超声波辅助提取江永香柚皮多糖的优化工艺

PAGE学科分类号：082702本科学生毕业论文学号院(系)生命科学与化学工程系食品质量与安全2009级指导教师本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担毕业论文任务书课题名称：超声波辅助提取江永香柚皮多糖的优化工艺学生姓名：系别：生命科学与化学工程系专业：食品质量与安全指导教师：2013年01月02日关键词：柚皮多糖；超声波辅助法；热水浸提2、毕业论文内容要求：1）试验要求(1)以湖南科技学院附近各个超市购买的江永香柚柚皮为材料，(3)保证两个月的试验工作量。2）论文要求(1)认真查找资料保证论文论据、数据的真实性。(2)在分析影响因素时要有实例支持，归纳论点时要有理有据。(3)行文结构合理，层次分明，格式规范。(4)符合毕业论文写作规范。3）能力要求(1)通过毕业论文的撰写工作，掌握科研工作中文献资料的查阅、试验方案的设计、突发问题的处理以及实验数据的分析整理能力。(2)通过毕业论文的撰写工作掌握，掌握WORD、EXCEL、PPT等办公软件的操作。(3)通过实验的实施，形成独立思考的能力、科学严谨的学术态度和认真塌实的学习工作习惯。4）主要研究方法：热水浸提法单因素试验法正交试验法对比分析数据法讨论总结查阅文献。5）主要研究任务：研究出江永香柚皮多糖的最佳提取工艺。6）查阅文献篇数：15篇以上，至少1篇为外文文献，论文字数10000字以上。文献查阅指引：通过湖南科技学院图书馆中的中国学术期刊网、中国万维网、万方数据库、学士论文网、食品伙伴网等网络资源，以输入关键字或关键词的形式，找出相关资料，并根据所查阅资料后面的文献继续追踪查找相关资料，根据文献资料，参照与本实验相关的实验方法，按照本课题的相关要求完成实验方案设计和论文撰写工作。参考文献：[1]韦巍，李雪华.多糖的研究进展[J].国外医学药学分册，2005,32(3):179-184.[2]吴华振.植物多糖的药理作用及应用进展[J].实用医技杂志，2005,12(7):1803-1804.[3]贾冬英，姚开，谭敏，等.柚果皮中生理活性成分研究进展[J].食品与发酵工业，2001,27(11):7478.[4]邓婷婷，刘素纯，贺建华.柚皮提取物有效成分的研究概况[J].中国食物与营养，2008,6:16-19.[5]张婧萱，廖保宁，贞荣，等.柚子皮中总黄酮的提取及对羟自由基的清除作用[J].广东微量元素科学，2006,13(7):4852.[6]罗春，黄建军.柚皮苷二氢查尔酮工艺研究[J].精细化工中间体，2011,4:62-65.[7]杨丽华，程晓光.天然色素的资源开发和运用研究进展[J].中国食物与营养，2010,6:13-15.[8]李艳辉，王琦.真菌多糖的生物活性与构效关系的研究评介[J].吉林农业大学学报，2002,24(2):70-74.[9]俞建瑛，蒋宇，王善利.生物化学实验技术[M].北京：科学出版社，2005:137-1381.[10]陈美珍，王欣，余杰.龙须菜多糖的提取、分离及抗氧化活性的研究[J].汕头大学学报，2005,20(2):38-42.[11]王立娟，冯清伟.香蕉皮多糖提取条件研究[J].食品科学，2006,27(08):159-161.[12]朱开梅，顾生玖，唐世锭，等.超声波法提取香蕉皮多糖的条件优化及其生物活性[J].安徽农业科学，2011,39(25):15779-15782.[13]王卫国，赵永亮.香菇多糖分离最佳工艺及最佳工艺原料探讨[J].中草药，2000,31(8):584-585.[14]张德华.夏德枯草多糖分离纯化与抗氧化活性研究[J].云南植物研究，2006,28(4):410-414.[15]王晓波，何晓燕，王梅，等.火龙果皮总黄酮提取与体外抗氧化作用研究[J].食品工业设计，2011,32(11):156-163.[16]IrakozePierreClaverOptimizationofUltrasonicExtractionofPolysaccharidesfromChineseMaltedSorghumUsingResponseSurfaceMethodology[J].PakistanJournalofNutrition,2010,9(4):336-342.4、毕业论文进度安排：(1)2012年12月8日—2013年01月05日查阅相关资料，初步制定调查方案，填写开题报告书、任务书，申请参加开题报告。(2)2013年01月05日—2013年01月12日参加开题报告，开题后进一步查阅有关文献资料，完善调查方案，准备实验材料、试剂、设备。(3)2013年01月12日—2013年3月20日按照实验方案进行实验，分析总结结论。(4)2013年4月中旬，准备论文答辩教研室意见：负责人签名：注：作者姓名刘小文讲师预计字数10000开题日期2013.01.1277选题的根据：1)说明本选题意义 2)综述国内外有关本选题研究进展和拟研究内容一、选题意义多糖是自然界和生物体中广泛存在的物质，它是生物体内除蛋白质和核酸以外的又一类重要的信息分子。它具有多种生物活性,与生物机能的维持密切相关，与蛋白质、脂类形成的糖蛋白、脂多糖在细胞的识别、分泌以及在蛋白质的加工、转移方面起着不容忽视的作用。近年来，植物、海洋生物及菌类等来源的多糖已作为有生物活性的天然产物中的一个重要类型出现，多糖所具有的抗肿瘤、免疫、抗凝血、降血糖和抗病毒活性已相继被发现[1,2]。柚皮为芸香科Rutaceae植物柚Citrusgrandis(L.)Osbecd的果皮。别名柚子皮、气柑皮、橙子皮。柚皮呈对折的七角或展开的五角星状，单片呈柳叶形。完整者展开后直径15～28cm，厚0.2～0.5cm。气芳香，味苦、微辛。中医学认为，柚子味甘酸、性寒，有健胃化食、下气消痰、轻身悦色等功用。柚皮约占整个柚子总量40%，每年都有大量的柚皮被扔掉，造成资源的极大浪费,且污染环境[3]。江永香柚为永州特产之一，味美色香，深受人们喜爱，但柚皮却一直得不到很好的利用。柚皮中除含有水分、维生素、矿物质这些人体必需的营养素外，还含有多种对人体健康有益的非营养性生理活性成分，如黄酮类化合物、类柠檬苦素、香精油、天然色素、膳食纤维等，这些成分高于柚果实[4]。因此，对柚皮的深加工和综合利用开发具有潜在的价值和前景。目前柚皮的深加工方式主要是提取香精油、黄酮类化合物、果胶和色素等。但其开发利用价值还远不止如此[5]。本研究提高柚皮原料综合利用率，降低生产成本，提高附加值和经济效益，减少环境污染提供方法依据。二、研究进展及研究内容目前柚皮的深加工方式主要是提取香精油、黄酮类化合物、果胶和色素等[5]。柚皮中黄酮类化合物含量约为1％-6％，二氢黄酮类化合物是柚皮中黄酮类合物的主要成分，所包含的二氢黄酮类化合物的主要种类有：柚皮苷(naringin)、新橙皮苷、柚皮芸香苷等，其中柚皮苷占80％以上。柚皮苷主要以天然着色剂和风味改良剂的形式广泛运用于食品工业中。此外，柚皮苷用在饮料以及高级糖果中还具有增强风味的作用。柚皮苷还可作为合成新型甜味剂的原料，如高甜度、无毒、低能量的新型甜味剂二氢柚苷查耳酮和新橙皮苷二氢查耳酮[6]。柚皮中的色素品质优良，作为天然色素安全可靠。可广泛用于食品工业，如饮料、酒类、糕点、糖果、酒类、水产品等。还可以作为营养添加剂用于功能性食品的生产[7]。柚皮中的果胶多糖由于具有优良的乳化性和稳定性而在食品行业中被广泛用作稳定剂、增稠剂、乳化剂等。目前国内外对于柚皮多糖的提取方法有很多：溶剂提取法、酸提法、碱提法、酶解法、超滤法、超声波强化法、微波辅助法等。但是酸提、碱提及提取温度过高的水提均会对于具有一定生物活性的多糖等生物大分子物质的功能活性造成一定的影响。多糖链中的糖苷键在酸性条件下会发生一定程度的水解，因此在酸性条件下提取多糖会影响多糖的结构和活性。碱能解聚多糖组织细胞壁的聚合物从而使不溶性纤维素、半纤维素、木质素与可溶性多糖间的糖苷键断裂，最终使多糖的提取率提高。同时在碱性条件下提取的多糖(特别是酸性果胶多糖)的结构依然会由于碱的脱脂作用和碱性条件下的半乳糖醛酸糖苷键的β-消去反应而发生变化[8]。本研究利用超声波辅助热水浸提法直接从江永香柚柚皮中提取多糖，探讨其最佳工艺。三、主要内容：1、实验原理[9]苯酚—硫酸法，采用苯酚-浓硫酸法测定多糖含量。多糖成分在硫酸作用下，先水解成单糖,单糖迅速脱水生成糠醛衍生物，然后和苯酚缩合成有色化合物，该化合物在490nm波长处有特征吸，计算多糖含量。采用苯酚-硫酸显色法测定总的多糖含量。取0.1g/L的标准葡萄糖溶液各0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.80mL，用蒸馏水补至1.00mL,再加入6%苯酚溶液各1ml，摇匀，然后加入浓硫酸各5.0ml，摇匀。另取1.0ml水，同上操作，作为参比溶液，置于40℃水浴中恒温30min，取出，冷却15min后，在490nm处进行比色,以吸光度为纵坐标，糖浓度为横坐标，绘制标准曲线，求出回归方程。3、江永香柚柚皮预处理[12].将柚皮洗净，切碎加适量乙醇在恒温水浴中浸泡2h脱脂，真空干燥，粉碎得柚子皮粉。4、香柚皮粗多糖的提取及测定[12]。准确称取1.0g香柚皮粉,按一定料液比加入蒸馏水，按一定提取温度和提取时间进行提取，将提取液冷却后抽滤，用旋转蒸发器将滤液浓缩。取浓缩液5ml置于烧杯中加入20ml无水乙醇离心过滤得沉淀为多糖和蛋白质的混合物，用蒸馏水复溶，取一定量的水溶液，置于分液漏斗中，按照提取液体积的1/5量加入Sevag试剂(氯仿/正丁醇)，震荡静置分离，收集上清液，加足量活性炭，过滤得多糖溶液，在490nm下测定吸光度并根据标准曲线，并计算出香柚皮多糖的提取率。5、香柚皮多糖的提取条件影响多糖浸提的因素主要有超声波处理时间、浸提温度、浸提时间、料水比(香柚皮粉末与加水量的比例)等，针对这些因素对香柚皮多糖的提取条件进行研究[10-15]。1)料液比对柚皮多糖提取率的影响准确称取柚皮粉末样品1.0g，采用不同的料液比(1:15、1:20、1:25、1:30、1:35)，超声波处理时间为4min，水浴温度为70℃，水浴提取时间为2h，对柚皮粉末样品进行处理，然后用可见光分光光度计于490nm波长处测定多糖的提取率，绘制曲线图，然后根据曲线图确定最佳料液比。2)超声波处理时间对柚皮多糖提取率的影响准确称取柚皮粉末样品1.0g，在提取时间为2h、提取温度为70℃、料液比为1:20的情况下，采用不同的超声波处理时间（2min、3min、4min、5min、6min），对柚皮粉末样品进行处理，然后用可见光分光光度计于490nm波长处测定多糖的提取率，绘制曲线图，然后根据曲线图确定最佳超声波提取时间]。3)水浴温度对柚皮多糖提取率的影响准确称取柚皮粉末样品1.0g，在超声波提取时间为4min，料液比为1:20、提取时间为2h，采用不同的水浴温度(60℃、70℃、80℃、90℃、100℃)，对柚皮粉末样品进行处理，然后用可见光分光光度计于490nm波长处测定多糖的提取率，绘制曲线图，然后根据曲线图确定最佳提取温度。4)水浴时间对柚皮多糖提取率的影响准确称取柚皮粉末样品1.0g，在超声波提取时间为4min，提取温度为70℃、料液比1:20，采用不同的水浴时间(1h、1.5h、2h、2.5h、3h)，对柚皮粉末样品进行处理，然后用可见光分光光度计于490nm波长处测定多糖的提取率，绘制曲线图，然后根据曲线图确定最佳提取时间。6、正交试验在单因素研究的基础上，设计L9(34)正交试验，本试验选取了料液比(m/V)、超声波提取时间（t）、提取温度(T)和提取时间(t)和4个影响因素，通过以上单因素试验，每个因素取最好的3个水平研究它们对柚皮水溶性多糖的提取率的影响。7、稳定性实验最佳工艺条件下进行4次稳定实验。四、研究方法：(一)理论分析法：通过查询和阅读相关的文献资料，在原有的基础上将已有的结论进行引用加强。(二)实际讨论法：和做相近领域实验的同学进行讨论，对于讨论仍有疑难的问题请教指导老师。(三)实验验证法：按照实验方案开展实践研究，验证实验猜想，记录实际结果，比较与理论分析的异同之处。(四)图表分析法：运用图表处理实验数据，分析实验结果。五、完成期限和采取的主要措施：填写开题报告书、任务书，申请参加开题报告。(4)开题后进一步查阅有关文献资料，完善试验方案，按照实验方案进行实验，分析实验结果(5)2013年4月撰写论文，准备答辩。(6)2013年4月底参加论文答辩。为在规定的时间内出色地完成实验操作与论文写作，定将严格要求自己，以严谨的科学研究态度进行实验，多查阅有关文献，多思考多与老师和同学们交流。2、主要措施：(1)通过向图书馆借阅各种相关书籍，学术期刊查阅(2)通过网络搜索有关文献资料和有用信息，然后整理，展开论述(3)与指导老师及同学共同探讨有关本题的相关知识六、参考文献[1]韦巍，李雪华.多糖的研究进展[J].国外医学药学分册，2005,32(3):179-184.[2]吴华振.植物多糖的药理作用及应用进展[J].实用医技杂志，2005,12(7):1803-1804.[3]贾冬英，姚开，谭敏，等.柚果皮中生理活性成分研究进展[J].食品与发酵工业，2001,27(11):7478.[4]邓婷婷，刘素纯，贺建华.柚皮提取物有效成分的研究概况[J].中国食物与营养，2008,6:16-19.[5]张婧萱，廖保宁，贞荣，等.柚子皮中总黄酮的提取及对羟自由基的清除作用[J].广东微量元素科学，2006,13(7):4852.[6]罗春，黄建军.柚皮苷二氢查尔酮工艺研究[J].精细化工中间体，2011,4:62-65.[7]杨丽华，程晓光.天然色素的资源开发和运用研究进展[J].中国食物与营养，2010,6:13-15.[8]李艳辉，王琦.真菌多糖的生物活性与构效关系的研究评介[J].吉林农业大学学报，2002,24(2):70-74.[9]俞建瑛，蒋宇，王善利.生物化学实验技术[M].北京：科学出版社，2005:137-1381.[10]陈美珍，王欣，余杰.龙须菜多糖的提取、分离及抗氧化活性的研究[J].汕头大学学报，2005,20(2):38-42.[11]王立娟，冯清伟.香蕉皮多糖提取条件研究[J].食品科学，2006,27(08):159-161.[12]朱开梅，顾生玖，唐世锭，等.超声波法提取香蕉皮多糖的条件优化及其生物活性[J].安徽农业科学，2011,39(25):15779-15782.[13]王卫国，赵永亮.香菇多糖分离最佳工艺及最佳工艺原料探讨[J].中草药，2000,31(8):584-585.[14]张德华.夏德枯草多糖分离纯化与抗氧化活性研究[J].云南植物研究，2006,28(4):410-414.[15]王晓波，何晓燕，王梅，等.火龙果皮总黄酮提取与体外抗氧化作用研究[J].食品工业设计，2011,32(11):156-163.[16]IrakozePierreClaverOptimizationofUltrasonicExtractionofPolysaccharidesfromChineseMaltedSorghumUsingResponseSurfaceMethodology[J].PakistanJournalofNutrition,2010,9(4):336-342.指导教师意见：指导教师签名：教研室意见：签名：年月日开题报告会纪要时间2013/01/12地点逸夫楼323与会人员姓名职务（职称）姓名职务（职称）姓名职务（职称）林和成教授董加宝讲师邓胜国讲师李玲讲师刘小文讲师会议主持人：记录人： 年月日负责人签名：年月日系部意见负责人签名：年 月 日指导小组意见负责人签名:年月日系部意见负责人签名:年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业设计指导过程记录表毕业论文题目超声波提取江永香柚皮多糖的优化工艺学生姓名唐丽娟学号200907003214专业班级指导教师职称系（教研室）生化系指导过程记录指导内容记录(一)1、论文的选题。2、主要研究内容和大致方向。学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日指导内容记录(二)1、点评论文的意义。2、分析选取的实验方法是否可行。学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日指导内容记录（三）1、对开题报告的书写进行指导。2、对开题报告提出修改意见。学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日指导内容记录(四)1、对试剂的选用提出相关意见。2、指导使用复杂仪器。学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日指导过程记录指导内容记录(五)1、帮忙分析实验过程中出现的问题。2、实验过程中的注意事项。学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日指导内容记录(六)对论文整体结构做出修改，督促按照格式完成。对论文内容进行有必要的增删。学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日指导内容记录(七)1、论文再次修改，指出结构方面的错误。2、对摘要、参考文献、标点符号等提出重点修改意见。学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日指导内容记录(八)1、指出论文仍存在的格式问题。2、论文终稿审查，仔细翻阅论文终稿，对其进行最后的审查。学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)：20年月日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院毕业论文答辩申请暨资格审查表毕业论文题目超声波辅助提取江永香柚皮多糖的优化工艺内容综述（对毕业论文的研究步骤和方法、主要内容及创新之处进行综述，提出答辩申请）：实验内容：本研究提高柚皮原料综合利用率，提高附加值和经济效益，减少环境污染提供依据。实验结果：在提取料液比(m/V)1:25，超声波处理时间(t)4min，水浴温度为(T)70℃，水浴时间(t)3h的条件下，提取效果最佳，此条件下柚皮中水溶性多糖的平均提取率为5.629%。创新之处：江永香柚为永州本地特色水果，香柚资源丰富，但对香柚皮的研究也限于香油、色素等方面的提取，而以用超声波处理提取柚皮多糖的研究几乎没有，因而利用香柚皮为原料提取多糖，可充分利用资源，变废为宝，充分发挥柚皮的经济价值，提高经济效益和环境效益，适应可持续发展的时代要求。答辩申请：经过一段时间的试验和论文写作及修改，我的论文已初步定稿，在全部试验与论文修改中刘老师给予了全面的指导。在此，我向老师申请参的答辩，望批准。资格审查项目是否01工作量是否达到所规定要求02文档资料是否齐全（任务书、开题报告、答辩申请、定稿论文及其相关附件资料等）03文档是否符合规范化要求04是否按时向指导教师提交全部正式材料05是否剽窃他人成果或者直接照抄他人设计（论文）06是否为已公开发表的个人论著备选是否多人设计一个系统或者合作一个课题（多人设计一个系统或者合作一个课题）内容是否雷同系毕业论文（设计）工作领导小组意见：符合答辩资格，同意答辩□不符合答辩资格，不同意答辩□（公章）年月日注：此表为学生毕业论文定稿后申请答辩，及系领导小组对申请答辩学生进行资格审查时用；资格审查项目由指导教师填写。湖南科技学院本科毕业论文评审表论文题目超声波提取江永香柚皮多糖的优化工艺作者姓名唐丽娟所属系、专业、年级生命科学与化学工程系食品质量与安全专业09级指导教师刘小文（讲师）字数10000定稿日期2013.4.21中文摘要本文以江永香柚皮为原料，采用超声波辅助热水浸提法提取香柚皮多糖。在单因素试验基础上选取影响提取率的主要因素：料液比，超声波处理时间，水浴温度，水浴时间。通过4因素3水平L9(34)正交试验设计，对柚皮多糖的提取条件进行优化设计。结果表明，在提取料液比(m/V)1:25，超声波处理时间(t)4min，水浴温度为(T)70℃，水浴时间(t)3h的条件下，提取效果最佳，此条件下柚皮中水溶性多糖的平均提取率为5.629%。关键词柚皮多糖；超声波辅助法；热水浸提英文摘要Inthispaper,investigatedtheextractiontechnologyofjiangyonggrapefruitpeelpolysaccharidesbyultrasonicassistantmethod.Theeffectfactors,includingmass/volumeratio,ultrasonictreatmenttime,extractiontemperatureandtime,wereoptimizedthroughorthogonaltestsL9(34)onthebasisofsinglefactorexperiment.Theresultshowedthattheoptimalextractingconditionsofultrasonicassistanttechnologyweremass/volumeratio1:25,ultrasonictreatmenttime4min,followedextractiontemperature70℃for3h.underoptimalconditions,theaverageextractionrateofpolysaccharidesproductwasabout5.629%.关键词grapefruitpeelpolysaccharides;ultrasonicextractiontechnology;extractionwithhotwater指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力10研究方案的设计能力5研究方法和手段的运用能力10外文应用能力5论文质量35%文题相符5写作水平15写作规范10论文篇幅5实评总分成绩等级指导教师评审意见：指导教师签名：说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及