刺葡萄天然功效成分的提取、药理评价及果汁加工研究

论文摘要

刺葡萄（Vitis davidii Foěx.）为葡萄科葡萄属东亚种群下的一个种，在湖南西部和南部的山区广泛分布，资源丰富。其果实酸甜、风味浓。目前多作为鲜食品种栽培。但果粒小，果皮厚，种子多，其加工制汁以及从果皮、种子提取天然活性物质的前景可能更为广阔。目前关于刺葡萄果实加工及其综合利用方面的研究较少。本论文对刺葡萄籽原花青素的提取与分离纯化技术，刺葡萄皮色素的提取及其理化性能，刺葡萄果汁的加工特性及其加工技术，以及刺葡萄籽油的提取与功效成分及药理作用等方面进行了研究，主要研究结果如下：（1）超临界CO2萃取刺葡萄籽油工艺的主要影响因素为种子粉碎粒径、萃取压力、萃取温度、分离压力、分离温度。正交试验结果显示，超临界CO2萃取刺葡萄籽油的实验室最佳工艺条件为：刺葡萄种籽粉碎粒径0.53mm，萃取压力30MPa，萃取温度35℃，分离温度55℃，分离压力12MPa。在此最佳萃取条件下，萃取刺葡萄籽油的产率为13.5％。通过对实验室最佳工艺的放大试验，其放大试验结果与实验室小试结果基本一致，说明了实验室小试实验数据和工艺参数具有可靠性和稳定性。超临界CO2萃取技术所提取的刺葡萄籽油与溶剂提取法相比，其籽油澄清、无沉淀、无异味，加热不变色，不饱和脂肪酸含量高（87.71％）、碘价高(134.5gI2·（100g）-1)、皂化价高（195mg KOH·g-1）、酸价低(2.08mg KOH·g-1)、游离脂肪酸少、油脂质量好，无溶剂残留，能满足食品、药品等行业对产品高质量的要求。而溶剂法提取的刺葡萄籽油虽产率高（15％），但萃取工艺复杂，所得籽油油质浑浊，具异味，酸价高(5.02 KOH mg·g-1)，质量差，且产品中溶剂残留量高(石油醚残留量18690mg·kg-1)，还残留砷(0.18mg·kg-1)等有害物质。因此，超临界CO2萃取技术是提取刺葡萄籽油的最佳方法。同时，刺葡萄种子小（平均单粒重0.03g），但相对于赤霞珠、解百纳等品种，其种子含油量高，籽油碘价高，酸价及不皂化物低，其籽油质量更好，刺葡萄籽适于提取葡萄籽油。（2）在刺葡萄籽原花青素的提取中，采用溶剂提取刺葡萄原花青素的适宜工艺条件为70％乙醇溶剂、温度60℃、提取时间120min。在此条件下，刺葡萄籽原花青素的萃取率为51.2％，纯度43.8％。溶剂提取法虽然可获得较高的萃取率，但萃取工艺复杂，萃取时间长，产品纯度低。超临界CO2萃取刺葡萄籽原花青素的主要影响工艺因素为萃取压力、萃取温度、萃取时间、料液比、夹带剂浓度。其实验室最佳萃取工艺条件是萃取压力为30MPa，萃取温度为55℃，料液比为1∶0.8，60％乙醇夹带剂。以该最佳萃取组合为试验条件，萃取刺葡萄籽原花青素的平均产率达17.33mg·（100g）-1，纯度为89.7％。同样组合条件萃取赤霞珠种子原花青素的产率为34.20mg·（100g）-1，纯度为70.1％。说明该最佳萃取组合条件为萃取刺葡萄籽原花青素的适宜条件。同时，超临界CO2萃取的刺葡萄籽原花青素的纯度比溶剂提取的高很多，超临界CO2萃取技术是提取葡萄籽原花青素很有发展潜力的方法。对超临界CO2提取的原花青素产品采用高效液相制备色谱进行分离提纯，制备高纯度刺葡萄籽原花青素。其主要影响因素为流动相与流动相流速。以色谱分离峰高、峰面积、保留时间为分离效果衡量指标，确定以水∶甲醇∶正丁醇（86∶18∶5）为流动相，流速50mL·min-1为比较理想的分离制备条件。在此条件下，通过分离制备，获得纯度为96.6％的高纯度原花青素。（3）刺葡萄果皮色素溶剂提取的适宜条件是：80％乙醇水溶液为提取剂，料液比为1∶5，在80℃温度下提取1.5h，以该工艺提取色素产率为2.2％，色价22.77，色素含量高。对所提取色素的性能分析表明，该色素色价高，性质稳定，耐酸性、耐光性好，常温下不易变质；蔗糖及Vc对其稳定性影响较小，可用于食品及化妆品的添加剂，是具有较好开发前景的天然色素。（4）刺葡萄果汁风味浓，营养价值较高，单宁含量低，涩味较低，外观色泽较好，适合加工成果汁饮料，而且其果汁富含原花青素(22.76mg·mL-1)，具有开发功能性饮料的潜力。刺葡萄汁加工工艺中，最佳护色工艺为在果汁打浆后采用短时热处理，以破坏氧化酶活性，防止果汁发生酶促褐变；最佳护色方案是70℃保温5min后，立即冷却；果汁加工的最佳澄清工艺为粗滤后的刺葡萄汁采用高速离心机在6000r·min-1的转速下离心10min。在此基础上通过配方试验，得到较好的刺葡萄果汁饮料配方，即白砂糖6％、柠檬酸0.05％、葡萄香精0.01％、苋菜红0.0001％、刺葡萄原汁25％。在此基础上，研制出刺葡萄果汁饮料，该饮料较市售康师傅葡萄汁饮料的感官评分更高。通过主要营养及功效成分分析发现，该饮料原花青素含量高达5.71mg·mL-1，而康师傅葡萄汁饮料中未检测到原花青素，说明刺葡萄汁饮料比康师傅葡萄汁饮料更具保健功效。（5）通过对超临界CO2萃取的刺葡萄籽油进行GC／MS成分分析研究表明，刺葡萄籽油的成分以脂肪酸为主，其中不饱和脂肪酸含量占87％，不饱和脂肪酸主要是亚油酸，含量为82.32％，明显高于赤霞珠籽油（65％），也高于国内外已有报道的葡萄籽油亚油酸含量。通过未经甲酯化刺葡萄籽油样品的GC／MS分析，在葡萄中首次发现刺葡萄籽油中含有较高的角鲨烯成分，在葡萄属植物尚未见含有角鲨烯成分的研究报道。刺葡萄籽油动物学药理研究表明，在高血脂动物模型成立的前提下，刺葡萄籽油在血清总胆固醇（TC）、HDL／LDL比率及甘油三酯（TG）检测中均呈阳性指标，证明刺葡萄籽油具有调节动物血脂的作用，且其效果优于山葡萄籽油，差异均达极显著水平。临床学研究表明，服用刺葡萄籽油软胶囊其血脂中TG、TC、LDL-C明显低于对照组，而HDL-C及治疗有效率明显高于对照，说明刺葡萄籽油在治疗人体高血脂症方面有明显效果。通过服用刺葡萄籽油软胶囊的各试验组血清SOD、GSH-Px活力和总抗氧化能力比较观察，服用刺葡萄籽油软胶囊后指标比服用前明显提高，而且显著高于其它试验组，其抗氧化疗效明确。因此，刺葡萄籽油具有良好的降血脂及提高人体免疫力等保健功效。综上所述，刺葡萄果实不仅可作鲜食，而且更适合于加工制汁，以及从果皮、种子提取天然功效成分。本研究结果不仅为刺葡萄功效成分的开发利用提供了依据，而且有利于促进刺葡萄的综合利用与产业化生产。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 葡萄天然功效成分的提取与利用研究进展
• 1 葡萄果实的天然功效成分
• 1.1 不饱和脂肪酸与葡萄籽油
• 1.2 原花青素
• 1.3 花色素
• 1.4 白藜芦醇
• 2 葡萄天然功效成分的提取
• 2.1 葡萄籽油的提取
• 2.1.1 提取方法
• 2.1.2 分析测定方法
• 2.2 原花青素的提取
• 2.2.1 提取方法
• 2.2.2 测定方法
• 2.3 葡萄皮花色素的提取
• 3 葡萄天然功效成分的保健作用与利用
• 3.1 不饱和脂肪酸与葡萄籽油
• 3.2 葡萄原花青素
• 3.2.1 药理作用
• 3.2.2 开发利用
• 3.3 葡萄皮花色素
• 3.4 白藜芦醇
• 4 葡萄果汁的研究
• 4.1 果汁澄清研究
• 4.1.1 物理澄清法
• 4.1.2 化学澄清法
• 4.1.3 生物学澄清法
• 4.2 果汁护色研究
• 4.3 其它研究
• 5 刺葡萄特性
• 5.1 植物学性状
• 5.2 经济学性状
• 5.3 分布与生态条件
• 5.4 新品种‘紫秋’特性
• 6 刺葡萄天然功效成分的提取与利用研究
• 6.1 研究现状与论文研究的必要性
• 6.2 论文研究的内容与技术路线
• 6.2.1 研究内容
• 6.2.2 技术路线
• 第二章 刺葡萄籽油的提取技术及理化特性分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验仪器
• 1.3 主要试剂
• 1.5 试验方法
• 1.5.1 种子特性及籽油含量测定
• 2萃取籽油工艺研究'>1.5.2 超临界CO₂萃取籽油工艺研究
• 1.5.3 籽油的溶剂提取
• 1.5.4 籽油理化特性分析
• 1.6 试验数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 种子特性及籽油含量测定
• 2萃取籽油工艺研究'>2.2 超临界CO₂萃取籽油工艺研究
• 2.2.1 预处理条件试验
• 2.2.2 单因素试验
• 2.2.3 正交试验
• 2.2.4 工艺放大试验
• 2.3 籽油的溶剂提取
• 2.4 籽油理化特性分析
• 3 讨论
• 3.1 刺葡萄籽油的适宜提取方法
• 2萃取刺葡萄籽油的工艺的主要影响因素'>3.2 超临界CO₂萃取刺葡萄籽油的工艺的主要影响因素
• 3.3 刺葡萄籽油的理化特性
• 第三章 刺葡萄籽原花青素的提取与分离纯化技术
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验仪器
• 1.3 主要试剂
• 1.5 试验方法
• 2萃取原花青素的工艺研究'>1.5.1 超临界CO₂萃取原花青素的工艺研究
• 1.5.2 原花青素的溶剂提取
• 1.5.3 原花青素含量的测定与方法比较
• 1.5.4 原花青素的分离提纯
• 1.6 数据处理
• 2 结果与分析
• 2萃取原花青素的工艺研究'>2.1 超临界CO₂萃取原花青素的工艺研究
• 2.1.1 单因素试验
• 2.1.2 正交试验
• 2.2 原花青素的溶剂提取
• 2.2.1 溶剂提取时间的确定
• 2.2.2 不同葡萄籽原花青素的溶剂提取
• 2.3 原花青素的含量测定与方法比较
• 2.3.1 标准曲线的制备
• 2.3.2 含量的测定及其测定方法比较
• 2.4 原花青素的分离提纯
• 2.4.1 高效液相制备色谱分离提纯的工艺条件
• 2.4.2 原花青素的提纯制备
• 3 讨论
• 2萃取'>3.1 刺葡萄籽原花青素的超临界CO₂萃取
• 3.2 刺葡萄籽原花青素的液相制备色谱分离提纯技术
• 第四章 刺葡萄皮花色素的提取及其理化性能研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验仪器
• 1.3 主要试剂
• 1.4 试验方法
• 1.4.1 提取工艺研究
• 1.4.2 理化性能分析
• 2 结果与分析
• 2.1 刺葡萄皮花色素提取工艺研究
• 2.1.1 乙醇浓度对提取效果的影响
• 2.1.2 料液比对提取效果的影响
• 2.1.3 提取温度对提取效果的影响
• 2.1.4 提取时间对提取效果的影响
• 2.1.5 提取产率及色价
• 2.2 刺葡萄皮花色素理化性能分析
• 2.2.1 最大吸收波长的测定
• 2.2.2 酸度对花色素稳定性的影响
• 2.2.3 氧化剂对花色素稳定性的影响
• 2.2.4 光照对花色素稳定性的影响
• 2.2.5 蔗糖对花色素稳定性的影响
• 2.2.6 抗坏血酸对花色素稳定性的影响
• 3+离子对花色素稳定性的影响'>2.2.7 Fe³⁺离子对花色素稳定性的影响
• 3 讨论
• 第五章 刺葡萄果汁的研究与利用
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 主要仪器
• 1.3 主要试剂
• 1.4 试验方法
• 1.4.1 果汁的加工性能研究
• 1.4.2 果汁的加工工艺研究
• 1.4.3 果汁饮料的配方筛选
• 1.5 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 果汁的加工性能研究
• 2.2 果汁的加工工艺研究
• 2.2.1 护色工艺试验
• 2.2.2 澄清工艺试验
• 2.3 果汁饮料的配方筛选
• 2.3.1 最佳配方的确定
• 2.3.2 主要营养及功效成分分析
• 3 讨论
• 3.1 刺葡萄果汁的功效成分与保健作用
• 3.2 刺葡萄果汁的加工特性
• 3.3 刺葡萄汁原花青素与果汁后浑浊问题
• 3.4 刺葡萄汁饮料的护色工艺
• 第六章 刺葡萄籽油天然功效成分及其药理研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验仪器
• 1.3 主要试剂
• 1.4 试验方法
• 1.4.1 籽油功效成分分析
• 1.4.2 动物急性毒性试验
• 1.4.3 籽油动物学药理作用研究
• 1.4.4 籽油软胶囊临床学研究
• 1.5 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 籽油功效成分分析
• 2.1.1 脂肪酸组成分析
• 2.1.2 籽油其它成分分析
• 2.2 动物急性毒性试验
• 2.3 籽油药理作用研究
• 2.4 籽油软胶囊临床学研究
• 2.4.1 籽油软胶囊治疗高脂血症试验
• 2.4.2 籽油软胶囊在老年人中抗氧化效果观察
• 3 讨论
• 3.1 刺葡萄籽油的天然功效成分与药理作用
• 3.2 刺葡萄籽油与高血脂症
• 3.3 刺葡萄籽油与人体抗氧化作用
• 全文结论与创新点
• 参考文献
• 图版及图版说明
• 致谢
• 作者简介