高压脉冲电场技术辅助提取树莓花青素研究

摘要

花青素是植物中广泛存在的一种功能性色素，其在食品、化妆品等工业生产中有较为广泛的应用。但花青素传统提取方法中存在提取效率低与花青素不稳定等问题，探索新的提取技术提高其提取效率和稳定性是花青素高效提取研究的主要方向。树莓果实中含有丰富的花青素，而高压脉冲电场技术(PEF)作为新型非热加工技术应用于食品成分的提取己引起了广泛关注。 本论文以树莓为实验材料，以PEF为技术手段，研究了PEF辅助提取树莓花青素的动力学并评价其对花青素的影响，深入探讨了PEF降解Cy-3-glu的动力学和机制，得出如下主要结论： (1)PEF对树莓细胞膜造成不可逆损伤，能有效提高树莓花青素的提取率(a<0.05)。提取过程中，果实中花青素和离子的传质过程均符合二次指数动力学模型(R<'2>>0.970)。花青素和离子物质在果实组织内部和提取介质中的传质速率均随处理时间延长而增大。 (2)与热溶剂、微波和超声波提取方法相比较，PEF提取物的总花青素和总酚含量显著高于其它三种提取物(a<0.05)，清除·DPPH的能力最弱，清除·OH的能力最强，颜色品质更好，接近红色，褐变度最低。 (3)对树莓中花青素进行分离鉴定，Cy-3-glu和Cy-3-soph是树莓中两种主要的花色苷。AmberliteXAD-7和Sephadex LH-20联用能够有效分离树莓中的Cy-3-glu和Cy-3-soph，纯度大于85％。 (4)PEF能够显著降解Cy-3-glu(α<0.05)，该反应符合一级反应动力学(R<'2>>0.9400)，PEF降解Cy-3-glu的速率是45℃热降解的10<'4>倍。PEF快速降解Cy-3-glu可能是因为外电场作用下O原子电子云偏移，2-C位的水加成反应加速，以及电场负极瞬间的酸度降低促进了3-C位葡萄糖的水解反应。PEF降解Cy-3-glu使其颜色发生显著变化(α<0.05)。 (5)PEF处理后Cy-3-glu在贮藏期间的降解符合一级反应动力学(R<'2.>>0.9300)。相同温度下，PEF对Cy-3-glu在贮藏期间的稳定性无后效应影响(α>0.01)。温度对Cy-3-glu在贮藏期的稳定性有显著影响(α<0.05)。贮藏期间随贮藏温度增大，处理时间延长，Cy-3-glu的颜色显著变化(α<0.05)。 (6)PEF处理后Cy-3-glu在333nm处吸收增大，表明生成了查尔酮类化合物。并检测到产物3,4-二羟基苯甲酸和2,4,6-三羟基苯甲酸，而其热降解产物还有Cyanidin。推断PEF降解Cy-3-glu的可能途径为：Cy-3-glu先发生水加成反应生成Pseudobase glucoside，进一步发生C-O键的开环生成Chalcone glucoside，该物质发生糖苷键的水解，生成Chalcone，最终降解为3,4-二羟基苯甲酸和2,4，6-三羟基苯甲酸。 (7)电场强度为14和22 kV/cm时，Cy-3-glu降解和产物3,4-二羟基苯甲酸生成符合一级反应动力学(R<'2>>0.900)，二者具有良好的相关性(R<'2>>0.950)。

目录

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论文说明：图表目录、缩略词表

声明

第一章文献综述

第二章PEF辅助提取树莓花青素动力学分析

2.1材料与方法

2.1.1实验材料

2.1.2设备及仪器

2.1.3实验方法

2.1.4动力学模型

2.1.5模型评价指标

2.1.6数据分析

2.2结果与分析

2.2.1 PEF对树莓细胞膜的影响

2.2.2 PEF对树莓花青素提取率的影响

2.2.3 PEF辅助提取树莓花青素的传质动力学

2.3本章结论

第三章提取方法对树莓花青素粗提物品质的影响

3.1花青素提取

3.1.1热溶剂提取

3.1.2微波辅助提取

3.1.3超声波辅助提取

3.1.4 PEF辅助提取

3.2样品准备

3.3实验方法

3.3.1花青素含量测定

3.3.2总酚含量测定

3.3.3铁还原能力测定

3.3.4清除·DPPH能力测定

3.3.5清除·OH和·O2-自由基能力测定

3.3.6褐变指数(BI)测定

3.3.7 CIE L*a*b*三刺激颜色测定

3.4数据统计及图形分析

3.5结果与分析

3.5.1不同方法提取物总花青素含量比较

3.5.2不同方法提取物总酚含量比较

3.5.3不同方法提取物抗氧化活性比较

3.5.4不同方法提取物色泽品质比较

3.6本章结论

第四章树莓中Cy-3-glu和Cy-3-soph的分离、鉴定与颜色特征

4.1材料与方法

4.1.1材料及试剂

4.1.2设备

4.1.3实验方法

4.1.4数据统计及图形分析

4.2结果与分析

4.2.1花青素的分离与纯化

4.2.2树莓花青素中主要花色苷的鉴定

4.2.3在不同pH值缓冲溶液中Cy-3-glu和Cy-3-soph的颜色特征

4.3本章结论

第五章PEF降解Cy-3-glu动力学与颜色及抗氧化活性变化分析

5.1材料与方法

5.1.1实验材料

5.1.2实验设备及仪器

5.1.3实验方案

5.1.4实验方法

5.1.5动力学模型

5.1.6数据统计及图形分析

5.2结果与分析

5.2.1总脉冲绝对输入能量与Cy-3-glu降解的关系

5.2.2 PEF对Cy-3-glu UV-Vis光谱的影响

5.2.3 PEF降解Cy-3-glu的动力学分析

5.2.4 PEF对Cy-3-glu颜色的影响

5.2.5 PEF对Cy-3-glu抗氧化活性的影响

5.3本章结论

5.4讨论

第六章PEF处理后Cy-3-glu贮藏期稳定性及颜色特征的变化

6.1材料与方法

6.1.1实验材料

6.1.2样品处理

6.1.3实验方法

6.1.4动力学模型分析

6.1.5数据统计及图形分析

6.2结果与分析

6.2.1 PEF处理后Cy-3-glu贮藏期间的变化

6.2.2贮藏期间PEF处理后Cy-3-glu降解的动力学分析

6.2.3 PEF处理后Cy-3-glu贮藏期间的颜色特征变化

6.3本章结论

第七章PEF降解Cy-3-glu的产物及机制分析

7.1材料与方法

7.1.1实验材料

7.1.2设备及仪器

7.1.3样品处理

7.1.4实验方法

7.1.5动力学分析

7.1.6数据统计及图形分析

7.2结果与分析

7.2.1 PEF处理对Cy-3-glu光谱的影响

7.2.2 PEF降解Cy-3-glu产物的鉴定

7.2.3 PEF降解Cy-3-glu的途径和机制

7.2.4 3,4-二羟基苯甲酸生成动力学

7.2.5 Cy-3-glu降解和3,4-二羟基苯甲酸生成对电场强度的敏感性

7.3本章结论

7.4讨论

全文总结与展望

参考文献

致 谢

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