紫甘薯花色苷提取工藝與組分分析及其穩(wěn)定性和抗氧化性研究.pdf

1、本論文比較研究了不同品種或品系的紫甘薯中花色苷類(lèi)色素等主要物質(zhì)含量，加工保藏方法對(duì)其含量的影響；比較研究了溶劑法、酵母發(fā)酵法提取紫甘薯花色苷色素方法，并優(yōu)化了工藝參數(shù)；研究了發(fā)酵法提取的花色苷色素對(duì)pH值變化、熱和光及金屬離子穩(wěn)定性及抗氧化活性；對(duì)發(fā)酵法提取的紫甘薯花色苷的組成和主要分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析。研究結(jié)果如下： 1、紫甘薯花色苷及其酸水解產(chǎn)物的HPLC-DAD圖譜分析表明，紫甘薯中的花色苷主要是酰化的花色苷，主要的花色苷元

2、為矢車(chē)菊色素和芍藥色素。不同品種或品系紫甘薯中花色苷組分和含量存在明顯差異。川山紫、濟(jì)薯-18、安徽紫、紫A<,0>和紫A<,1>中分別含有21、17、16、15和14種具有花色苷特征的組分；這些紫甘薯花色苷中?；ㄉ辗謩e占總花色苷含量的92.65％、80.65％、93.13％、74.96％和93.47％。川山紫、安徽紫和紫A<,1>均可能含有7種?；ㄉ?，紫A<,0>和濟(jì)薯18分別含有4種和3種?；幕ㄉ?；“紫A<,1>”中花色

3、苷、淀粉和蛋白質(zhì)含量最高，分別為76.63、326.70和14.86 mg/100g FW。 2、冷藏、凍藏、微波和蒸煮均會(huì)導(dǎo)致紫甘薯中花色苷含量顯著下降。直接冷藏(-4℃，7天)和凍藏(-20℃，7天)的花色苷保存率分別為貯藏時(shí)的92.3％和92.1％;經(jīng)微波加熱和蒸煮后再冷凍處理的花色苷含量均顯著降低(p<0.05)，僅分別為鮮薯含量的84.5％和83.3％。徐薯1號(hào)在-20℃凍藏7d后，有1種未?；幕ㄉ战M分消失和2種酰

4、化花色苷大量下降。日曬對(duì)紫甘薯花色苷有嚴(yán)重的破壞作用，熱風(fēng)干制適宜的溫度為50℃。 3、響應(yīng)面法優(yōu)化的鹽酸化乙醇提取紫甘薯花色苷色素最佳工藝參數(shù)為：溫度80℃、料液比1：28.7、時(shí)間74.7 min，花色苷色素提取率最大預(yù)測(cè)值為157.29 mg/100g(db)，實(shí)測(cè)值為155.24 mg/100 g(db)；超聲波輔助鹽酸化乙醇提取最佳工藝參數(shù)為：溫度60℃、時(shí)間40 min、超聲功率225 W和料液比1：30，色素最大提

5、取率為170.57 mg/100 g(db)；該方法比鹽酸化乙醇方法提取時(shí)間縮短了近一半(34.7 min)，且提取率增加了9.88％，但色價(jià)降低了21u。 4、果膠酶處理可顯著提高花色苷的提取率(p<0.01)。適宜的酶解條件為溫度35℃，pH值4.0時(shí)，果膠酶添加量為80 U/mL，酶解時(shí)間120 min，花色苷含量達(dá)到105 μg/mL，是未添加果膠酶的2.3倍。a-淀粉酶處理的適宜條件為：起始pH值5.5、加酶量200

6、U/mL、60℃水浴下保溫60 min；糖化酶的適宜處理?xiàng)l件為：起始pH值4.5、糖化酶添加量200 U/mL、60℃水浴下保溫2 h，淀粉基本降解為還原糖，花色苷損失最少。采用響應(yīng)面法優(yōu)化的酵母發(fā)酵條件：酵母接種量為10％、溫度27℃，初始pH值為3.0時(shí)，經(jīng)過(guò)72 h發(fā)酵，花色苷產(chǎn)量達(dá)到66.6μg/mL。與傳統(tǒng)鹽酸化乙醇提取法相比，紫甘薯花色苷含量減少了14.39％，但色價(jià)增加了49u，同時(shí)每100g鮮薯得到200mL濃度為6％的

7、酒精。 5、選取AB-8、S-8、NKA-Ⅱ及NKA-9四種大孔樹(shù)脂吸附紫甘薯色素，研究了大孔樹(shù)脂吸附過(guò)程中的靜態(tài)吸附動(dòng)力學(xué)和AB-8大孔樹(shù)脂的靜態(tài)吸附熱力學(xué)。AB-8大孔樹(shù)脂是較理想的吸附樹(shù)脂，其吸附平衡速率常數(shù)為每分鐘0.0246，吸附過(guò)程和Freundlich經(jīng)驗(yàn)公式擬合較好；在溶液的色素濃度為0.992(以A<,535>表示)、吸附溫度為40℃和吸附時(shí)間為30 min時(shí)，大孔樹(shù)脂AB-8對(duì)紫甘薯花色苷色素具有最佳的吸附效

8、果。宜選用80％乙醇溶液作為洗脫劑。 6、pH、溫度、光照和金屬離子對(duì)發(fā)酵法提取的紫甘薯花色苷穩(wěn)定性的影響表現(xiàn)為：pH值對(duì)紫甘薯花色苷色素顏色和穩(wěn)定性有顯著影響。紫甘薯花色苷色素在pH3以下呈紅色并穩(wěn)定，隨著pH值增加紅色變淺，向藍(lán)紫色轉(zhuǎn)變，且不穩(wěn)定。常溫(25℃)避光貯藏40 d后，pH 2.0和pH 3.0的色素溶液仍顯現(xiàn)紅色，其余均無(wú)色。紫甘薯色素的熱降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，在pH3.0的溶液中的活化能為39.64 kJ/

9、mol，98℃下的半衰期為14.3 h。在pH3.0的緩沖體系中紫甘薯色素比較穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)15 d光照后色素保存較好，在pH5.0的緩沖體系中，在貯藏后期(3d以后)光照引起的花色苷降解遵循零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，日光燈下照射的色素溶液降解率高于白熾燈和黑暗下的處理。在pH 3.0的緩沖體系中，Cu<'2+>和Fe<'2+>均能提高紫甘薯色素溶液的顏色強(qiáng)度；而在pH5.0的緩沖體系中，Mg<'2+>和Ca<'2+>對(duì)紫甘薯花色苷色素有一定的保護(hù)作

10、用。Cu<'2+>和Fe<'3+>在二種pH值體系下均促進(jìn)花色苷降解、褐變。 7、輔色素對(duì)發(fā)酵法提取的紫甘薯花色苷穩(wěn)定性的影響明顯。添加輔色劑明顯提高花色苷的保存率；不同種類(lèi)的輔色素對(duì)紫甘薯色素溶液中花色苷保存率的影響差異顯著。經(jīng)80 d貯藏后添加單寧酸、蕓香葉苷、阿魏酸和香豆酸的紫甘薯色素溶液中花色苷保存率分別為：72.77％、61.40％、57.38％和48.65％，而對(duì)照的保存率為39.85％。 隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，聚

11、合色素含量明顯上升，添加阿魏酸和蕓香葉苷的色素溶液顯著高于其它處理和對(duì)照。添加輔色素可以提高紫甘薯花色苷的熱穩(wěn)定性。98℃下加熱pH值3.0的緩沖體系中添加單寧酸、香豆酸、阿魏酸和蕓香葉苷的半衰期分別比對(duì)照延長(zhǎng)了13.26％、2.95％、7.28％和1.00％；而pH值4.0的緩沖體系中，雖然半衰期明顯減少，但添加這些輔色素的半衰期分別比對(duì)照延長(zhǎng)了58.13％、10.13％、7.27％和18.93％。說(shuō)明在pH 4條件下添加輔色素的輔色

12、效果比在pH 3下好。 8、發(fā)酵法提取的紫甘薯花色苷PSPPs2和鹽酸化乙醇提取的PSPPs1的還原力、清除DPPH產(chǎn)生的自由基和超氧陰離子能力均比同濃度的BHT強(qiáng)，并且濃度越大，效果越好。同時(shí)PSPPs2和PSPPs1均具有一定的螯合金屬離子能力，但比同濃度的EDTA要弱；在亞油酸體系中兩者均具有一定的抗亞油酸氧化能力，但比同濃度的BHT弱。在本試驗(yàn)選擇的抗氧化體系中發(fā)酵法提取的紫甘薯花色苷PSPPs2的抗氧化能力比鹽酸化乙醇