糖廠混合汁上浮澄清法浮渣水溶性多酚物質(zhì)提取及抗氧化特性研究.pdf

1、糖廠混合汁上浮澄清法浮渣是糖廠原料汁(亦稱混合汁)經(jīng)過上浮澄清技術(shù)處理后得到的副產(chǎn)物，由于對浮渣綜合利用的研究尚未起步，糖廠一般將其與沉淀池中的泥汁混合進行過濾，最終將浮渣并入濾泥，從而導致甘蔗中所含的有機非糖分尤其是活性成分的大量損失或重新進入生產(chǎn)流程而影響糖品質(zhì)量，因此，浮渣的綜合利用是制約各類上浮澄清技術(shù)在糖廠混合汁處理過程中產(chǎn)業(yè)化應用的重要原因。由于混合汁浮渣產(chǎn)生于整個制糖過程的前端，避免了傳統(tǒng)制糖過程中加灰、加磷、硫熏和二次加

2、熱等工藝對有機非糖分的影響，使得浮渣所含抗氧化活性物質(zhì)不易破壞，若能對混合汁浮渣進行綜合利用，可以通過降低混合汁有機非糖分含量以減輕后序工藝過程中因“除雜”所需的硫磺、磷酸及石灰等化學助劑的耗用，從而有效降低濾泥的排放量。此外，由于混合汁浮渣富含有機非糖分且極少有化學助劑混入，相對于從濾泥中提取具有生理活性的物質(zhì)，以混合汁浮渣作為提取底物更易于獲得高純度、高活力的目標產(chǎn)物，且分離純化難度及制備成本均較低。 甘蔗中所含的多酚、黃酮

3、等具有生理活性的物質(zhì)在制糖過程中能與鐵或氧反應而生成色值很高的色素物質(zhì)，成為嚴重影響成品糖質(zhì)量的“有害因素”。作為天然抗氧化劑的植物多酚尤其是水溶性多酚類物質(zhì)，由于容易跨越細胞膜而被機體吸收，且具有抑制致病性細菌和病毒、抗誘變、抗癌、抗氧化等生理特性，已在食品、藥品、化妝品工業(yè)中得到了廣泛的應用，并成為目前食品營養(yǎng)學及生物醫(yī)學的研究熱點。 深入研究糖廠混合汁浮渣的水溶性多酚類物質(zhì)的分離純化及其抗氧化性能，對于改善和優(yōu)化制糖生產(chǎn)過

4、程、開展糖廠副產(chǎn)物尤其是有機非糖分的綜合利用，發(fā)揮廣西制糖業(yè)的資源優(yōu)勢，探尋水溶性天然抗氧化物質(zhì)的新來源，均具有重要的現(xiàn)實意義。本課題的研究內(nèi)容和相關結(jié)論主要有： 1.甘蔗糖廠混合汁浮渣水溶性成分預測。基于試管系統(tǒng)預試法的定性檢測，糖廠混合汁浮渣水溶性成分主要包括氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)；糖、多糖和苷類；鞣質(zhì)；有機酸；黃酮類；蒽醌類；酚類；香豆精和內(nèi)酯；強心苷；植物甾醇和萜類；生物堿及其它含氮類化合物成分。 2.浮渣水溶性多

5、酚物質(zhì)的超濾膜分離及超濾產(chǎn)物的活性片斷的篩選。采用分級膜分離(50kD、10kD、5kD和1kD)技術(shù)對甘蔗糖廠混合汁浮渣水溶性多酚物質(zhì)進行分離純化，研究了各級產(chǎn)物的抗氧化活性、多酚含量、色值、固形物得率。結(jié)果表明，5kD～10kD組分的抗氧化活性最強，但固形物得率較低；>50kD組分中多酚含量最多，但抗氧化活性較弱，且色值最高；<1kD組分多酚含量少和抗氧化能力弱。綜合考慮，選擇<5kD組分作為以后研究對象。 通過各組分抗氧化

6、活性、多酚含量、色值三者之間關系的研究，發(fā)現(xiàn)，提取組分色值高并不代表多酚含量多、抗氧化性強，而多酚含量高也不代表抗氧化強，三者之間并非簡單的正相關。不同分子分布的有機非糖分在色值、多酚含量及抗氧化能力等方面存在較大的差別。 3.浮渣水溶性多酚篩選片斷的大孔樹脂吸附純化及工藝條件優(yōu)化。通過5種大孔吸附樹脂(DM-301、S-8、ADS-17、AB-8和ADS-8)對水溶性多酚抗氧化活性物質(zhì)進行吸附分離，并以分離產(chǎn)物對DPPH·自由

7、基的清除能力進行比較，在篩選出分離效果較理想的大孔吸附樹脂AB-8的同時，對相關工藝條件進行了優(yōu)化(上樣流速為1mL/min、上樣質(zhì)量濃度為2.50mg/mL、乙醇洗脫的體積分數(shù)為70％)。 4.AB-8大孔樹脂吸附純化浮渣水溶性多酚篩選片斷的動力學研究。以吸附-擴散理論作為理論基礎，對大孔樹脂吸附分離過程的靜態(tài)吸附解吸及動態(tài)吸附解吸實驗數(shù)據(jù)的回歸分析，分別獲得Langmuir和Freundlich等溫吸附的傳質(zhì)表達式，基于相關

8、系數(shù)參數(shù)比較，Langmuir方程擬合效果優(yōu)于Freundlich；通過靜態(tài)吸附與解吸動力學曲線和動態(tài)吸附與解吸動力學曲線，分別描述大孔樹脂吸附分離浮渣多酚抗氧化物過程的動力學特征。 5.浮渣大孔樹脂純化物抗氧化性能檢測。以Vc為參照物，通過5種不同的反應體系(DPPH·自由基、還原能力、羥基自由基·OH、超氧陰離子O<,2>·、亞硝酸鹽NO<,2><'->)研究了浮渣多酚大孔樹脂純化物與直接水提物的抗氧化性能。結(jié)果表明：浮渣多

9、酚的大孔樹脂純化物與直接水提物在DPPH·自由基、·OH羥基自由基、亞硝酸鹽NO<,2><'->和還原體系中均具有抗氧化能力，且清除效果與配制濃度有著明顯的線性關系；在超氧陰離子O<,2><'->·體系中出現(xiàn)了負清除現(xiàn)象，反而促進了該自由基的形成；在DPPH·自由基、亞硝酸鹽NO<,2><'->、羥基自由基·OH、還原能力體系中，大孔樹脂純化物抗氧化能力均強于直接水提物的清除能力，其中，大孔樹脂純化物對DPPH·自由基的清除能力相當于V

10、c的11倍，相當于直接水提樣的1450倍。由此可見，采用大孔樹脂純化效果較理想。 6.浮渣大孔樹脂純化物抗氧化活性組分的檢測分析與鑒定。以特征顯色反應作為定性手段初步確定樣品中含有多酚類物質(zhì)，通過高效液相色譜及標準品進一步定量確定沒食子酸的含量及其純度。實驗結(jié)果表明：直接水提物和大孔樹脂純化物均含沒食子酸，分別為12.42mg/g、23.37mg/g，后者高于文獻報道從甘蔗混合汁中提取的沒食子酸含量(12.61 mg/g)，而含