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苦荞壳中黄酮提取工艺的研究



全 文 :!#$%$ &%’ ($)%*+*,- *. /**’ #%’0123-
!!#$食品工业科技
荞麦是一种适于在冷凉气候下生长的短季蓼科
!#$%&#’()*(*+ 作物,植物分类学上主要有苦荞
!!#$%&’()* ’’+,-() !,-’’+ .(*’)/+和甜荞 !!*
./-(0.1’() 0#*’)/+二个食用品种。荞麦富含高生物
价的蛋白质、维生素、矿质元素等,最为重要的是含
有极为丰富的生物活性成分1黄酮类化合物,尤其是
苦荞,其黄酮含量较高,比甜荞高 234233 倍,这是其
它谷类粮食所不具有的,是黄酮的重要膳食来源。
目前,荞麦黄酮的提取方法有热水提取、有机溶
剂提取、碱性水或碱性稀醇提取及酶法。壳是苦荞制
粉过程中的副产物,其中富含黄酮(芦丁是其主要成
分),可作为黄酮(芦丁)的重要材料来源。但研究表
明,苦荞中含有高活性的芦丁降解酶,黄酮提取过程
中会造成芦丁降解。本文研究了不同浓度乙醇条件
下的酶活性,利用正交实验优化了苦荞壳中黄酮的
提取工艺,其结果为工业上大规模生产苦荞黄酮提
供了理论依据,对于充分、合理开发利用苦荞资源具
有重要意义。
% 材料与方法
%#% 实验材料
苦荞麦籽粒 含水量 25678,购自四川西昌,经
西德 9:(;(’<*:1==3>33 型磨粉机碾磨、筛分后,得
壳、麸皮和全粉三部分。2?& 籽粒得粉 365>?&,壳
36@3?&,麸皮 3632?&;芦丁 生化试剂,上海试剂二
厂。
%#! 苦荞麦壳中黄酮的提取工艺研究
以黄酮提取率及芦丁保存率为考察指标,准确
称取 367& 苦荞壳,加入定量不同浓度的乙醇溶液,于
不同提取条件下提取(表 2),定时取出样品,过滤后
用相应浓度的乙醇溶液定容至 >7A$,滤液于 =3B水
浴中灭酶 367/,取出冷却后待测定。
%#& 测定方法
26@62 总黄酮含量的测定 移取定量样品液于 23A$
容量瓶中,以 28 C$D$@ 定容至刻度线;于 E>3’A 波
长处进行比色测定,试剂空白为参比。
26@6> 芦丁的测定 荞麦黄酮提取液经 36E7!A 微
孔滤膜过滤后,直接进样分析。
FG C&-$*’H 2233 高效液相色谱仪,色谱柱:
F%*:I-$ JKL !E65M233AA,7!A+,可变波长检测器
!NOK+,波长 @7E’A。流动相 C:578甲醇!含 3678乙
酸+,流动相 9:超纯水!含 3678乙酸+,洗脱条件如表
>,流速 P36=A$ Q A-’;进样量 P 7!$,23A-’ 内完成样品
分析。以芦丁为标样,峰面积外标法定量分析。
26@6@ 芦丁降解酶在不同乙醇浓度下的活性
26@6@62 粗酶液的制备 苦荞外层粉 >7&,加 >33A$
363>A#$ Q , F763 的醋酸缓冲液在 EB进行 2/ 的搅
拌提取,过滤后,滤液中加入硫酸铵使达到 =38的饱
和度,在 EB静置过夜,再经低温高速离心机 !日立
LDR>39D型+ 23333: Q A-’离心 @3A-’,得到的沉淀用
73A$ 363>A#$ Q , F763 醋酸缓冲液溶解后放入透析
袋!=33342>S3330O+,EB条件下蒸馏水透析,其间换
7次蒸馏水,制得粗酶液,测定酶活前稀释 E倍。
26@6@6> 不同浓度的乙醇对酶活的影响 称取 23A&
芦丁于 23A$ 容量瓶中,分别加 3、2、267、>、@、E、7、5、
T、=、23A$ 乙醇,混匀、溶解,最后以 363>A#$ Q , F763
醋酸缓冲液定容,作为底物液。移取 36@A$底物液,加
362A$粗酶液,73B下准确反应 @A-’ 后,用 267A$ 乙
醇中止反应。反应液经 36E7!A的微孔滤膜过滤后进
行高效液相色谱测定,进样量 23!$,FG,D 条件同芦
丁的测定。将 2A-’内降解 2!A#$芦丁或生成 2!A#$
摘 要 研究了芦丁降解酶在不同浓度乙醇中的活性,并利用正
交实验优化了苦荞壳中黄酮的提取工艺,最佳条件为:用
!倍原料重的 #$乙醇溶液,在 %&条件下提取 ’(。
关键词 苦荞 黄酮 芦丁 芦丁降解酶
中图分类号:UL>326> 文献标识码:C
文 章 编 号 :233>13@35(>33>)3=133E313E
)江南大学,无锡 ’*+!,- 徐宝才 丁霄霖
收稿日期:>33>13@13E
作者简介:徐宝才)*.%!/-,男,食品科学与工程专业博士生,研究方
向:天然药食科学与技术。
工艺技术 工艺技术
苦荞壳中黄酮提取工艺的研究

DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2002.08.018
!!#$
! #$%&’( $)’%**%
食品工业科技
工艺技术 工艺技术
槲皮素所需的芦丁降解酶的酶量定义为一个酶活力
单位!#$。芦丁降解酶粗酶液蛋白质含量的测定采用
微量凯氏定氮法。
%&%&%& 反应生成物的分析 按 %&%&%’ 方法反应
’(后,)*+水浴中减压蒸干反应溶液,加 *%’,- 蒸馏
水溶解,滤膜过滤后进行 ./01 分析。分析条件:
./** ./01 仪,2.’ 柱 !)%345,,6 5!,$,示差检
测器 !789$,:*;乙腈为洗脱液,流速:,- < ,=>,进样
量 ’*!-。
%&%&%) 芦丁降解酶在不同浓度乙醇中的稳定性 取
,- 粗酶液,分别加 ’%),- &*;、5*;、:*;乙醇的
*%*’,?- < 0 @.5%*的醋酸缓冲液,混匀后于 ’5、5*、A*+
下保温 (,加入 *%3,-底物液 5*+反应 &,=>,3,-乙醇
中止反应,测酶活。进样量 *!-。
%&%) 苦荞壳黄酮的测定 准确称取 *%5B 苦荞壳,
加 5,- :*;乙醇溶液,在 A*+条件下浸提 ’(,过滤
后定容至 ’5,-。移取 *%’,-提取液,以 ;C-1-&定容
至 5,-6比色测定。
! 结果与讨论
!#% 苦荞麦壳中黄酮的提取工艺
’%% 总黄酮的影响因素 由表 &、图 的直观分析
及表 ) 的方差分析可知,四种因素对总黄酮得率!含
量 $ 的影响大小依次为 DE9ECE1,最佳组合为
C&D&19&,即用 &* 倍原料重的 :*;乙醇溶液,在 A*+
条件下提取 ’(。
’%%’ 芦丁的影响因素 由表 5 的直观分析及表 3
的方差分析可知,四种因素对芦丁得率!含量$的影响
大小依次为 DE9E1EC,最佳组合为 C&D&19&,这与总
黄酮提取工艺相同。芦丁是苦荞黄酮的主要组成成
分,所以其含量的主要影响因子也是乙醇浓度和液
料比。但研究表明,苦荞中含有天然高活性的 F糖苷
酶F芦丁降解酶,该酶是一种专一性酶,主要作用于
芦丁而对其他黄酮不起作用,在提取过程中会造成
芦丁含量降低,因此浸提时间、温度两因素对总黄酮
含量及芦丁含量的影响大小不同。
!#! 不同浓度的乙醇对芦丁降解酶活性的影响
’%’% 芦丁降解酶在不同浓度乙醇下的活性 苦荞
序号 浸提温度 C!+$ 乙醇浓度 D!;$ 浸提时间 1!($ 液料比 总黄酮含量!;$ 芦丁!;$
!’5$ !&*$ !’$ *G *%**A& *%**:)
’ ’!5*$ ’!)$ ’*G *%5*&’ *%’55*
& &!:*$ &!:$ &*G *%55A *%&’H:
) ’!5*$ ’ &*G *%’&*’ *%*3’)
5 ’ ’ & *G *%’’*H *%5H
3 ’ & ’*G *%5& *%&5:
A &!A*$ & ’*G *%’):A *%’H*
: & ’ &*G *%3’&H *%&’’&
H & & ’ *G *%’H:H *%H*
表 正交实验结果表
时间!,=>$ 流动相 C(;) 流动相 D(;)
* 35 &5
’ ** *
5 35 &5
表 ’ 洗脱条件
I值 C D 1 9
I %*3A5 *%):3’ %3’& *%5’A*
I’ *%H:’ %&):* %*&’’ %’:&*
I& %)H33 %&:A* %*’3A %)’
J *%&55: *%3’ *%&:A) *%A5A
J’ *%&’A) *%))H& *%&)) *%)’AA
J& *%)H:: *%)3’& *%&)’’ *%)A*)
7 *%A5 *%H**: *%*)5’ *%’H)A
表 & 壳中的总黄酮含量
方差来源 平方和 自由度 平均平方和 K 显著性
C *%**3* ’ *%**&* %5’H’
D *%A’H ’ *%*:3) ))%*):: LL
1 *%**&H ’ *%**’*
9 *%5’’ ’ *%*A3 &:%AA35 LL
误差 M ’%)5)*ANF*A H ’%A’3A5NF*:
表 ) 总黄酮含量的方差分析
K*%*5!’6H$O)%’3,K*%*!’6H$O:%*’
图 黄酮含量与因素间的关系
I值 C D 1 9
I *%5H&’ *%HH: *%3)35 *%&5AA
I’ *%5&A& *%A&3) *%5*A5 *%3HHA
I& *%3)) *%:&5A *%3AH *%A)5
J *%HAA *%*333 *%’55 *%H’
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J& *%’&: *%’A:3 *%’*3* *%’&:’
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表 5 壳中的芦丁含量
&%
!#$%$ &%’ ($)%*+*,- *. /**’ #%’0123-
!!#$食品工业科技
表 ! 芦丁含量的方差分析
方差来源 平方和 自由度 平均平方和 显著性
# $%$$&’ ( $%$$)* &
+ $%$,’$ ( $%$--, -)%$.,’ //
0 $%$$)! ( $%$-&( &%*’(’
1 $%$(,( ( $%$&)! &-%**’) //
误差 2 3&%)-!*!43$! * 3&%-*!!(43$,
$%$.5(6*78-%(! $%$&5(6*78’%$(
图 ( 不同乙醇浓度下的酶活性
图 ) )$9乙醇中酶在不同温度下的稳定性
图 . ’$9乙醇中酶在不同温度下的稳定性
图 - .$9乙醇中酶在不同温度下的稳定性
芦丁降解酶粗酶液的蛋白质含量为 ,*!: ; <=,酶活为
.’> ; <:蛋白质。
芦丁降解酶在不同浓度乙醇中都有一定活性 5图
(7,在 ($9时活性最强,这与报道基本是一致的。芦丁降
解酶主要存在于苦荞种子胚中,制粉过程中,少量胚部
分会混入壳中,从而壳组分中也含有芦丁降解酶,低浓
度乙醇条件下,该酶仍具有活性,会造成芦丁降解。提
取苦荞壳中的黄酮时,为了提高芦丁得率,选择较高
浓度的乙醇5如 ’$97为宜。
(%(%( 芦丁降解酶的稳定性 由图 ) 可以看出,在
)$9乙醇浓度中5乙醇实际含量为 &’97,于 (.、.$?保
温 &@后,仍有一定活性,,$?条件下活性降低明显,
仅为起始活性的 ((%*9。在 .$95实际为 )$97、’$95实
际为 .$97乙醇的条件下情况类似5图 -,图 .7。
温度升高可加快溶剂的传质速度,利于黄酮的
提取,所以在上述黄酮提取的正交实验中,温度因素
对总黄酮得率的影响较浸提时间明显5#A07;而对于
芦丁得率来说,由于芦丁降解酶在本实验条件中在
不同温度5(.、.$、,$?7下都有一定活性,因此浸提时
间显得较温度因素重要些50A#7。
(%(%) 反应产物分析 芦丁酸解产生槲皮素、鼠李
糖、葡萄糖及芸香糖5图 !B7。水溶液中,芦丁在芦丁降
解酶作用下生成槲皮素及芸香糖5CDE.%*.)在乙醇存在条件下还生成乙基 3芸香糖苷,其对应
的色谱峰的保留时间为 -%.$.处为芸香糖。
烷基葡萄糖苷常用作表面活性剂,有人报道乙
基 #313葡萄糖苷是清酒独特风味的苦味成分,并用
于鱼、肉产品中除臭;乙基 3葡萄糖苷具有降血压功
图 ! -$?,&.9乙醇,芦丁降解酶作用下反应产物的 JKL0图谱
工艺技术 工艺技术
%!
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! #$%&’( $)’%**%
食品工业科技
效;乙基 !!芸香糖苷的生理功能如何,目前还不清
楚,尚待深入研究。本研究提供了酶法合成乙基 !!
芸香糖苷的途径。
!#% 最佳工艺的确定
按极差大小决定因素的主次顺序:
以总黄酮含量为考察指标时,#$#%#&;
以芦丁含量为考察指标时 #$#&#%。
因素 、$ 对两个指标都于主要地位,并以 ’最
好,因素 % 在总黄酮含量中处于第三位,而芦丁含量
中处于最后一位,可由总黄酮含量来确定,以 %’ 最
好。因素 &在芦丁含量处于第三位,而总黄酮含量中
处于最后,可由芦丁含量来决定,以 &(最好。结合芦
丁降解酶活的研究,从而确定较优工艺条件为
%’’&($’,即用 ’) 倍原料重的 *)+乙醇溶液,在 ,)-
条件下提取 ./。
!#& 壳中黄酮含量
按最优条件提取,%0&0’ 法测得壳中的黄酮含量
为 )1234+。该结果较贾冬英得到的结果偏低,这可能
是方法差异引起的5另文待发6,当然也不排除原料因
素的影响。
参考文献’略(
摘 要 通过对搅拌型苹果酸奶稳定性的研究!获得了重要的工艺
参数和技术要点。实验结果表明,在能够打碎酸凝乳条件
下,以慢速搅拌效果较好;添加 #$%&#’%浓缩苹果汁,
#()%果胶和 #()%明胶!产品均匀细腻!质量稳定。
关键词 搅拌型酸奶 苹果汁 稳定性
!#$%&’$ !# $%&’()*+) )#,+’-’.$,*- &*(*%#)#(/ *+0 %*$+
&’$+)/ 1#(# ’2)*$+#0 *3)#( )# /)405 ’3 /)*2$-$)5
3’( /)$((#0 5’.4() 1$) *&&-# 64$,#7 !# (#/4-)/
/’1#0 )*) 1#+ )# 5’.4() 1*/ /)$((#0 *) -’1#(
/&##0 */ -’+. */ ,4(0 ,’4-0 2# 2(’8#+ 4&9
1$) *00$)$’+ ’3 :7;<=:7>< *&&-# 64$,#9 :7?@<
&#,)$+ *+0 :7?@< .#-*)$+9 )# &(’04,) *0 .’’0
*&&#*(*+,#9 A4*-$)5 *+0 /)*2$-$)57
()* +,%-# /)$((#0 5’.4()B *&&-# 64$,#B /)*2$-$)5
中图分类号:78.4.149 文献标识码:%
文 章 编 号 :()).!)’)2(.)).))*!))9’!).
(陕西师范大学食品工程系,西安 *($+) 张富新
收稿日期:.)).!)’!(4
作者简介:张富新,(-$+./,男,副教授,博士,从事乳制品加工工艺的
研究工作。
搅拌型酸奶是以乳与乳制品为原料,添加乳酸
菌发酵剂形成凝乳,通过搅拌,添加果酱、果汁等原
料而制成的发酵乳制品。苹果汁含有丰富的有机酸、
糖类及多种维生素 :(;,与酸奶配合,不仅可使酸奶具
有苹果特有的风味,而且苹果与酸奶营养成分相互
补充,使酸奶营养保健作用大大提高。但在生产过程
中,由于搅拌使酸凝乳的凝胶状态破坏,加之苹果汁
具有较高的酸度,常出现分层及乳清分离现象 :.<4;,影
响产品质量。因此,本文通过在搅拌型酸奶中添加苹
果汁,对其稳定性进行研究,以期获得风味良好、均
匀稳定的产品,为实际生产服务。
) 材料与方法
)#) 材料与设备
鲜牛奶 选用健康奶牛当日产的鲜奶,要求酸
度不大于 (*=7,干物质含量不低于 ((+;苹果汁 选
用陕西恒兴果汁公司生产的浓缩苹果汁,酸度 (12+,
糖度 ,(=>;乳酸菌 选用德国生产的 ?@A32’94% 干
粉乳酸菌;蔗糖、稳定剂 均为食品级。
恒温培养箱,高压灭菌器,无菌操作箱,冰箱,食
品料理机等。
)#! 生产方法
鲜牛奶经过滤,添加蔗糖、稳定剂,然后均质、杀
菌冷却,添加乳酸菌发酵剂,在 9)<94-下发酵使奶
凝固,冷却到 .<4-,在搅拌状态下,加入苹果汁,灌
装封口,置 )<4-条件下观察其稳定性。
! 结果与分析
!#) 搅拌速度对产品稳定性的影响
酸奶凝固后冷却到 )<4-,然后分别在快速和慢
速搅拌下加入 )12+苹果汁,观察其粘稠度和乳清分
离状况,结果见表 (。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
工艺技术 工艺技术
搅拌型苹果酸奶稳定性的研究
&%