啤酒花多酚提取分离工艺优化及其抑菌活性研究

论文摘要

啤酒花是重要的酿酒原料及药食同源植物,多酚含量丰富,酒花多酚是一种植物多酚,植物多酚具有很强的抗肿瘤、抗氧化、抗菌、消除体内自由基等功能。酒花多酚多用作食品添加剂以防止食物腐败,使酒花多酚具有很大的开发利用前景,提高了啤酒花产品的利用。本实验以玉门饮马农场的马可波罗为酒花原料,通过单因素试验和正交试验确定了酒花多酚的最佳提取工艺;通过大孔吸附树脂对酒花多酚进行分离工艺研究,并采用HPLC对主要成分进行了初步分析,在此基础上对酒花多酚进行了理化性质、抑菌活性的研究。主要结果如下:1.本试验采用了有机溶剂回流法、微波辅助处理-水浴回流法这两种工艺从压缩片状酒花中提取酒花多酚。有机溶剂回流法的最佳提取工艺是乙醇浓度55%,浸提时间3.5h,料液比1:22,浸提温度为78℃,在此条件下多酚的提取率为2.387%;微波辅助处理-水浴回流提取法的最佳工艺为微波功率213W,微波时间3.5min,乙醇浓度63%,料液比1:15,水浴温度92℃,水浴时间25min,酒花多酚的提取率为5.730 %。两种工艺比较,微波辅助处理-水浴回流法的酒花多酚提取率高,是有机溶剂回流法的2.4倍,并具有耗时短、能耗低的优点,因而更适合啤酒花多酚的提取。2.以6种型号的大孔吸附树脂为填充料进行啤酒花多酚的分离纯化试验。其中通过静态试验确定出X-5型树脂最适于啤酒花多酚分离,动态吸附试验得出的最佳吸附条件为:0.6mg/mL料液浓度、上样流速1.5mL/min,最佳解吸条件为60%乙醇水溶液洗脱液以0.75 mL/min流速对X-5型树脂洗脱;并研究了X-5型树脂对啤酒花多酚静态吸附热力学过程,结果表明在温度298～308K和浓度0.2～1.2mg/mL的范围内,X-5型树脂对啤酒花多酚吸附的平衡数据符合Freundlich等温吸附方程,且为优惠吸附。对啤酒花多酚在X-5型树脂上的吸附焓、吉布斯自由能和吸附熵进行计算表明,该吸附过程是一个放热过程,且是自发的不可逆过程。3.在采用HPLC外标法对酒花多酚精提物的初步结构分析中,通过以芦丁、槲皮素、山奈酚、表儿茶素、儿茶素和没食子酸的混标图谱和标准曲线,得出所分离纯化的酒花多酚精提液中主要含有芦丁、儿茶素和槲皮素这三类酚类物质,其含量分别为1.438mg/mL、0.032 mg/mL、0.012 mg/mL。4.对酒花多酚的溶解性、折光率、特征显色反应这些理化性质进行研究,结果表明酒花多酚在中极性有机溶剂中的溶解性比非极性溶剂和极性溶剂好,并且在6种常见有机溶剂中的折光率大小为:乙醇>丙酮>甲醇>水>乙酸乙酯>乙醚=氯仿;酒花多酚的特征显色反应,可以初步推断酒花多酚具有酚类物质的共性;采用HPLC外标法测定出的成分芦丁、槲皮素和儿茶素这三种物质中具有六羟基联苯酚类活性基团,因而与Folin酚试剂、三氯化铁反应也可呈现出蓝紫色和绿色,说明它们具有酚羟基活性集团物质。5.酒花多酚对常见导致食品腐败变质的微生物的抑制效果表明,在供试的酒花多酚浓度4mg/mL～1mg/mL范围内,对酿酒酵母、根霉、毛霉、青霉、黑曲霉这五种真菌没有抑菌效果,不产生抑菌圈;对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌这3种细菌有抑菌效果,产生明显的抑菌圈。试验中采用滤纸片法、牛津杯法、打孔器法三种方法研究酒花多酚对细菌的抑菌效果,试验表明,打孔器法操作简便,易于控制,抑菌效果较好;金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和大肠埃希氏杆菌在0.2～4mg/mL浓度的酒花多酚溶液中最低抑菌浓度（MIC）分别为:0.8mg/ mL、0.8mg/mL、1.2 mg/ mL。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 啤酒花资源概况
• 1.2 啤酒花的形态特征及主要成分
• 1.3 啤酒花化学成分研究
• 1.3.1 啤酒花中酸类物质的研究
• 1.3.2 酒花多酚的研究
• 1.4 植物多酚的应用
• 1.4.1 植物多酚活性的应用
• 1.4.2 植物多酚抑菌作用
• 1.5 植物多酚提取分离和含量测定方法研究
• 1.5.1 植物多酚的提取方法
• 1.5.1.1 沉淀萃取法
• 1.5.1.2 有机溶剂萃取法
• 1.5.1.3 超临界流体萃取
• 1.5.1.4 其他辅助萃取法
• 1.5.2 植物多酚纯化方法
• 1.5.2.1 层析法
• 1.5.2.2 植物多酚的检测
• 1.5.3 大孔吸附树脂研究进展
• 1.5.3.1 大孔树脂的吸附分离原理
• 1.5.3.2 影响大孔树脂纯化植物多酚的影响因素
• 1.6 课题研究的目的意义及内容
• 1.6.1 研究目的和意义
• 1.6.2 主要研究内容
• 1.6.3 技术路线
• 第二章 啤酒花多酚提取工艺的研究
• 2.1 试验材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 主要化学试剂
• 2.1.3 主要仪器设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 原料预处理
• 2.2.2 啤酒花水分的测定
• 2.2.3 HP（Hop Polyphenol,HP）的测定方法研究
• 2.2.3.1 测定原理及方法
• 2.2.3.2 标准曲线的绘制
• 2.2.3.3 HP 含量的检测
• 2.2.3.4 HP 提取率计算公式
• 2.2.4 HP 的提取工艺
• 2.2.4.1 有机溶剂浸提法工艺条件的研究
• 2.2.4.2 微波辅助处理提取HP 工艺的研究
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 标准曲线的绘制
• 2.3.2 HP 的有机溶剂浸提工艺
• 2.3.2.1 有机溶剂浸提条件下各因素对HP 提取效果的影响
• 2.3.2.2 正交试验确定有机溶剂浸提HP 的最佳条件
• 2.3.3 微波处理-水浴回流提取 HP 工艺
• 2.3.3.1 微波处理-水浴回流条件下各因素对 HP 提取效果的影响
• 2.3.3.2 正交试验对微波处理-水浴回流提取 HP 的工艺优化
• 2.4 结论
• 第三章 大孔吸附树脂吸附分离的工艺研究及组成成分初步分析
• 3.1 试验材料、仪器和试剂
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 主要化学试剂
• 3.1.3 主要仪器设备
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 大孔吸附树脂的预处理
• 3.2.2 HP 纯化工艺路线
• 3.2.3 多酚含量的测定方法
• 3.2.4 树脂的吸附量、吸附率、解析率的测定
• 3.2.5 树脂的静态吸附和解吸试验
• 3.2.5.1 树脂的筛选
• 3.2.5.2 树脂静态吸附动力学特性试验
• 3.2.5.3 树脂静态解吸性能试验
• 3.2.5.4 解吸液浓度对树脂解吸效果的影响
• 3.2.5.5 所选树脂对HP 的吸附热力学研究
• 3.2.6 树脂的动态吸附、解吸试验
• 3.2.6.1 动态吸附穿透曲线及上样速率对动态吸附率的影响
• 3.2.6.2 HP 上样浓度对吸附效果的研究
• 3.2.6.3 洗脱流速对洗脱效果的研究
• 3.2.7 高效液相色谱法对酒花多酚类化合物的初步鉴定
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 静态试验
• 3.3.1.1 树脂的筛选
• 3.3.1.2 树脂静态吸附动力学研究
• 3.3.1.3 X-5 型树脂静态解吸动力学曲线
• 3.3.1.4 解吸液浓度对树脂解吸效果的影响
• 3.3.1.5 X-5 型树脂吸附 HP 的等温线
• 3.3.1.6 Freundlich 吸附拟合曲线和等温吸附方程
• 3.3.1.7 X-5 型树脂吸附的热力学参数
• 3.3.2 X-5 型树脂对 HP 的动态吸附、解吸试验研究
• 3.3.2.1 动态动力学吸附曲线
• 3.3.2.2 上样速率对 X-5 型树脂吸附 HP 的效果影响
• 3.3.2.3 上样HP 浓度对动态吸附效果的影响
• 3.3.2.4 洗脱速率对洗脱效果的影响
• 3.3.4 HP 的 HPLC 图谱分析
• 3.5 结论
• 第四章 HP 理化性质及抗菌活性的研究
• 4.1 试验材料
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 主要试剂
• 4.1.3 主要仪器
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 溶解性、折光率和显色反应
• 4.2.2 细菌培养基制备
• 4.2.3 酵母、霉菌培养基制备
• 4.2.4 培养基的配制及斜面、平板的制备
• 4.2.5 供试菌株的活化
• 4.2.6 供试菌株悬浮液的制备
• 4.2.7 抑菌试验
• 4.2.7.1 菌株筛选
• 4.2.7.2 抑菌方法筛选
• 4.2.7.3 最低抑制浓度 （MIC）的测试
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 HP 的溶解性和折光率
• 4.3.2 HP 的显色反应
• 4.3.3 HP 的抑菌试验研究
• 4.3.3.1 HP 对供试菌种的抑菌效果
• 4.3.3.2 不同抑菌方法对酒花多酚抑制供试菌株效果的筛选
• 4.3.3.3 最低抑制浓度 （MIC） 的测试
• 4.4 结论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 导师简介