《淀粉酶辅助提取甘薯多酚的工艺分析》4800字【论文】

PAGE14淀粉酶辅助提取甘薯多酚的工艺分析目录TOC\o"1-1"\h\u17746引言 41141试验材料与设备 4321442试验方法与设计 422863结果与分析 5196694结论 1213764参考文献 12内容摘要本试验采用了甘薯作为试验原料，实验方法选用的福林酚法，首先要进行多次单因素试验，重点在于研究试验中选用的提取温度、乙醇体积分数、提取时间以及酶添加量等条件的数值处于何范围对于甘薯多酚提取能够产生较大的影响，同时在进行完多个单因素试验后，在试验中加入响应面交互研究，试验结果如下：当条件为提取温度60℃、乙醇体积分数50%、酶添加量0.9%、提取时间90min时，能够提高甘薯多酚的提取效果，试验结果表明测得多酚含量数值为0.925mg/g。【关键词】甘薯多酚酶法辅助提取优化引言甘薯又名\t"/item/%E7%94%98%E8%96%AF/_blank"甜薯，甘薯拥有很多种不同的有营养的成分，能够显著地提高人体的是常吃它的结果，甚至还包括能够预防大量疾病的发生，类似于癌症等的发生[1]，并且相较于其他作物，它具有很多优点诸如产量高、易种植、作用广等，这些优点被人们广泛应用于各类的工业中[2]。特别是最近有很长一段时间内，甘薯本身所携带的各种有利于人体健康的营养学特性以及它的抗癌保健作用被熟知，它的市场前景也随之变得十分广阔[3]。随着我国轻工业的不断发展，甘薯作为一种易种植的农业作物被大量种植，其淀粉的加工在轻工业中变得普遍，而对于它的其他价值比如说它的药用价值以及有效成分的分离提取研究较少，因此对种植广泛的甘薯进行各种资源开发变得非常有必要[2]。同时它也是其中含量最多的一类生物活性成分，因其具有广泛的生理活性[3]，多种植物多酚已经被开发利用进行商业生产[4]，所以对甘薯中的总多酚怎样才能更加高效地分离提取并加以利用亟待研究。本文中选取乙醇作为试验中提取多酚的溶剂，用淀粉酶加以辅助来提取甘薯中含有的多酚，并对提取工艺参数上做进一步地优化，从而达到优化甘薯多酚提取方法的一个目的。1试验材料与设备1.1试验材料与试剂试验材料：甘薯试验试剂：α-淀粉酶：河南星星食化生物科技公司；Folin-Ciocaileu试剂；无水乙醇、没食子酸、碳酸钠（均为分析纯）。1.2主要仪器与设备仪器：具支管、试管、烧杯、锥形瓶、药匙、玻璃棒、滤纸、漏斗、胶头滴管、定容瓶设备：鼓风干燥箱、高速粉碎机、恒温水浴锅、紫外可见分光光度计、超声波细微粉碎机、电子天平、离心机2试验方法与设计2.1原料处理将甘薯削皮后洗净、切片，将薄片放置于55℃的条件下进行干燥、粉碎、过40目筛，之后将其放置在干燥器内进行避光保存[6]。工艺流程:制作标曲→试验材料预处理→粉碎、筛分→定量样品浸泡→淀粉酶处理样品→过滤、离心→上清液定容→检测多酚含量2.2多酚含量的测定方法2.2.1试验原理在碱性环境下，多酚类化合物中的-OH能够与Folin-Ciocaileu试剂中的钨钼酸发生氧化还原反应，会生成蓝色络合物[7]，络合物颜色的深浅程度与试验材料中多酚含量存在正相关关系[8]，所以测定出的甘薯中所含有的多酚含量可以用没食子酸来定量表示。2.2.2标准曲线的制作向具支管中加入10mL50%乙醇溶液溶解0.2000g没食子酸，用蒸馏水将其定容至100mL。分别取0mL、1mL、2mL、3mL、4mL、5mL于六支具支管中，之后继续加入福林酚试剂1mL静置约4min—5min，加入20%的碳酸钠溶液2mL混匀后,再加入部分将其蒸馏水定容至20mL，最后把这几个具支管放置在温度为25℃的恒温水浴锅中反应60min。计时结束后，将反应显色后的样品溶液，在分光光度计(波长为520nm)下测定其吸光光度值[9][10]。吸光光度值作为图像的纵坐标，以没食子酸浓度作为横坐标，我们得到的最终的吸光光度值A与没食子酸标准溶液浓度(T，mg/mL)之间的回归方程为：A=0.0621T+0.0014，R2=0.9939。2.2.3多酚含量的测定Folin-Ciocaileu比色法被运用在这次试验中[11]，样品中提取的多酚含量以没食子酸的含量表示，单位为mg/g。多酚提取量＝nCV/w其中：C表示为没食子酸的浓度（mg/mL）；V表示滤液体积（mL）；n表示溶液稀释倍数；w表示为试验样品质量（g）[12]。2.3单因素试验2.3.1提取温度的选择按酶添加量0.9%，料液比为1:8，乙醇浓度50%，提取时间60min，温度的值为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃，用恒温水浴进行提取，对其提取结束之后要用滤纸进行过滤，取上清液定容测定，重复3个平行试验选择最佳温度。2.3.2酶添加量的选择按液料比为1：8，以及确定的温度，分别在0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%条件下提取60min，考察不同酶添加量对甘薯多酚提取效果的影响，恒温水浴提取，提取结束后用滤纸过滤，取上清液定容测定，重复3个平行试验选择最佳酶添加量。2.3.3乙醇浓度的选择在确定的温度、酶添加量、料液比，提取时间60min，从而得出不同浓度的乙醇对多酚类提取效果的影响，分别以10%、30%、50%、70%、90%的提取液进行提取，恒温水浴提取，提取结束后用滤纸过滤，取上清液定容测定，重复3个平行试验，选择最佳的乙醇体积分数。2.3.4提取时间的选择在上述试验确定的乙醇体积分数、酶添加量、料液比、提取温度之下，将提取时间定为30min、60min、90min、120min、150min，恒温水浴提取，提取结束后用滤纸过滤，取上清液定容测定，重复3个平行试验，从而研究出不同提取时间对多酚类化合物提取效果的影响[13][14]。3结果与分析3.1单因素试验结果3.1.1温度对甘薯多酚提取量的影响由图1可见，伴随着提取温度的不断增加，甘薯中多酚的提取量的数值呈现增加的趋势。由试验结果可知，在温度为大约60℃的情况下，多酚提取率表现较高。而当温度高于60℃这一数值时，多酚提取量反而逐渐减少。分析原因如下:多酚类物质在较高温度下会发生氧化还原反应，同时要考虑到高温下的提取会增加另外一部分能耗，因此选用提取温度在60℃比较恰当。3.1.2酶添加量对甘薯多酚提取量的影响由图2可知，酶添加量的数值不断增加，多酚提取量也在不断增加，而酶添加量在0.9%附近升高幅度较为明显，往里面继续添加同种酶的话，提取量反而有所下降，这可能是因为当酶添加量增大到一定比例后，会达到饱和，提取效果不再显著提高，逐渐趋于稳定，而提取出的多酚不断被氧化。3.1.3乙醇浓度对甘薯多酚提取量的影响由图3可见，随着乙醇浓度的增大，多酚提取效果越来越明显，当乙醇浓度增大到一定比例后，提取效果最优，随后开始下降。这是因为，水的加入可以提高溶剂极性，这可能是因相似相溶，提取溶剂的极性与被提取多酚的极性较为相近地情况下，能够提取出来更多的多酚。继续增加乙醇的体积分数，多酚提取效果变差，很可能缘于溶剂的极性与多酚极性改变，不再相像。故在接下来的实验中将乙醇体积分数的数值确定为50%。3.1.4提取时间对甘薯多酚提取量的影响由图4可见，刚开始提取一段时间，甘薯多酚的提取量随着提取时间不断增加，随着提取时间的进一步延长，多酚的提取率反而有所下降。这是因为在提取初期大部分多酚大多都游离态，而提取90min后，由于热效应的原因，随着时间的变化，多酚被逐渐地氧化，故此测得的多酚含量降低。所以将合适的提取时间确定为90min。3.2响应面交互效应分析将提取温度记作A，乙醇浓度记作B，提取时间记作C，酶添加量记作D；根据作出的曲面图，从而分析各项因素交互作用对多酚提取效果的影响。AC6.724E-00316.724E-0030.860.3687AD7.225E-00317.225E-0039.269E-0030.9247BC0.01110.0111.370.2606BD3.540E-00313.540E-0030.450.5113CD0.03410.0344.370.0554A20.8610.86110.54＜0.0001B20.6910.6987.95＜0.0001C20.6710.6785.86＜0.0001D20.6510.6583.01＜0.0001残差0.11147.794E-003失拟项0.100109.953E-0034.150.0913Notsignificant纯误差9.590E-00342.397E-003总和2.3128通过以上的分析可知，该模型显著；失拟项＝0.100＞0.05，失拟项表示为不显著，即自然误差不显著。利用Designexprt8.0软件得到二阶多项式为方程模型：Y=0.89+0.017*A+0.062*B+0.14*C+0.017*A*B+0.041*A*C-4.250E-003*A*D+0.052*B*C+0.030*B*D+0.092*C*D3.2.1提取温度与乙醇浓度交互作用由图5可知，随温度和乙醇浓度的增加，多酚提取量先增加后减少，最优温度范围应确定在（实际值50%）附近；最优提取时间应确定在（实际值60℃）附近。A:提取温度/℃多酚含量B:乙醇浓度/%A:提取温度/℃多酚含量B:乙醇浓度/%3.2.2提取温度与提取时间交互作用由图6分析得，当把提取温度固定在50-60℃时，时间不断延长，多酚提取率呈现出随着时间在不断上升的一个趋势；当提取的温度确定在60-70℃区间内时，随时间增加，多酚提取率的数值逐渐减少；最优的提取温度应在（实际值60℃）附近，最优提取时间范围应在范围（实际值90min）附近。A:提取温度/℃多酚含量C:提取时间/minA:提取温度/℃多酚含量C:提取时间/min3.2.3提取温度与酶添加量交互作用由图7得，提取温度在50℃-60℃区间内不断升高，与此同时酶添加量也不断增加，多酚提取率也随着不段增加；而在试验中让温度在60℃-70℃的区间内依次上升，随酶添加量增加，多酚提取效果反而有所下滑。因此要使提取效率变高，较为合适的提取温度应确定在（实际值60℃）；最优酶添加量应确定为（实际值0.9%）。A:提取温度/℃D:酶添加量/%多酚含量/mgmei'keA:提取温度/℃D:酶添加量/%多酚含量/mgmei'ke3.2.4乙醇浓度与提取时间交互作用由图8可知，在试验范围内，乙醇浓度不断增加，提取时间也呈向上的趋势，甘薯多酚提取量不断增加；当它们达到峰值时，多酚提取量开始下降。因此，只有它们取值适中时，才能获得更高的多酚提取量。B:乙醇浓度/%C:提取时间/min多酚含量B:乙醇浓度/%C:提取时间/min多酚含量3.2.5乙醇浓度与酶添加量交互作用由图9可知，随着乙醇浓度与酶添加量不断增加，多酚提取量先增加后缓慢减少，乙醇浓度最优范围应在（实际值50%）附近；最优酶添加量应在（实际值0.9%）附近。多酚含量B:乙醇浓度/%D:酶添加量/%多酚含量B:乙醇浓度/%D:酶添加量/%3.2.6提取时间与酶添加量交互作用由图10可知，随着提取时间和酶添加量不断增加，多酚提取量呈现先往上增后往下减小的趋势，酶添加量最优范围应在（实际值0.9%）附近；最优提取时间范围应在范围（实际值90min）附近。多酚含量D:酶添加量/%C:提取时间/min多酚含量D:酶添加量/%C:提取时间/min3.3验证试验对正交试验中选出的以上提取条件进行验证试验，得出的结果为0.922mg/g、0.924mg/g、0.925mg/g。4结论在单因素试验中，得出了研究的各因素对甘薯多酚提取量影响较明显的一些数值，结论如下：温度为60℃、酶添加量数值为0.9%、乙醇体积分数数值为50%、提取时间定为90min。响应面分析研究了试验各因素的交互作用，得出最优的提取条件如下：提取温度数值为60℃、乙醇体积分数数值为50%、酶添加量数值为0.9%，提取时间数值为90min。在这一条件下，测得的多酚含量为0.925mg/g。验证试验的结果向我们表明，已确定的酶法辅助提取条件合理可行，能够有力地增加多酚的提取量。参考文献张文婷，孔秀林，孙健，徐飞，朱红，岳瑞雪，张毅，钮福祥.响应面法优化甘薯叶片多酚提取工艺[J].核农学报，2018,32(12):2397-2405.孙讯.干制条件下不同品种甘薯的加工适应性及其多酚组成变化[C].沈阳农业大学,2017:22-25.成焕,王传花,李珂，郭亦晨，赵志友，王远亮.响应面法优化槟榔核多酚提取工艺[J].食品研究与开发,2018,39(7):35-41.赵国建，肖春玲，王向东，高海涛.甘薯中多酚提取新工艺及抗氧化研究[J].中国食品学报，2011,11(5):65-69.魏春红，何丽娜，丁闻浩，鹿保鑫，曹龙奎.酶法辅助提取小米多酚的工艺研究[J].中国粮油学报，2019,34(1):94-98.张奇.酶法辅助乙醇提取制备接骨木多酚及其活性研究[J].香料香精化妆品，2018,52(9):43-48.闫利萍，韩志敏，张家静，贺云，刘甜甜，左玉洁，汪张贵.山茶蜂花粉总酚含量测定方法的比较[J].蚌埠学院学报，2015,52(9):37-42.陈峰，尹鹏，郭桂义，周琼.响应面法优化提取绿茶茶多酚工艺研究[J].茶叶通讯，2020,37(5):111-116.刘静，黄慧福，刘继华，叶朋飞.响应面优化核桃分心木多酚超声辅助提取工艺[J].食品研究与开发，2020,41(4):163-168.冯孝杰，沈倩婷，陈犇，陈俊沲，周瑾，孙小红.响应面法优化纤维素酶提取香榧假种皮多酚类物质[J].食品工业，2020,18(7):60-65..沙如意，洪吟秋，张黎明，韩斌，兰玲，蔡成岗，毛建卫，平丽娟，刘士旺.酶法辅助提取大蒜多酚工艺的响应面法优化[J].食品与发酵科技，2016,52(9):37-42.徐婕，汤韧，吉树臣，姜淑妍，徐楠楠.酶法辅助提取茶多酚的工艺研究[J].食品研究与开发，2016,37(3):97-102.蓝志福.响应面优化超声辅助提取胡萝卜叶多酚工艺研究[J].长江大学学报(自科版)，2018,5(2):58-64.[14]ChatchaiSungpud,WorawanPanpipat,AttawadeeSaeYoon,ManatChaijan.Ultrasonic-assistedvirgincoconutoilbasedext