番木瓜籽粕在亚临界水中降解过程及产物抗氧化活性研究

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番木瓜籽是番木瓜产业加工后的下脚料,国内外对其研究多集中在油脂及提取物功效范畴,对压榨油脂后的番木瓜籽粕研究报道甚少。本文以压榨油脂后的番木瓜籽粕为研究对象,利用亚临界水特有的性质对其进行降解,研究降解过程中形态变化及降解过程动力学;借助清除自由基(DPPH.ABTS·+、·OH)能力、总抗氧化能力FRAP值及还原能力综合评价番木瓜籽粕亚临界水降解液态产物抗氧化能力,对液态产物中的抗氧化物质如多酚、总三萜、黄酮等进行检测;分析不同提取方法对番木瓜籽粕中多酚、总三萜得率的影响,并采用均匀设计优化亚临界水提取番木瓜籽粕多酚工艺,响应面优化亚临界水提取番木瓜籽粕三萜工艺;采用不同极性溶剂对液态产物抗氧化成分进行富集,分析其抗氧化能力及多酚、三萜类含量;对较强抗氧成分的部分进行追踪分析,确定其主要成分为番木瓜籽三萜类成分。采用五种不同极性树脂对番木瓜籽三萜进行吸附纯化研究;对树脂纯化后的三萜类产品经硅胶柱、凝胶柱、ODS柱反复纯化,采用HPLC-MS进行成分分析,以期为相关农业副产物(如稻杆、香蕉茎、玉米杆等)的合理利用及清洁生产提供示范。具体研究内容和结果如下:1考察了番木瓜籽粕在亚临界水中降解过程形态随温度、时间变化,结果显示,其随反应温度升高,先生成骨架(网状)连接物,表面凹凸不平的覆盖物剥落,生成光滑的表面,随后骨架(网桥)断裂,最后生成无规则碎片。温度越高(180℃以上),完成此变化过程所需时间越短。液态产物随温度提高,溶液透明度增加,颜色由浅橙色向浅红棕色过渡。2考察了不同亚临界水条件对番木瓜籽粕转化率的影响,根据番木瓜籽粕转化率与温度、反应时间关系构建降解过程动力学,结果表明,番木瓜籽粕在亚临界水中降解过程符合一级动力学规律,发生降解的表观活化能为124.51KJ/mol,指前因子为0.2033min-1,模型预测值与真实值较接近,具有一定的可靠性,可为相关实际生产、清洁产业进行预测评估。3对番木瓜籽粕亚临界水降解液态产物进行了抗氧化能力分析,并考察了反应温度对液态产物抗氧化活性的影响,结果表明,液态产物具有一定的抗氧化能力;且160℃、220℃这两个温度上具有较强抗氧化活性。4考查了反应时间对液态产物的抗氧化活性的影响,结果表明,160℃-40min与220℃-10min的液态产物具有较强的抗氧化能力。即反应温度高,降解生成抗氧化成分所需时间短;反应温度低,可通过延长反应时间提高抗氧化成分的溶出。5对160℃-40min与220℃-10min的液态产物进行抗氧化物质追踪,结果显示,液态产物几乎检测不到黄酮类物质,多酚在160℃-40min含量较高,为19.78±0.82mg/g,总三萜在220℃-10min中较高,为55.68+0.32mg/g。6考查了不同处理方法对番木瓜籽粕中多酚、总三萜得率影响,并采用均匀设计优化亚临界水提取番木瓜籽粕多酚工艺,响应面优化亚临界水提取番木瓜籽粕三萜工艺。结果表明,SCW法中番木瓜籽粕中的酚类成分、总三萜均高于其他处理方法;均匀设计优化亚临界水提取番木瓜籽粕多酚最佳工艺为提取温度160℃,40min,液料比50mL/g,提取率达47.89±089mg/g;响应面优化亚临界水提取番木瓜籽粕三萜最佳工艺为反应温度220℃,时间20min,液料比40mL/g,提取率达127.32±0.62mg/go7考察了极性溶剂对液态产物抗氧化成分的富集能力,结果表明,乙酸乙酯萃取物具有较强抗氧化能力,对DPPH、ABTS·+、·C H的ECso为0.11、0.14、3.14mg/mL。浓度为1.Omg/mL乙酸乙酯萃取物其FRAP值为638.19±0.90μmol/LFeSO4,还原能力为16.15±0.92mg/mLVc当量。8对极性萃取物中的多酚、三萜进行了含量追踪,结果表明,乙酸乙酯中多酚、三萜含量较高,其中多酚为16.92±0.79g/100g,是原料中的6.34倍,总三萜为37.83±0.98g/100g,是原料中的6.85倍,确定抗氧化功效成分主要为番木瓜籽中的三萜类成分。9采用5种树脂对番木瓜籽三萜成分进行吸附纯化,通过静态吸附、解析性能以及等温吸附研究发现AB-8为纯化番木瓜籽三萜的较佳树脂。AB-8对番木瓜籽三萜的动态吸附特性试验表明,吸附纯化最佳工艺为:上样浓度为3.5mg/mL左右,流速为5mL/min,可得到最佳动态吸附曲线方程。采用75%乙醇进行洗脱,峰形较集中,对称性良好,无明显的拖尾现象,采用15倍柱体积75%乙醇洗脱,基本可将吸附的番木瓜籽三萜洗脱下来。验证试验表明,番木瓜籽三萜粗样经AB-8树脂纯化后,产品收率平均达50.03%,纯度提高至50.76g/100g,总三萜回收率达83.76%。10硅胶层析对总三萜样品进行分离,洗脱组分Fr4中总三萜含量最高,为74.98g/100g,对Fr4部分上Sephadex-LH-20柱,用水+甲醇(100+0至0+100)洗脱,得A、B、C、D、E五个组分。将A、B、C、D、E分别用ODS柱层析反复纯化,经HPLC-MS分析确定为坡模酸、山楂酸、科罗索酸、齐墩果酸、熊果酸,在番木瓜籽中确定其存在。
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