步修改优化实验方案。2010年1月18日起全面开展实验工作。2010年3月-4月，保存提取产品，整理实验数据，撰写研究论文，准备毕业答辩。2010年5月，提交毕业论文，进行毕业答辩。四、研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析1、研究方法2、技术路线种子 粉碎本研究选用白云山区泡花树、红枝柴、篦子三尖杉、华榛四种植物的种子作为试验材 料，以油脂产率作为考察指标，先用传统油脂提取方法进行油脂初检，选取含油量最高的 种子进行下一步研究。用超声波提取法比较不同超声强度、提取时间、溶剂种类、料液比 四个因素对出油率的影响，先进行单因

18、素试验，根据单因素实验得出的各项最优条件，进 行正交试验，找到最佳提取条件，从而确定油脂提取的最佳工艺流程及其工艺参数，为商 业化生产提供理论依据。使用气相色谱-质谱 （GC-MS）联用技术对脂肪酸成分及含量进行 比较、分析，目的在于为这四种植物果实的开发利用提供科学依据。粉末超声波处理.提取液回收溶剂.样品 离心分离干燥GC-MS 检测一数据处理、讨论分析得出结论、评价3、实验方案3.1材料、仪器与试剂1）材料：于湘西白云山采得泡花树、红枝柴、篦子三尖杉、华榛四种植物的种子，经干燥粉碎备用。2） 仪器：数显鼓风干燥箱、万能粉碎机、电子天平、超声波清洗仪、气相色谱-质谱联用仪、旋转蒸发仪、恒温

19、水浴锅、离心机、10 mL具塞试管、1 mL、2 mL移液管、滴管、 100 mL量筒、100 mL烧杯、称量瓶3）试剂：石油醚（沸程 60-90 C）4000 mL、正己烷 4000 mL、正丁醇 4000 mL、200 mL5%氢氧化钾-甲醇溶液、200 mL14%三氟化硼-甲醇溶液：均为分析纯3.2实验方法X100%。比较油脂之差不超过0.001 g,按下式计算油脂提取率：脂肪/%=样品质量（g）1）油脂初检：准确称取泡花树、红枝柴、篦子三尖杉、华榛四种植物种子粉末各10 g, 加入70 mL石油醚浸泡12 h,根据传统超声波最佳提取条件在超声强度 250 W,温度50 C， 料液比为1

20、 : 7,提取40 min。处理结束后，在4000 r/min下离心10 min,吸取上层提取液用 旋转蒸发仪回收溶剂，然后将提取物放入（105±） C的鼓风干燥箱中，烘至前后2次重量 提取物质量（g）按表1分别加入相应溶剂70 mL,浸泡12 h,在超声强度250 W,温度50 C下提取40 min,计算油脂提取率。表1不同溶剂对油脂提取率的影响溶剂种类石油醚正己烷正丁醇提取率/%选取表1中最佳提取率的相应溶剂，其他条件不变，按表2的不同料液比进行超声处理, 计算油脂提取率。表2不同料液比对油脂提取率的影响料液比(g:ml)1： 51： 71： 9提取率/%选取表1、表2中最佳溶剂

21、和料液比，其他条件不变，按表3的不同提取时间进行超声处 理，计算油脂提取率。表3不同提取时间对油脂提取率的影响提取时间/min203040提取率/%选取表1、表2、表3中最佳溶剂、料液比、提取时间，其他条件不变，按表 4的不同超 声强度进行处理，计算油脂提取率。表4不同超声强度对油脂提取率的影响提取率/%综合以上单因素试验，分析各因素对油脂提取率的影响大小，进行正交试验。准确称取某一种植物种子粉末10 g,按表5中的溶剂种类和料液比加入相应试剂，常温 浸泡12 h。选取溶剂A(A1石油醚、A2正己烷、A3正丁醇)、料液比(B)、提取时间(C)、 超声强度(D)作为考察因素，以油脂产率作为考察指

22、标，每个因素拟3个水平，选用L9(34)表5超声波提取油脂正交试验试验号溶剂(A)料液比(B)/©ml)提取时间(C)/min超声强度(D)/(W)提取率/%11石油醚1(1: 5)1(20)1(200)21石油醚2(1： 7)2(30)2(250)31石油醚3(1: 9)3(40)3(300)42正己烷1(1: 5)2(30)3(300)52正己烷2(1： 7)3(40)1(200)62正己烷3(1: 9)1(20)2(250)73(40)2(250)3止丁醇1(1: 5)81(20)3(300)3止丁醇2(1： 7)92(30)1(200)3止丁醇3(1: 9)KiK2K3XiX

23、2X3R注：K :各因素的三个值相加之和；X : K值的平均值；R: Xmax-Xmin ;表示4个因素的影响程度。3) 油脂样品甲酯化15:取2滴油于10 mL具塞试管中，加入2.0 mL5%氢氧化钾-甲醇 溶液，摇匀，于60 C恒温水浴30 min,冷却至室温后，加入1.0 mL14%三氟化硼-甲醇溶液， 摇匀，于60 C恒温水浴3 min，冷却至室温，加入2 mL正己烷，摇匀，静置，取其上层溶 液用于脂肪酸分析。4) 脂肪酸的气相色谱质谱联用分析16:气相色谱条件：色谱柱为AG-5石英毛细管 柱，载气为高纯氦气；气化室温度为260 C ；柱温100-260 C，升温程序从100 C以10

24、 C /min 达到150C，再以15 C /min升温到260 °C。质谱条件：质谱电离方式为EI，电离电压为70 eV;发射电流0.25 mA，倍增器电压1300 V，离子源温度为220 C，扫描周期为1 s。数据处理及质谱检索：甲酯化样品经气相色谱质谱分析。所得各组分峰的质谱数据运田甘1T和建臨白斜出各穩去 菲丢昭棕港圉建出各務対 晶肯対街建I窿田面禾口I口一砂汪出本研究所要用到的泡花树、红枝柴、篦子三尖杉、华榛四种植物的种子均可在湘西的 白云山区采集，已于果实成熟时期采集、晾干，并保存好，可直接取用。在提出本课题之 前，已经对以上四种植物及植物油脂提取方面的相关文献进行了全面搜集，在对文献资料 进行消化吸收的基础上，初步形成了用超声波提取法提取油脂并用气-质联用技术对脂肪酸