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刺葡萄天然功效成分的提取、药理评价及果汁加工研究

王仁才

   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CO_2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CO_2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CO_2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(134.5gI_2·(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CO_2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CO_2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CO_2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CO_2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CO_2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V_c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CO_2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。……   
[关键词]:刺葡萄;籽油;原花青素;葡萄花色素;葡萄果汁;超临界CO_2萃取;溶剂提取
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:湖南农业大学2006年