苹果渣中多酚类物质的高压脉冲电场处理及其生物活性研究

论文摘要

苹果多酚是苹果中天然存在的一类生物活性物质,具有重要的生理功能和开发应用前景。为实现苹果多酚的综合利用,本文以苹果渣为研究对象,采用超声波辅助乙醇溶剂法和NKA-9大孔树脂法提取并纯化苹果多酚；在此基础上采用高压脉冲电场技术处理苹果多酚,研究其对苹果多酚贮藏前后含量的影响；然后对苹果多酚的抗氧化、抑制酪氨酸酶活性及抑菌活性进行了评价；利用简易衍生化法与气相色谱-质谱联用对苹果渣中多酚类物质进行成分分析；最后通过不同水平的处理温度、pH值及Vc含量对苹果多酚含量的影响来评价苹果多酚的稳定性。主要研究结果如下：（1）超声波法提取苹果渣中多酚类物质的最佳工艺参数为：60%乙醇为提取溶剂,料液比为1：6（g：mL）,在60℃下提取一次,提取时间为30min。在此条件下,苹果多酚得率为162.253mg/100g（干重）,远远高于鲜果中的多酚得率149.21 lmg/100g。NKA-9大孔树脂表现出良好的吸附与解吸性能,是较好的富集纯化苹果多酚的树脂。NKA-9树脂的优化动态吸附条件为：苹果多酚液浓度2.5mg/mL, pH4.5,流速1.0mL /min,优化洗脱条件为：乙醇浓度70%,洗脱流速1.0 mL/min,洗脱体积10BV。采用上述方法对苹果渣中的多酚类物质进行提取纯化,可得到纯度为70%的苹果多酚粉末。（2）经过高压脉冲电场处理的苹果多酚贮藏前后含量均高于未经处理的样品。当高压脉冲电场处理时间为1500μs、电场强度为35KV/cm时,贮藏前苹果多酚含量达到最大值39.5mg/100mL,比未经高压脉冲电场处理的对照组苹果多酚含量（36.3mg/100mL）高出8.8%；同样条件下,贮藏60天苹果多酚含量达到最大值23.2mg/100mL,比未经高压脉冲电场处理的对照组苹果多酚含量（4.8mg/100mL）高出383.3%。当输入能量密度达到520J/cm3时,贮藏60天苹果多酚含量达最大值23.4mg/100mL,比对照（未经高压脉冲电场处理的苹果多酚溶液）高出387.5%。经过处理的样品苹果多酚在贮藏60天的损失率皆小于对照,当高压脉冲电场强度为35KV/cm、处理时间为1500μs时,苹果多酚损失率降至最小值41.3%,比对照组损失率（86.8%）减少了52.4%。相同条件下,贮藏60天苹果多酚对DPPH自由基的清除率、对β-胡萝卜素/亚油酸自氧化体系的抑制率以及对Fe3+的还原能力均得到了很好的保持。（3）苹果多酚对羟自由基、超氧阴离子自由基、DPPH自由基、亚硝酸根离子均有不同程度的清除作用,对脂质过氧化和β-胡萝卜素/亚油酸自氧化体系有一定的抑制作用,对Fe3+具有良好的还原能力。相同浓度下,苹果多酚对羟自由基、超氧阴离子自由基、亚硝酸根离子的清除作用,以及对脂质过氧化、β-胡萝卜素/亚油酸自氧化的抑制作用明显优于抗坏血酸。（4）苹果多酚导致单酚酶和二酚酶活力下降50%的抑制剂浓度（IC50）分别为1.0mg/mL和0.9mg/mL;苹果多酚对酪氨酸酶单酚酶的迟滞时间有明显的延长效应,2.0mg/mL的苹果多酚溶液可使单酚酶的迟滞时间从1.2min延长到4.5min；苹果多酚对酪氨酸酶二酚酶的抑制作用表现为非竞争性可逆抑制,抑制常数（Ki）为2.3mmol/L（5）苹果多酚对金黄色葡萄球菌（Staphyloccocus aureus）等6种供试菌株有明显的抑制作用。经测定,苹果多酚对黄杆菌SHL45 （Flavobacterium）、大肠杆菌（Escherichia coli）、荧光假单胞菌SHL5 （Pseudomonas fluorescens）、荧光假单胞菌SHL7（Pseudomonas fluorescens）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、金黄色葡萄球菌（Staphyloccocus aureus）6种供试菌株在测试浓度范围内的最低抑制浓度分别为：0.6、0.7、0.6,0.6、0.8、0.5g/L。（6）以BSTFA做为衍生化试剂对苹果多酚进行衍生化预处理的最佳条件为：酚类物质与衍生化试剂质量比1：10,衍生化反应温度37.5℃,衍生化时间30min。采用上述方法对苹果渣中多酚类物质进行衍生化预处理后,用GC-MS定性分析,得到24个峰形尖锐且强度大、分辨率高的谱峰,其中酚类物质及有机酸11种,谱图中表儿茶素四种同分异构体得到了很好的分离。（7）经过热处理的样品苹果多酚浓度与对照（室温）近似。苹果多酚的最适pH值为5.0,当样品pH值在3.0-5.0,处理温度为90。℃时,经过处理的样品具有近似的苹果多酚浓度。热处理、糖浓度及苹果多酚含量对维生素C含量均有显著影响,当这三种因素共同作用于维生素C时,除原始维生素C含量为10mg/100mL的样品外,其他样品维生素C含量均受到显著影响。苹果多酚具有良好的热稳定性及pH值稳定性,而且能够防止食品中维生素C的氧化损失。因此,苹果多酚可以作为功能性成分及防腐剂等添加到各类食品中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 引言
• 1.1 苹果渣成分及应用现状
• 1.2 苹果多酚研究进展
• 1.2.1 苹果多酚的组成及性质
• 1.2.2 苹果多酚提取分离工艺
• 1.2.3 植物源多酚类物质成分分析方法
• 1.2.4 苹果多酚生物活性研究进展
• 1.2.5 苹果多酚在食品中的应用概况
• 1.3 研究目的意义及内容
• 1.3.1 研究的目的及意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 创新之处
• 1.3.4 技术路线
• 2. 苹果渣中多酚类物质的提取纯化
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料与试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 超声波辅助乙醇溶剂法提取苹果多酚
• 2.2.2 大孔树脂的筛选
• 2.2.3 NKA-9大孔树脂的静态性能研究
• 2.2.4 NKA-9大孔树脂的动态性能研究
• 2.3 小结
• 3. 高压脉冲电场处理对苹果多酚含量的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料与试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.1.3 方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 电场强度对苹果多酚含量的影响
• 3.2.2 处理时间对苹果多酚含量的影响
• 3.2.3 输入能量密度对苹果多酚含量的影响
• 3.2.4 高压脉冲电场处理对苹果多酚清除自由基等活性的影响
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• 4. 苹果多酚体外抗氧化及清除亚硝酸根离子活性的研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料与试剂
• 4.1.2 仪器
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 苹果多酚对羟自由基的清除作用
• 4.2.2 苹果多酚对超氧阴离子自由基的清除作用
• 4.2.3 苹果多酚对DPPH自由基的清除作用
• 4.2.4 苹果多酚对脂质过氧化的抑制作用
• 4.2.5 苹果多酚还原能力的测定
• 4.2.6 苹果多酚对β-胡萝卜素/亚油酸自氧化体系的抑制作用
• 2^-）清除能力的测定'>4.2.7 苹果多酚对亚硝酸根离子（NO₂^-）清除能力的测定
• 4.3 讨论
• 4.4 小结
• 5. 苹果多酚对酪氨酸酶活性抑制的动力学研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料与试剂
• 5.1.2 仪器
• 5.1.3 实验方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 苹果多酚对酪氨酸酶单酚酶活力的影响
• 5.2.2 苹果多酚对酪氨酸酶二酚酶活力的影响
• 5.2.3 苹果多酚对酪氨酸酶抑制机理的研究
• 5.2.4 苹果多酚对酪氨酸酶抑制作用的动力学分析
• 5.3 讨论
• 5.4 小结
• 6. 苹果多酚抑菌效果的研究
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 材料
• 6.1.2 实验方法
• 6.2 结果
• 6.2.1 苹果多酚的抑菌效果评价
• 6.2.2 苹果多酚在测试浓度范围内最低抑菌浓度的确定
• 6.3 讨论
• 6.4 小结
• 7. 简易衍生化法与气质联用分析苹果渣中的多酚类物质
• 7.1 仪器与实验方法
• 7.1.1 仪器与主要试剂
• 7.1.2 多酚类物质的提取及衍生化
• 7.1.3 气相色谱-质谱联用分析条件
• 7.2 结果与讨论
• 7.2.1 衍生化试剂的选择
• 7.2.2 BSTFA衍生化条件的优化
• 7.2.3 苹果渣中多酚类物质的定性与组成分析
• 7.3 讨论
• 7.4 小结
• 8. 苹果多酚稳定性的评价
• 8.1 材料及方法
• 8.1.1 材料及试剂
• 8.1.2 方法
• 8.2 结果与分析
• 8.2.1 热处理对苹果多酚的影响
• 8.2.2 pH值对苹果多酚的影响
• 8.2.3 苹果多酚及蔗糖含量对Vc含量的影响
• 8.3 小结
• 9. 结论与展望
• 9.1 结论
• 9.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果目录清单
• 致谢