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色素等主要物質含量，加工保藏方法對其含量的影響；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pH值變化、熱和光及金屬離子穩(wěn)定性及抗氧化活性；對發(fā)酵法提取的紫甘薯花色苷的組成和主要分子結構進行了解析。研究結果如下： 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?；幕ㄉ?，主要的花色苷元

2、為矢車菊色素和芍藥色素。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眨螦<,0>和濟薯18分別含有4種和3種酰化的花色苷；“紫A<,1>”中花色

3、苷、淀粉和蛋白質含量最高，分別為76.63、326.70和14.86 mg/100g FW。 2、冷藏、凍藏、微波和蒸煮均會導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。日曬對紫甘薯花色苷有嚴重的破壞作用，熱風干制適宜的溫度為50℃。 3、響應面法優(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、時間74.7 min，花色苷色素提取率最大預測值為157.29 mg/100g(db)，實測值為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間縮短了近一半(34.7 min)，且提取率增加了9.88％，但色價降低了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，果膠酶添加量為80 U/mL，酶解時間120 min，花色苷含量達到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；糖化酶的適宜處理條件為：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，經(jīng)過72 h發(fā)酵，花色苷產(chǎn)量達到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％，但色價增加了49u，同時每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-9四種大孔樹脂吸附紫甘薯色素，研究了大孔樹脂吸附過程中的靜態(tài)吸附動力學和AB-8大孔樹脂的靜態(tài)吸附熱力學。AB-8大孔樹脂是較理想的吸附樹脂，其吸附平衡速率常數(shù)為每分鐘0.0246，吸附過程和Freundlich經(jīng)驗公式擬合較好；在溶液的色素濃度為0.992(以A<,535>表示)、吸附溫度為40℃和吸附時間為30 min時，大孔樹脂AB-8對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，向藍紫色轉變，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，其余均無色。紫甘薯色素的熱降解符合一級動力學方程，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動力學方程，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度；而在pH5.0的緩沖體系中，Mg<'2+>和Ca<'2+>對紫甘薯花色苷色素有一定的保護作

10、用。Cu<'2+>和Fe<'3+>在二種pH值體系下均促進花色苷降解、褐變。 7、輔色素對發(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；不同種類的輔色素對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％，而對照的保存率為39.85％。 隨著時間的延長，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照延長了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照延長了58.13％、10.13％、7.27％和18.93％。說明在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，并且濃度越大，效果越好。同時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