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(guò)上浮澄清技術(shù)處理后得到的副產(chǎn)物，由于對(duì)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(jìn)行過(guò)濾，最終將浮渣并入濾泥，從而導(dǎo)致甘蔗中所含的有機(jī)非糖分尤其是活性成分的大量損失或重新進(jìn)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(guò)程中產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的重要原因。由于混合汁浮渣產(chǎn)生于整個(gè)制糖過(guò)程的前端，避免了傳統(tǒng)制糖過(guò)程中加灰、加磷、硫熏和二次加

2、熱等工藝對(duì)有機(jī)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(duì)混合汁浮渣進(jìn)行綜合利用，可以通過(guò)降低混合汁有機(jī)非糖分含量以減輕后序工藝過(guò)程中因“除雜”所需的硫磺、磷酸及石灰等化學(xué)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(jī)非糖分且極少有化學(xué)助劑混入，相對(duì)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(biāo)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(guò)程中能與鐵或氧反應(yīng)而生成色值很高的色素物質(zhì)，成為嚴(yán)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(xì)胞膜而被機(jī)體吸收，且具有抑制致病性細(xì)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(yīng)用，并成為目前食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)及生物醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)。 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(duì)于改善和優(yōu)化制糖生產(chǎn)過(guò)

4、程、開(kāi)展糖廠副產(chǎn)物尤其是有機(jī)非糖分的綜合利用，發(fā)揮廣西制糖業(yè)的資源優(yōu)勢(shì)，探尋水溶性天然抗氧化物質(zhì)的新來(lái)源，均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課題的研究?jī)?nèi)容和相關(guān)結(jié)論主要有： 1.甘蔗糖廠混合汁浮渣水溶性成分預(yù)測(cè)?；谠嚬芟到y(tǒng)預(yù)試法的定性檢測(cè)，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(jī)酸；黃酮類；蒽醌類；酚類；香豆精和內(nèi)酯；強(qiáng)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(jí)膜分離(50kD、10kD、5kD和1kD)技術(shù)對(duì)甘蔗糖廠混合汁浮渣水溶性多酚物質(zhì)進(jìn)行分離純化，研究了各級(jí)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(qiáng)，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(duì)象。 通過(guò)各組分抗氧化

6、活性、多酚含量、色值三者之間關(guān)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(qiáng)，而多酚含量高也不代表抗氧化強(qiáng)，三者之間并非簡(jiǎn)單的正相關(guān)。不同分子分布的有機(jī)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(shù)脂吸附純化及工藝條件優(yōu)化。通過(guò)5種大孔吸附樹(shù)脂(DM-301、S-8、ADS-17、AB-8和ADS-8)對(duì)水溶性多酚抗氧化活性物質(zhì)進(jìn)行吸附分離，并以分離產(chǎn)物對(duì)DPPH·自由

7、基的清除能力進(jìn)行比較，在篩選出分離效果較理想的大孔吸附樹(shù)脂AB-8的同時(shí)，對(duì)相關(guān)工藝條件進(jìn)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?jǐn)?shù)為70％)。 4.AB-8大孔樹(shù)脂吸附純化浮渣水溶性多酚篩選片斷的動(dòng)力學(xué)研究。以吸附-擴(kuò)散理論作為理論基礎(chǔ)，對(duì)大孔樹(shù)脂吸附分離過(guò)程的靜態(tài)吸附解吸及動(dòng)態(tài)吸附解吸實(shí)驗(yàn)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(dá)式，基于相關(guān)

8、系數(shù)參數(shù)比較，Langmuir方程擬合效果優(yōu)于Freundlich；通過(guò)靜態(tài)吸附與解吸動(dòng)力學(xué)曲線和動(dòng)態(tài)吸附與解吸動(dòng)力學(xué)曲線，分別描述大孔樹(shù)脂吸附分離浮渣多酚抗氧化物過(guò)程的動(dòng)力學(xué)特征。 5.浮渣大孔樹(shù)脂純化物抗氧化性能檢測(cè)。以Vc為參照物，通過(guò)5種不同的反應(yīng)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(shù)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(shù)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(guān)系；在超氧陰離子O<,2><'->·體系中出現(xiàn)了負(fù)清除現(xiàn)象，反而促進(jìn)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(shù)脂純化物抗氧化能力均強(qiáng)于直接水提物的清除能力，其中，大孔樹(shù)脂純化物對(duì)DPPH·自由基的清除能力相當(dāng)于V

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