莲房高聚体原花青素催化降解工艺研究

摘要

资料记载，莲房内含有大量原花青素成分，其高效的抗氧化性和药理活性，能够清除人体自由基，抵抗癌症。将莲房中的原花青素进行提取及分离可以实现废弃物莲房的深入利用，同时也避免了环境污染。原花青素按聚合度划分，可分为低聚体原花青素和高聚体原花青素。研究表明，原花青素的生物活性与聚合度呈现出负相关性关系，低聚体原花青素（2≤平均聚合度≤5）的生物活性较高，其中二聚体的最高。莲房中原花青素以高聚体（平均聚合度＞5）为主。为提高原花青素的利用效率，试图将高聚体降解为低聚体。近年来，此方面的研究逐渐引起重视。本论文完成的研究内容概括如下:
　　1.采用溶剂法提取莲房原花青素，然后应用有机萃取法按照聚合度进行分级。参照改良香草醛法，实验测定标准曲线，用以测定产物的平均聚合度。结果表明，莲房中原花青素的提取率为7.33％，其中高聚体原花青素质量占93.45％，低聚体原花青素质量占6.55％;分别测定其聚合度，粗提液中原花青素的平均聚合度为5.28，其中高聚体的平均聚合度为5.95，低聚体的平均聚合度为4.66。
　　2.筛选出亚硫酸作为酸降解剂，降解高聚体原花青素。在单因素实验的基础上，设计正交试验与验证试验，确定适宜工艺条件为:酸用量7.5mL/5mL，反应温度80℃，反应时间50min。此条件下，样品的平均聚合度从5.95降到3.04。影响因素中，反应温度的影响最大，其次是酸用量，反应时间的影响不明显。
　　3.首次提出采用固体酸催化降解高聚体原花青素的思路。制备了性能优良的SO42-/TiO2固体酸催化剂，然后采用该固体酸催化剂降解莲房中高聚体原花青素，并研究单因素变量对降解反应的影响。在此基础上，设计正交试验与验证试验，确定适宜的降解工艺条件为:2mol/L H2SO4负载在P25TiO2上制备的SO42-/TiO2固体酸作为催化剂，酸用量0.04g/10mL，反应温度70℃，反应时间60min。该条件下，样品的平均聚合度从5.95降为2.31。因素影响的重要性顺序为:反应温度＞固体酸用量＞反应时间。通过FT-IR、BET分析表征了所制各固体酸催化剂的性能;降解实验的结果通过紫外光谱、凝胶色谱再次证明。与现有相关文献资料中降解结果相比，该固体酸催化降解率相对较高，同时降解原花青素的平均聚合度也达到活性最高的二聚体。
　　4.初探固体酸的催化降解机理。为了增加低聚体原花青素的收率，实现固体酸催化剂的再生，对反应后固体酸催化剂上原花青素的脱附问题进行了实验研究。原花青素的固体酸催化降解反应符合L-H一级反应动力学方程，相关性好。70℃（适宜降解温度）时，动力学方程为ln(C0/Ct)=0.0066t+0.2420。对于吸附在固体酸催化剂上的原花青素，采用70％的乙醇溶液作为脱附剂，水浴搅拌，温度50℃，时间1h。通过此方法，低聚体原花青素的总收率可达到88.86％。

目录

声明

摘要

1 概述

1．1 莲的研究现状

1．2 莲房的研究现状

1．3 原花青素的’|生质

1．4 原花青素的研究进展

1．5 原花青素的功效

1．6 原花青素的应用

1．7 原花青素的提取技术

1．7．1 溶剂提取技术

1．7．2 超临界萃取技术

1．7．3 超声波提取技术

1．7．4 微波提取技术

1．8 原花青素的分级技术

1．8．1 萃取分离技术

1．8．2 沉淀技术

1．8．3 柱层析技术

1．8．4 膜分离技术

1．9 原花青素的降解技术

1．9．1 化学降解技术

1．9．2 氢化降解技术

1．9．3 微生物降解技术

1．10 课题研究的内容、创新点、目的及意义

1．10．1 课题研究的主要内容

1．10．2 课题研究的目的及意义

2 莲房原花青素的提取、分级及平均聚合度的测定

2．1 引言

2．2 实验材料与设备

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验设备

2．3 实验内容

2．3．1 莲房原花青素提取液的制备

2．3．2 莲房原花青素提取液的分级纯化

2．4 原花青素平均聚合度的测定方法

2．4．1 原花青素最大吸收波长的测定

2．4．2 原花青素质量浓度标准曲线的测定

2．4．3 原花青素摩尔浓度标准曲线的测定

2．5 原花青素提取率的测定

2．6 莲房原花青素平均聚合度的测定

2．7 原花青素的FT-IR分析

2．8 原花青素的凝胶色谱分析

2．9 本章小结

3 亚硫酸降解莲房高聚体原花青素的工艺研究

3．1 引言

3．2 实验材料与设备

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验设备

3．3 降解原料高聚体原花青素的制备

3．4 原花青素降解率的计算

3．5 酸降解剂的选择

3．6 单因素变量对原花青素降解反应的影响

3．6．1 酸用量对原花青素降解反应的影响

3．6．2 反应温度对原花青素降解反应的影响

3．6．3 反应时间对原花青素降解反应的影响

3．7 原花青素降解反应的正交试验

3．8 原花青素降解反应的验证试验

3．9 本章小结

4 SO42-／TiO2降解莲房高聚体原花青素的工艺研究

4．1 引言

4．2 实验材料与设备

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验设备

4．3 固体酸催化剂的筛选及制备

4．4 单因素变量对原花青素降解反应的影响

4．4．1 TiO2颗粒大小对原花青素降解反应的影响

4．4．2 H2SO4浓度及固体酸用量对原花青素降解反应的影响

4．4．3 反应温度对原花青素降解反应的影响

4．4．4 反应时间对原花青素降解反应的影响

4．5 原花青素降解反应的正交试验

4．6 原花青素降解反应的验证试验

4．7．1 SO42-／TiO2固体酸催化剂的FT-IR分析

4．7．2 SO42-／TiO2固体酸催化剂的BET分析

4．7．3 降解原料与降解产物的紫外光谱分析

4．7．4 降解原料与降解产物的凝胶色谱分析

4．8 本章小结

5 固体酸催化降解反应动力学初探

5．1 引言

5．2 SO42-／TiO2固体酸的催化降解机理

5．3 固体酸催化降解反应动力学初步分析

5．3．1 固体酸催化降解反应动力学模型

5．3．2 原花青素催化降解反应动力学实验数据分析

5．4 原花青素在固体酸催化剂上的吸附

5．4．1 降解原料高聚体原花青素分析

5．4．2 原花青素吸附的结果与讨论

5．5 固体酸催化剂上原花青素的脱附

5．5．1 原花青素脱附的结果与讨论

5．6 本章小结

6 结论

6．1 结论

6．2 主要创新点

6．3 展望

参考文献

个人简历及在校期间发表的学术论文

致谢