胡芦巴渣中有效成分提取工艺及其应用研究

论文摘要

胡芦巴为一年生豆科草本植物,具有营养、滋补的功效,一直以来被作为药食同源之品。胡芦巴种子含有一定量的半乳甘露聚糖胶以及薯蓣皂苷、油脂、色素等有效成分。目前半乳甘露聚糖胶已被广泛应用于石油开采、食品、医药化工等行业,而脱半乳甘露聚糖胶后胡芦巴渣中其他成分基本未加利用,造成资源浪费。针对以上社会上迫切需要解决的现实问题,本课题系统地开展了从脱胶后胡芦巴渣中有效成分提取及其下游产品合成研究。以期达到对植物胡芦巴进行资源化综合利用并提高经济效益的目的。首先对从胡芦巴渣中提取薯蓣皂苷元的七种工艺路线进行了系统的对比研究,在筛选出最为理想的超声波提取工艺路线基础上,通过对比研究了五种超声波不同组合工艺,得到了优化的提取工艺路线:预浸泡-超声法提取工艺。在单因素实验基础上,通过响应面设计和回归分析得到了预浸泡-超声法优化的工艺操作参数。对优化工艺条件下得到的薯蓣皂苷元产品进行了分析及表征。结果表明:优化工艺的提取率优于现有工艺,达87%,且所得产品纯度较高。此外对在原料预处理阶段所得胡芦巴油脂进行了成分分析,结果表明脱胶胡芦渣巴中不饱和脂肪酸几乎占脂肪酸总量80%以上,为进一步合理开发胡芦巴油脂提供了科学依据。采用吸附澄清法与大孔吸附树脂吸附法联合工艺对胡芦巴超声波水提取液中的总皂苷进行分离纯化。以改性膨润土为澄清剂,对其工艺参数进行了优化。通过对改性膨润土、壳聚糖、ZTC1+1等不同澄清工艺以及传统醇沉工艺的对比研究,表明改性膨润土对于该体系的澄清效果较好。通过对AB-8、XDA-1、HPD400A等10余种大孔吸附树脂对胡芦巴总皂苷吸附及解吸性能的比较,确定了具有良好吸附和洗脱性能的树脂类型。研究了静态吸附条件下胡芦巴总皂苷在大孔树脂上的吸附动力学、热力学以及动态吸附条件下的不同流速的穿透曲线方程,为该技术进一步工业化提供了一定的依据。通过以上分离纯化处理,粗提物中的总皂苷含量可由11.38%提高到42.75%。对胡芦巴渣中提取黄色素工艺进行了研究,在单因素基础上通过正交实验得到了优化工艺操作参数。对胡芦巴黄色素稳定性进行系统研究。通过紫外光谱和显色反应等方法可确定该色素属于黄酮类化合物。研究表明胡芦巴中黄色素耐光性、耐热性均较好。在酸性条件下稳定性较好,碱性环境对其有破坏作用;抗氧化性较好,抗还原性较差。常见食品添加剂（除苯甲酸钠外）和金属离子对色素无显著影响。以上研究结果表明此胡芦巴色素具有较好的稳定性,具有深入开发研究的价值。开展了以胡芦巴渣中提取的薯蓣皂苷元为原料合成双烯醇酮醋酸酯（简称双烯）的研究。分别对合成过程中的开环、氧化及水解消除反应工艺过程以及工艺参数进行了优化研究,采用高效液相色谱对中间产物和产品双烯进行定量分析。考虑到现有氧化工艺中氧化剂铬酐造成严重环境污染的问题,制备了负载型固体杂多酸催化剂,研究了以过氧化氢为氧化剂催化氧化制备双烯环境友好的“绿色”工艺,采用均匀设计的方法对氧化工艺参数进行优化;在优化工艺条件下双烯的收率为63.38%。采用红外光谱（IR）、X射线粉末衍射（XRD）、热重-差热（TGA-SDTA）、高效液相色谱（HPLC）等分析手段对催化剂及合成的双烯产品进行了分析及表征。以上研究结果为胡芦巴资源的综合利用提供了有效途径,具有较好的经济、社会价值以及应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 胡芦巴的资源分布
• 1.2 胡芦巴的化学成分及药理活性
• 1.2.1 化学成分
• 1.2.2 药理活性
• 1.3 薯蓣皂苷元及皂苷的研究概况
• 1.3.1 结构及性质
• 1.3.2 薯蓣皂苷元的功能及用途
• 1.3.2.1 功能
• 1.3.2.2 用途
• 1.3.3 薯蓣皂苷的功能及用途
• 1.3.4 胡芦巴中薯蓣皂苷元及皂苷分离和纯化研究概况
• 1.3.4.1 皂苷元的提取分离
• 1.3.4.2 皂苷的分离和纯化
• 1.3.5 薯蓣皂苷元及皂苷的分析检测
• 1.4 薯蓣皂苷元合成双烯醇酮醋酸酯的研究概况
• 1.4.1 产品概述与市场状况
• 1.4.2 现有合成工艺路线研究概况
• 1.4.2.1 开环工艺
• 1.4.2.2 氧化工艺
• 1.4.2.3 水解消除反应
• 1.4.3 分析及检测方法
• 1.5 药用植物有效成分新型提取分离技术
• 1.5.1 超声波提取技术
• 1.5.1.1 超声波提取技术的发展
• 1.5.1.2 超声波提取技术的应用
• 1.5.1.3 超声波提取技术的前景
• 1.5.2 大孔吸附树脂分离纯化技术
• 1.5.2.1 大孔吸附树脂在分离纯化方面的应用
• 1.5.2.2 大孔吸附树脂在分离纯化方面的前景
• 1.6 研究目的意义和内容
• 1.6.1 选题目的及意义
• 1.6.2 研究目标及内容
• 参考文献
• 第二章 薯蓣皂苷元提取工艺研究
• 2.1 实验材料及仪器
• 2.1.1 材料及试剂
• 2.1.2 仪器与设备
• 2.2 分析方法
• 2.2.1 薯蓣皂苷元的薄层鉴别
• 2.2.2 反向高效液相法测样品溶液中薯蓣皂苷元含量
• 2.2.2.1 色谱条件
• 2.2.2.2 标准曲线的绘制
• 2.2.2.3 样品皂苷元含量测定及计算
• 2.2.3 熔点的测定
• 2.2.4 XRD表征
• 2.2.5 IR表征
• 2.3 工艺过程研究
• 2.3.1 工艺流程
• 2.3.2 胡芦巴渣的脱脂
• 2.3.3 提取工艺研究
• 2.3.3.1 胡芦巴薯蓣皂苷元的含量测定
• 2.3.3.2 不同提取方法的对比研究
• 2.3.3.3 不同超声组合提取工艺的选择
• 2.3.4 预浸泡—超声法提取工艺过程优化研究
• 2.3.4.1 单因素实验
• 2.3.4.2 响应面实验
• 2.3.4.3 响应面模型验证
• 2.3.5 水解工艺研究
• 2.3.5.1 盐酸浓度的影响
• 2.3.5.2 水解时间的影响
• 2.4 产品的分析及表征
• 2.4.1 薄层色谱分析
• 2.4.2 高效液相分析
• 2.4.3 熔点测定
• 2.4.4 IR图谱分析
• 2.4.5 XRD图谱表征
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 胡芦巴总皂苷的分离纯化
• 3.1 实验材料及仪器
• 3.1.1 材料及试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.2 分析方法
• 3.2.1 胡芦巴总皂苷的含量测定
• 3.2.2 薄层色谱分析
• 3.3 胡芦巴总皂苷提取液的澄清工艺研究
• 3.3.1 吸附澄清法
• 3.3.2 改性膨润土澄清剂参数优化
• 3.3.2.1 改性膨润土澄清剂的使用方法
• 3.3.2.2 用量的影响
• 3.3.2.3 作用温度的影响
• 3.3.2.4 作用时间的影响
• 3.3.3 几种澄清工艺澄清效果对比研究
• 3.4 大孔树脂纯化胡芦巴总皂苷工艺研究
• 3.4.1 静态吸附实验
• 3.4.1.1 树脂的预处理
• 3.4.1.2 大孔吸附树脂的选择
• 3.4.1.3 大孔树脂对总皂苷的吸附解吸性能比较
• 3.4.1.4 HPD 400A树脂对胡芦巴总皂苷吸附性能研究
• 3.4.2 动态吸附解吸研究
• 3.4.2.1 树脂的装柱
• 3.4.2.2 动态吸附穿透曲线
• 3.4.2.3 动态解吸
• 3.4.2.4 洗脱剂的选择
• 3.4.3 总皂苷的薄层色谱
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第四章 胡芦巴渣中黄色素提取工艺和稳定性研究
• 4.1 实验材料及仪器
• 4.1.1 材料及试剂
• 4.1.2 仪器与设备
• 4.2.分析方法
• 4.2.1 胡芦巴渣中黄色素分析检测方法
• 4.2.2 样品溶液中胡芦巴黄色素的含量测定
• 4.2.2.1 胡芦巴黄色素对照品的制备
• 4.2.2.2 标准曲线的绘制
• 4.2.2.3 胡芦巴色素浓度测定
• 4.2.2.4 胡芦巴色素的色价
• 4.3.胡芦巴渣中黄色素提取工艺研究
• 4.3.1 提取溶剂的选择
• 4.3.2 单因素实验
• 4.3.3 正交实验
• 4.3.4 优化工艺重复验证实验
• 其中色价的测定方法为:
• 4.4 胡芦巴色素的鉴定
• 4.4.1 色素的吸收光谱图
• 4.4.2 色素的特殊显色反应分析
• 4.5 胡芦巴色素稳定性研究
• 4.5.1 pH值的影响
• 4.5.2 温度的影响
• 4.5.3 光照的影响
• 4.5.4 氧化剂的影响
• 4.5.5 还原剂的影响
• 4.5.6 食盐的影响
• 4.5.7 维生素C的影响
• 4.5.8 防腐剂的影响
• 4.5.9 蔗糖的影响
• 4.5.10 金属离子的影响
• 4.6 小结
• 参考文献
• 第五章 胡芦巴薯蓣皂苷元合成双烯醇酮醋酸酯工艺研究
• 5.1 主要仪器与试剂
• 5.2 反应历程及机理
• 5.2.1 双烯合成总反应过程方程式
• 5.2.2 开环反应
• 5.2.3 氧化反应
• 5.2.4 水解消除反应
• 5.3 分析方法
• 5.3.1 样品的定性检测
• 5.3.2 样品的定量检测
• 5.3.3 催化剂及样品的表征
• 5.4 开环反应工艺过程研究
• 5.4.1 操作步骤
• 5.4.2 开环工艺参数优化过程研究
• 5.4.3 开环液中假薯蓣皂苷元醋酸酯含量分析
• 5.5 氧化反应工艺过程研究
• 5.5.1 催化剂的研制
• 5.5.1.1 催化剂的制备方法
• 5.5.1.2 催化剂优化参数的研究
• 5.5.1.3 负载型磷钨酸催化剂的表征
• 5.5.2 氧化反应过程优化实验
• 5.5.2.1 单因素实验
• 5.5.2.2 均匀设计优化氧化工艺过程
• 5.5.2.3 验证实验
• 5.6 水解工艺过程研究
• 5.6.1 操作步骤
• 5.6.2 水解反应过程优化实验
• 5.7 产品分析及表征
• 5.7.1 薄层色谱分析
• 5.7.2 高效液相分析
• 5.7.3 熔点测定
• 5.7.4 IR分析
• 5.7.5 XRD表征
• 5.8 小结
• 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 问题与展望
• 攻读博士学位期间发表论文
• 致谢