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竹笋中甾醇类化合物的研究

陆柏益  
【摘要】: 竹笋(Bamboo shoot),即竹子膨大的芽或幼嫩的茎,是我国大宗的农副产品,但长期以来我国笋加工产品单一,企业经济效益低下,导致鲜笋销售困难,而且传统的笋加工过程伴随着大量废弃物的产生,易造成严重的环境污染。 本论文以开发利用水煮笋加工的大宗废弃物(笋壳、笋头和笋液)为出发点,瞄准竹笋中的次生代谢产物,从中挖掘出有益于人类健康的天然素材,重点对甾醇类化合物进行了系统的化学、工艺学和功能性研究,对竹笋资源深度转化进行了探索,以期为我国传统竹笋加工产业开拓新的经济增长点,使其朝着“效益最大化、环境友善型和资源零剩余”的目标迈进。现将主要研究成果归纳如下: 1.竹笋是一种富含植物甾醇的健康食品,其次生代谢产物以甾醇含量为最高(251.4~279.5mg/100g),其次是多糖(231.7~253.2 mg/100g);竹笋甾醇中相对含量较高的是β-谷甾醇,其他包括芸苔甾醇、豆甾醇、胆甾醇、麦角甾醇和谷甾烷醇等;竹笋品种、部位和收获季节的差异以及是否经过加工处理均会影响其甾醇含量,水煮笋加工过程中废弃的笋头和笋壳具有相对高的总甾醇含量,尤以毛竹春笋的笋壳最具开发价值。 2.对Liebermann—Burchard比色法测定竹笋及其提取物中总甾醇含量的测试条件进行了优化,检测波长调整为665nm,显色反应时间调整为12mins,适用于工厂的快速在线检测。首次建立了超高效液相色谱与质谱联用(UPLC-APCI-MS)分析甾醇类化合物的检测技术,具体步骤为:试样经超临界CO_2流体萃取甾醇,经皂化、固相萃取纯化后,采用Acquity BEH C18色谱柱,以纯甲醇~1%乙腈水溶液(v/v)为流动相,线性梯度洗脱,最后经APCI+质谱分析测定。方法学论证显示,此法结果可靠、准确、灵敏,非常适合于研究型的分析检测。 3.超临界CO_2流体萃取竹笋甾醇的工艺研究表明,无论在萃取率还是制剂精度上均优于传统溶剂(正己烷)提取。通过单因素试验及二次正交旋转试验,优化了超临界萃取竹笋甾醇的工艺参数,即原料粒度控制在40~60目,不使用夹带剂,萃取压力为26.2MPa,萃取温度为43.4℃,CO_2流量为25.4L/h,萃取时间为2.5h,此时理论最大的甾醇萃取率为98.4%,验证试验证明实际值与理论值接近;同时,此优化的工艺条件在不同规模的超临界萃取过程(萃取釜容积从5L到300L逐级放大)中均具良好的适用性。采用上述工艺得到的竹笋甾醇制剂(PBS_(25)),总甾醇含量大于25%。 4.以PBS_(25)为起始物料,采用短程分子蒸馏技术进行精制,获得总甾醇含量在50%以上的精制品(PBS_(50))。利用二次正交旋转试验考察真空度、蒸馏温度及其交互作用对目标组分(重组分)得率和制剂精度的影响,优化的工艺参数组合为:蒸馏温度为220℃MPa,真空度为0.005mbar,此时最大理论制剂精度为72.6%;经实际试验验证,实际值与估算值相近。成分分析表明,分子蒸馏中去除的主要是PBS_(25)中的烷烃和脂肪酸类。 5.大鼠高脂血症模型研究结果表明,竹笋甾醇(PBS_(25)和PBS_(50))能显著降低高脂血症大鼠血清总TC、TG、LDL-c含量和动脉粥样硬化指数,而对HDL-c含量没有影响;竹笋甾醇能有效降低大鼠肝脏TC、TG水平,减轻脂肪肝和降低肝指数,对肝脏的色泽、质地、体积有显著改善作用。调脂试验表明,PBS_(25)的综合调脂效果和制剂的性价比显著优于PBS_(50)和β-谷甾醇,可以认为竹笋甾醇的超临界萃取物(PBS_(25))是竹笋降脂、调脂的“最佳有效活性部位”。竹笋甾醇的降脂活性成分是甾醇和不饱和脂肪酸,降脂作用机理有:(1)抑制脂质的吸收和促进脂质排泄,(2)是通过抑制内源性胆固醇及甘油三酯的生成或促进代谢。 6.竹笋甾醇具有显著的抗炎作用,其能降低巴豆油所致小鼠耳廓和蛋清所致大鼠足跖的肿胀程度,抑制小鼠腹腔毛细血管通透性的亢进。消痔灵致大鼠慢性非细菌性前列腺炎模型研究,发现竹笋甾醇具有消除前列腺炎症和水肿、维持前列腺上皮细胞结构的稳定性、改善上皮分泌酸性磷酸酶的功能的作用。其抗炎作用的机理可能是:(1)具有良好的抗氧化活性;(2)具有稳定细胞膜的作用;(3)调节炎症细胞因子与受体基因的表达,调节细胞因子及受体的分泌。


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