论文部分内容阅读
菠萝蜜是我国南方典型的热带果品之一,含有丰富的蛋白质、糖类、矿物质、维生素等人体所需的营养物质,素有“热带珍果”之称。其果实硕大,果皮、果腱等不可食部分几乎占全果质量的二分之一,在其生产加工过程中会产生大量的果皮废弃物,造成极大的资源浪费。因此,研究菠萝蜜果皮的深加工及利用是提高果品副产物的综合利用率及其经济效益的必要途径。黄酮类化合物作为次级代谢产物广泛存在于自然界中,大量研究表明,黄酮具有抗氧化、抗菌消炎、改善血液循环等功效,作为天然色素、天然抗氧化剂、抗菌剂等已广泛应用于食品工业、药物、化妆品等行业。本研究通过对菠萝蜜果皮中黄酮物质的提取、分离纯化及其体外抗氧化性研究,以期为菠萝蜜的研究和开发提供一个更广阔的途径,为以菠萝蜜果皮为物料基础的天然抗氧化剂应用奠定理论基础,提供技术参考。本论文以菠萝蜜果皮为试材,通过单因素和响应面试验优化菠萝蜜果皮黄酮的超声波辅助提取工艺,获得黄酮得率较高的粗提液,对粗提液通过乙酸乙酯-水萃取分级,采用大孔树脂和硅胶柱层析法分别分离纯化两相中的黄酮物质,并通过紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振波谱等方法鉴定两相中纯化产物的结构,采用DPPH、OH自由基清除率、还原力等方法对其进行体外抗氧化活性评价,其具体研究结果如下:(1)采用超声波辅助溶剂法提取菠萝蜜果皮黄酮,考察溶剂浓度、料液比、提取温度、超声时间和超声功率等单因素对黄酮提取率的影响,并通过响应面法优化提取工艺。结果表明,各因素对黄酮提取率影响程度大小为:溶剂浓度>料液比>超声时间>提取温度>超声功率,优化得到最佳提取工艺为:丙酮浓度61%,料液比1:25,提取时间24min,提取温度45℃,超声功率300W。在此条件下进行验证试验,黄酮提取率为6.9213%,与理论预测值的相对误差为1.55%。(2)采用大孔树脂纯化菠萝蜜果皮粗提液水相总黄酮,从6种极性不同的大孔吸附树脂中筛选出NKA树脂作为最佳的纯化树脂,进一步考察树脂性能,优化纯化工艺。结果表明,NKA为快速平衡型树脂,柱层析最佳上样浓度为0.90mg/mL、上样体积为200mL、洗脱剂用量为120mL、水洗剂用量为200mL;通过单因素和正交试验,得到最佳纯化工艺为:上样流速和洗脱流速都为4m/min,上样pH=4,以70%乙醇洗脱,此条件下,可获得高达96.02%黄酮回收率;对比过柱前后的样品纯度可知,经NKA树脂纯化后,黄酮的纯度由原来的16.74%提高到84.42%,提高了5.04倍,综上说明NKA树脂对菠萝蜜果皮水相黄酮富集纯化效果显著。(3)采用硅胶柱层析分离纯化菠萝蜜果皮乙酸乙酯相总黄酮,干法上柱,经TLC筛选出石油醚-乙酸乙酯为洗脱剂体系,分别以石油醚:乙酸乙酯10:1~5:1~2:1~1:1~1:0梯度洗脱,分离得到A、B、C、D、E五个洗脱流分;经TLC点板和液相分析发现,乙酸乙酯相中低极性目标组分存在于A、B、C流分中,而乙酸乙酯相中的黄酮物质含量较低,种类较多,分散在D、E流分中。通过液相进一步制备和收集,从A、B、C流分中分离得到纯化产物I、II,在D、E流分中分离得到纯化产物III、IV、V、VI。(4)采用颜色反应、紫外、红外光谱、高效液相色谱质谱联用、核磁共振波谱等方法分析和推测菠萝蜜果皮水相中纯化产物的分子结构,结果表明,水相中黄酮物质可能的分子结构骨架是:以7,4’,5’-三羟基黄烷醇为单元聚合并连接β-D-半乳糖-O-α-L-鼠李糖苷的寡聚黄烷醇苷类化合物,相对分子量为866.1966,可能的分子式为C45H38O18,不饱和度为27,由于分子量较大,结构复杂、产物极性大等原因核磁共振波谱信号不佳,还有待进一步研究具体结构;采用NMR和MS分析乙酸乙酯相中纯化产物的结构,结果表明A、B、C流分获得的纯化产物I、II分别为棕榈酸(C16H32O2)和邻苯二甲酸二丁酯(C16H22O4),二者为乙酸乙酯相中低极性物质的主要成分,而纯化产物III、IV、V、VI经TLC检测为黄酮类物质,但由于含量较低、种类复杂等原因,在反复过柱和制备纯化的过程中,单体纯化产物得率极低,尚不足以确定出具体结构,还有待进一步优化分离纯化方法,以便获得足量可解析结构的纯化产物。(5)研究了提取条件对菠萝蜜果皮黄酮体外抗氧化活性的影响,结果表明,当提取溶剂为60%丙酮、温度为45℃、料液比为1:25,超声时间为20min,超声功率为300W时,菠萝蜜果皮黄酮提取液的抗氧化能力较好;以Vc和BHT两种常见抗氧化剂为对照,比较粗提液、Vc溶液和BHT的DPPH、OH自由基清除率IC50值和还原能力,得出抗氧化活性大小为:粗提液>Vc溶液>BHT;对比经NKA树脂纯化前后的水相总黄酮的体外抗氧化活性,结果显示随黄酮纯度的提高,体外抗氧化活性随之提高;本研究还比较了粗提液萃取两相的体外抗氧化能力,以初步探索菠萝蜜果皮中抗氧化活性物质的分布,结果表明水相的DPPH、OH自由基清除能力和还原能力均远高于乙酸乙酯相,因此菠萝蜜果皮提取物的抗氧化活性物质主要分布在水相中。