黄精多糖低共熔溶剂提取工艺和特性研究及应用

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黄精是百合科黄精属多年生草本植物的干燥根茎,其味甘性平,具有健脾润肺、补肾益气等功效,是传统的药食同源性中药材。黄精多糖是黄精中的主要活性及组成成分,但黄精多糖的传统提取方法提取率低且耗时。低共熔溶剂是一种新型、绿色溶剂,具有溶解能力强以及良好的生物可降解性等优点,现已广泛用于多酚类、生物碱类、多糖类等活性物质的提取。本论文旨在研究黄精多糖低共熔溶剂法提取工艺,同时比较低共熔溶剂法与热水浸提法两种方式提取的黄精多糖在理化性质、生物活性以及结构方面的异同,最后还研究了黄精多糖对发酵酸奶品质及抗氧化活性的影响。主要研究结果如下:(1)筛选确定了氯化胆碱-1,4-丁二醇体系作为黄精多糖萃取剂,考察了氯化胆碱与1,4-丁二醇的摩尔比、溶剂含水量、液料比、提取温度和提取时间5个单因素对黄精多糖提取率的影响。采用响应面分析法对提取时间、提取温度以及含水量进行优化,得出低共熔溶剂法提取黄精多糖最优工艺参数:含水量为32%,提取时间为48 min,提取温度为89℃,以及氯化胆碱与1,4-丁二醇的摩尔比为1:4,液料比为40:1(m L/g),在上述条件下,黄精多糖的实际提取率与预测值接近,为(33.81±0.36)%,约为热水浸提法的4倍。(2)低共熔溶剂提取的黄精多糖(DPs P)的ABTS、DPPH自由基清除能力、Fe3+还原能力(FRAP)、氧自由基吸收能力(ORAC)以及抗糖基化能力均显著大于热水浸提法提取的黄精多糖(WPs P)。DPs P具有良好的乳化活性,在黄精多糖浓度为6mg/m L时,DPs P乳化活性达0.762A,而WPs P只有0.403A。静态流变学性质表明DPs P与WPs P的表观黏度随剪切速率的增加而降低,表现为典型的非牛顿流体性质。DPs P与WPs P的表观黏度都具有明显的浓度依赖性,酸性或碱性条件都会使DPs P表观黏度增大,而WPs P则无论是酸性还是碱性条件都会使其表观黏度减小。WPs P的吸热焓值为171.80 J/g显著大于DPs P(128.30 J/g),这表明WPs P的热稳定性高于DPs P。FTIR结果表明,DPs P与WPs P均有典型的多糖特征吸收峰,属于酸性吡喃糖且结构中都含有α和β-糖苷键。(3)采用凝胶纯化系统对DPs P和WPs P进行分离纯化,分别得到两种方法提取的黄精多糖的3个组分(DPs P-A、DPs P-B、DPs P-C和WPs P-A、WPs P-B、WPs P-C),DPs P-A、DPs P-C与WPs P-A、WPs P-C是均一多糖,分子量分别是699031、7478 Da和7440、6935 Da,而DPs P-B与WPs P-B为杂多糖。DPs P-A与DPs P-B由阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖以及半乳糖4种单糖组成,WPs P-A与WPs P-B由甘露糖、葡萄糖以及半乳糖3种单糖组成,DPs P-C和WPs P-C均由甘露糖与葡萄糖组成。FTIR试验表明,6个组分黄精多糖均有多糖特征吸收峰,基本属于酸性吡喃糖。NMR试验表明,DPs P-B与WPs P-A均为吡喃糖,含有半乳糖与糖醛酸,DPs P-B的糖苷键类型主要为β型,WPs P-A糖苷键类型有α与β型。(4)添加DPs P与WPs P对酸奶的感官品质、p H与滴定酸度均无显著影响,但会降低酸奶的持水力、增大酸奶乳清析出率。酸奶的质构特性结果表明,添加WPs P后的酸奶相比未添加多糖的酸奶质构指标(硬度、浓稠度、粘结性、内聚力)均有所下降,添加DPs P对酸奶的硬度与浓稠度无显著影响,对酸奶的粘结性和内聚力分别有增大和降低的作用。添加DPs P能增大酸奶的粘结性,说明DPs P在一定程度上能增加酸奶的黏度。由DPPH、ABTS、FRAP 3种方法测定酸奶的抗氧化活性,结果表明,添加黄精多糖的酸奶抗氧化活性强于未添加多糖的酸奶,并且添加DPs P的酸奶抗氧化活性强于添加WPs P的酸奶,与黄精多糖的抗氧化活性研究结果一致。
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