论文部分内容阅读
糖厂混合汁上浮澄清法浮渣是糖厂原料汁（亦称混合汁）经过上浮澄清技术处理后得到的副产物，由于对浮渣综合利用的研究尚未起步，糖厂一般将其与沉淀池中的泥汁混合进行过滤，最终将浮渣并入滤泥，从而导致甘蔗中所含的有机非糖分尤其是活性成分的大量损失或重新进入生产流程而影响糖品质量，因此，浮渣的综合利用是制约各类上浮澄清技术在糖厂混合汁处理过程中产业化应用的重要原因。由于混合汁浮渣产生于整个制糖过程的前端，避免了传统制糖过程中加灰、加磷、硫熏和二次加热等工艺对有机非糖分的影响，使得浮渣所含抗氧化活性物质不易破坏，若能对混合汁浮渣进行综合利用，可以通过降低混合汁有机非糖分含量以减轻后序工艺过程中因“除杂”所需的硫磺、磷酸及石灰等化学助剂的耗用，从而有效降低滤泥的排放量。此外，由于混合汁浮渣富含有机非糖分且极少有化学助剂混入，相对于从滤泥中提取具有生理活性的物质，以混合汁浮渣作为提取底物更易于获得高纯度、高活力的目标产物，且分离纯化难度及制备成本均较低。甘蔗中所含的多酚、黄酮等具有生理活性的物质在制糖过程中能与铁或氧反应而生成色值很高的色素物质，成为严重影响成品糖质量的“有害因素”。作为天然抗氧化剂的植物多酚尤其是水溶性多酚类物质，由于容易跨越细胞膜而被机体吸收，且具有抑制致病性细菌和病毒、抗诱变、抗癌、抗氧化等生理特性，已在食品、药品、化妆品工业中得到了广泛的应用，并成为目前食品营养学及生物医学的研究热点。深入研究糖厂混合汁浮渣的水溶性多酚类物质的分离纯化及其抗氧化性能，对于改善和优化制糖生产过程、开展糖厂副产物尤其是有机非糖分的综合利用，发挥广西制糖业的资源优势，探寻水溶性天然抗氧化物质的新来源，均具有重要的现实意义。本课题的研究内容和相关结论主要有：1．甘蔗糖厂混合汁浮渣水溶性成分预测。基于试管系统预试法的定性检测，糖厂混合汁浮渣水溶性成分主要包括氨基酸、多肽和蛋白质；糖、多糖和苷类；鞣质；有机酸；黄酮类；蒽醌类；酚类；香豆精和内酯；强心苷；植物甾醇和萜类；生物碱及其它含氮类化合物成分。2．浮渣水溶性多酚物质的超滤膜分离及超滤产物的活性片断的筛选。采用分级膜分离（50kD、10kD、5kD和1kD）技术对甘蔗糖厂混合汁浮渣水溶性多酚物质进行分离纯化，研究了各级产物的抗氧化活性、多酚含量、色值、国形物得率。结果表明，5kD～10kD组分的抗氧化活性最强，但固形物得率较低；＞50kD组分中多酚含量最多，但抗氧化活性较弱，且色值最高；＜1kD组分多酚含量少和抗氧化能力弱。综合考虑，选择＜5kD组分作为以后研究对象。通过各组分抗氧化活性、多酚含量、色值三者之间关系的研究，发现，提取组分色值高并不代表多酚含量多、抗氧化性强，而多酚含量高也不代表抗氧化强，三者之间并非简单的正相关。不同分子分布的有机非糖分在色值、多酚含量及抗氧化能力等方面存在较大的差别。3．浮渣水溶性多酚筛选片断的大孔树脂吸附纯化及工艺条件优化。通过5种大孔吸附树脂（DM-301、S-8、ADS-17、AB-8和ADS-8）对水溶性多酚抗氧化活性物质进行吸附分离，并以分离产物对DPPH·自由基的清除能力进行比较，在筛选出分离效果较理想的大孔吸附树脂AB-8的同时，对相关工艺条件进行了优化（上样流速为1mL／min、上样质量浓度为2.50mg／mL、乙醇洗脱的体积分数为70％）。4．AB-8大孔树脂吸附纯化浮渣水溶性多酚筛选片断的动力学研究。以吸附-扩散理论作为理论基础，对大孔树脂吸附分离过程的静态吸附解吸及动态吸附解吸实验数据的回归分析，分别获得Langmuir和Freundlich等温吸附的传质表达式，基于相关系数参数比较，Langmuir方程拟合效果优于Freundlich；通过静态吸附与解吸动力学曲线和动态吸附与解吸动力学曲线，分别描述大孔树脂吸附分离浮渣多酚抗氧化物过程的动力学特征。5．浮渣大孔树脂纯化物抗氧化性能检测。以Vc为参照物，通过5种不同的反应体系（DPPH·自由基、还原能力、羟基自由基·OH、超氧阴离子O2-·、亚硝酸盐NO2-）研究了浮渣多酚大孔树脂纯化物与直接水提物的抗氧化性能。结果表明：浮渣多酚的大孔树脂纯化物与直接水提物在DPPH·自由基、·OH羟基自由基、亚硝酸盐NO2-和还原体系中均具有抗氧化能力，且清除效果与配制浓度有着明显的线性关系；在超氧阴离子O2-·体系中出现了负清除现象，反而促进了该自由基的形成；在DPPH·自由基、亚硝酸盐NO2-、羟基自由基·OH、还原能力体系中，大孔树脂纯化物抗氧化能力均强于直接水提物的清除能力，其中，大孔树脂纯化物对DPPH·自由基的清除能力相当于Vc的11倍，相当于直接水提样的1450倍。由此可见，采用大孔树脂纯化效果较理想。6．浮渣大孔树脂纯化物抗氧化活性组分的检测分析与鉴定。以特征显色反应作为定性手段初步确定样品中含有多酚类物质，通过高效液相色谱及标准品进一步定量确定没食子酸的含量及其纯度。实验结果表明：直接水提物和大孔树脂纯化物均含没食子酸，分别为12.42 mg／g、23.37mg／g，后者高于文献报道从甘蔗混合汁中提取的没食子酸含量（12.61 mg／g），而含儿茶素、表儿茶素、儿茶酚、绿原酸却很少；大孔树脂纯化物目标产物的没食子酸占总多酚的47.67％，相当于总酚类物质的一半。