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柑橘加工副产物生物活性物质及抗氧化活性改善的研究

KHIZAR HAYAT  
【摘要】:植物源性食品中通常含有天然抗氧化剂,可清除自由基以减少对人类疾病的危害。近年来,许多研究已经开展寻找抗氧化成分的新来源,研究经济、可再生的抗氧化成分的来源已日趋转向于从农产品加工的副产物中开发。 柑橘是一种重要的农作物,主要用于食品工业中新鲜果汁的生产,其加工的主要副产品是果皮和果渣。巴基斯坦是世界上主要的柑橘生产国之一,Kinnow (Citrus reticulata Blanco cv Kinnow)和Feutrell's Early (C. reticulata Blanco cv Feutrell's Early)是巴基斯坦的两个主要品种。橘皮约占水果质量的一半,含丰富的生物活性物质。据推测,植物的抗氧化酚类化合物通常以共价键形式存在。因此,充分利用植物原料,研究操作性强、可靠的提取、分离方法以及对酚类化合物进行定量的分析方法具有重要的意义。 本研究的目的:(1)比较分析巴基斯坦柑橘果皮潜在的抗氧化活性。(2)寻找合适的方法释放键合的酚类,提高其抗氧化能力。(3)研究其生物活性物质。 首先,对酚类化合物(酚酸)、总黄酮、多酚含量以及Kinnow and Feutrell's Early果皮的70%乙醇提取物抗氧化活性进行了研究。结果与合成抗氧化剂和中国椪柑橘皮相比较,分析品种和地域对酚含量和抗氧化活性的影响。总多酚、黄酮类和酚类化合物具有显著性差异。所有品种中阿魏酸是最主要的酚酸,含量从1193.84到1640.87μg/g(干重)。采用β-胡萝卜素漂白法测定提取物的抗氧化活性为28.40至43.78%,各品种的抗氧化活性顺序为:Kinnow Feutrell's Early椪柑。酚类化合物和抗氧化能力呈很强的正相关性。结果表明,柑橘类果皮可作为一种经济的天然抗氧化剂,其品种和地理因素会影响柑橘果皮的抗氧化活性。 其次,采用中心组合设计响应面法,对微波辅助萃取(MAE)柑橘皮的酚酸类物质的提取最佳工艺参数进行了优化,最佳提取条件为:微波功率152W,提取时间49s,液固比16:1,甲醇浓度66%。通过研究酚酸(游离态、酯结合态、糖苷结合态以及不溶物)和黄酮类(黄烷醇、黄酮和黄酮醇)的提取率和提取物的抗氧化活性,将微波法与传统的提取方法如超声波提取(USE)和旋转提取法进行了对比,结果发现,虽然在某些情况下,微波法和超声法并没有显著差异,但微波萃取法具有明显的优势,提取效率高,可在最短的时间内高效提取出抗氧化活性物质。因此,微波法可能是最快最可靠的提取柑橘皮中酚类化合物的方法。 基于微波能提高柑橘皮到的酚类化合物产率的结果,对微波是否能释放键合态的酚类化合物,提高橘皮的抗氧化活性进行了进一步研究。将橘皮粉放入家用式微波炉中在不同加热功率下处理不同的时间,样品在250W下加热5、10和15min,125W和500W均处理5min,制备柑橘果皮甲醇提取物,以未加热的作对照,高效液相色谱法测定酚酸(游离和键合态)和黄烷醇、黄酮、黄酮醇化合物的含量。橘皮的总抗氧化能力采用DPPH自由基清除法、羟基自由基清除法和还原能力评价。经微波处理后,游离态的酚酸含量增加,而键合态的酚酸以及总酚含量均降低。所有体系的抗氧化能力随着微波功率和处理时间而增加。但是,经250W下处理15mmin的橘皮粉末的抗氧化能力略有下降。而从数据统计来看,与250W处理10min或15min的样品相比均无显著性差异。抗氧化能力最高的为250W处理10min的样品。总黄酮的含量随微波功率增加而增加,但在过长的微波时间下总黄酮含量有所下降,这可能是由于某些黄酮在微波处理下会发生降解,游离态的酚酸含量(SPC)总和与不同抗氧化性的相关性分析表明,他们之间均有高的相关系数,即橘皮的抗氧化能力随游离态的SPC含量增加而增强。因此,适当的微波处理可能会有效的释放和激活键合态的酚类化合物,提高橘皮的抗氧化能力。 同时,研究了微波加热处理对果渣的影响,除了果渣的抗氧化力同时随微波处理功率和时间的增加而增加外,其余结果与橘皮基本相似,具有最强抗氧化能力的样品为微波250W处理15min的果渣粉末。 除了增强橘皮的抗氧化能力外,本文还研究了微波处理对其他营养物质以及挥发性成分的影响,结果表明,经微波处理的橘皮其营养成分和挥发性成分均发生了较大变化。除少数例外,柑橘皮微波加热后的矿物质含量有所增加。但一般而言,氨基酸、维生素和糖含量都有所降低。D-柠檬烯、乙酸、糠醛和2-甲氧基-4-乙烯基苯酚受微波处理影响的主要香气化合物。从微波处理过的橘皮中发现了一些在未经处理的样品中没有发现的新的化合物。 最后,对橘皮的抗氧化活性物质进行了分离、纯化和鉴定。从Feutrell's Early果皮中分离出了一种黄酮类化合物,并对其化学结构进行核磁共振谱鉴定。该化合物为川陈皮素,2-(3,4-二甲氧基苯基)-5,6,7,8-四甲氧基-4酮,相对分子质量402.1Da,属于多甲氧基黄酮类。 利用微波增强Kinnow和Feutrell's Early柑橘品种的抗氧化活性,研究其作为潜在的抗氧化剂,这将为以后在这一领域的研究提供依据。


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