柑橘皮类胡萝卜素提取、活性分析和应用研究

摘要

柑橘属于芸香科(Rutaceae)柑橘属(Citrus L.)，是全世界最大宗的水果之一。已有研究表明，柑橘类胡萝卜素种类繁多，含量丰富，它不仅是柑橘制品重要的感官指标之一，而且有着特殊的功效作用。关于柑橘类胡萝卜素的高效提取、含量分析、抗氧化活性研究以及柑橘深加工产品均已成为当今研究的热点。为此，本课题综合运用色谱及波谱等现代仪器手段和分析方法，着重研究了柑橘属几种代表性的柑橘果皮中的总类胡萝卜素的高效提取及类胡萝卜素的成分和含量，以及对体外抗氧化活性的关系进行了较为系统的研究，同时运用食品及饲料加工新技术对提取的橘皮类胡萝卜素在蛋鸭体内的功效进行了探讨。论文的研究对深入分析柑橘中类胡萝卜素的结构及柑橘资源的开发利用具有重要的理论意义和应用价值。其研究结果如下：
　　 1、超声波辅助提取柑橘皮类胡萝卜素
　　 本章研究了超声波提取柑橘果皮类胡萝卜素的提取工艺，以期对柑橘果皮提取类胡萝卜的生产工艺提供理论依据。
　　 单因素实验选取超声功率，提取时间，提取次数，料液比，提取温度，果皮干燥方式和粒度等，选取得到提取率较高的单因素条件。通过单因素实验确定了最佳提取条件是，提取溶剂为石油醚：丙酮＝2:1，冻干果皮，超声波功率270W，超声时间6 min，料液比1:50，提取5次，提取温度40℃，100～120目时，类胡萝卜素的提取率较高为82.4±1.2%。
　　 采用三因素三水平的Box-Behnken设计，以类胡萝卜素提取率为指标，建立相应的数学模型，利用响应面曲线法对影响类胡萝卜素提取率的主要因素(提取次数，提取时间和提取温度)进行研究，然后通过计算机模拟寻优，确定出这3个因素的最佳范围是浸提次数3～4次、浸提时间5～8min、提取温度35～45℃，提取率在80%～90%。
　　 柑橘类胡萝卜素的理论得率值为13.0～15.0mg/100g，与富含类胡萝卜素的新鲜绿叶蔬菜(类胡萝卜素含量范围为0.097～13.6mg/100g)和胡萝卜(类胡萝卜素含量范围为4.60～10.3mg/100g)相比，柑橘果皮属于柑橘产业加工副产品，来源广泛、价格低廉，且其深加工利用具有积极的环境意义。
　　 2、各品种柑橘皮中类胡萝卜素含量种类分析
　　 运用高效液相色谱分析技术测定了我国主要柑橘品种资源的4种类胡萝卜素成分-叶黄素、玉米黄质、β-胡萝卜素和番茄红素的含量。
　　 结果表明柑橘果皮中富含叶黄素和玉米黄素2种类胡萝卜素成分，说明柑橘果皮是一种比较好的类胡萝卜素源植物。参试的柑橘品种果皮中，番茄红素主要在红葡萄柚中存在。
　　 3、柑橘皮类胡萝卜素抗氧化活性研究
　　 选取柑橘果皮为原料，用硫代巴比妥酸法测定小鼠肝组织及肝线粒体中丙二醛含量，用分光光度法测定小鼠红细胞溶血、清除DPPH和ABTS自由基，从而研究类胡萝卜素的抗氧化效果。结果表明：宫川与夏橙对红细胞自氧化得效果最好，国庆一号次之。对H2O2诱导肝匀浆脂质过氧化的影响，红葡萄柚得效果最好，锦橙和夏橙次之，柑橘果皮类胡萝卜素对H2O2诱导肝匀浆脂质过氧化的效果均显著优于BHT。甜橙(夏橙、锦橙和血橙)，红葡萄柚，宽皮柑橘(国庆一号和宫川)，酸橙对肝线粒体脂质过氧化的抑制效果差异不明显，但效果均明显优于BHT。在清除DPPH自由基时，国庆一号和夏橙得效果最好，血橙次之，柑橘果皮类胡萝卜素清除DPPH自由基的能力均显著优于BHT。在清除ABTS自由基中，锦橙得效果最好，夏橙和宫川次之，柑橘果皮类胡萝卜素清除自由基的能力均显著优于BHT。
　　 4、橘皮类胡萝卜素蛋鸭喂养实验
　　 将从橘皮中提取的类胡萝卜素添加到饲料中作蛋鸭喂养试验，研究橘皮类胡萝卜素提取物对蛋鸭产蛋的影响；并对类胡萝卜素对蛋鸭肝脏抗氧化酶系的影响进行了考察。通过液相分析红葡萄柚皮中类胡萝卜素主要为β-胡萝卜素和番茄红素。通过外标法计算可知，β-胡萝卜素和番茄红素的含量分别为9.58±0.91μg/g和10.11±1.01μg/g。
　　 类胡萝卜素并未显著影响产蛋率、蛋重以及蛋黄重量。经过富含β-胡萝卜素和番茄红素的饲料的喂养，蛋黄的a*值和b*值有显著提高。此外，蛋黄的罗氏色度值也得到提高。
　　 经过喂养实验，蛋鸭的肝脏、血清、小肠以及蛋黄中均可富集β-胡萝卜素和番茄红素。且在肝脏、血清和蛋黄中两种类胡萝卜素含量差异显著。在小肠中，两者差异不显著，这可以说明小肠可以反映饲料中类胡萝卜素的组成。而在其他组织中，由于类胡萝卜素呈现动态变换，因此表现出两种类胡萝卜素含量的差异。此外，由结果还可以知道，肝脏和蛋黄为蛋鸭最主要的类胡萝卜素富集组织。
　　 类胡萝卜素可以提高蛋鸭肝脏中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性，同时可以降低肝脏中丙二醛的含量。但是，类胡萝卜素却降低了肝脏中谷胱甘肽过氧化物酶的活性。这些结果说明，类胡萝卜素在体内具有调节肝脏抗氧化酶系的功能。但是，由于抗氧化酶系在抗氧化作用中所发挥的功效不同，因此类胡萝卜素对其的调节能力也表现出差异。
　　 通过家禽的吸收转化作用，分析不同类胡萝卜素在不同部位的分布，从而添加特定的类胡萝卜素。使家禽产品具有符合人类需求的营养保健和商品化功能。为橘皮类胡萝卜素功能食品的生产和开发提供理论依据。

目录

文摘

英文文摘

缩略语表

第一章 前言

1 研究的背景

1.1 柑橘类胡萝卜素研究现状

1.2 类胡萝卜素的主要类型

2 类胡萝卜素的提取方法

2.1 有机试剂提取法

2.2 酶催化反应法

2.3 微波辅助提取法

2.4 超声波辅助提取法

2.5 超临界流体提取法

3 类胡萝卜素的生物活性研究

3.1 抗氧化作用

3.2 类胡萝卜素的其他生理功能

4 类胡萝卜素作为色素添加剂的研究进展

5 本课题的研究意义

6 课题的研究内容

第二章 超声波辅助提取柑橘皮类胡萝卜素

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.2 主要试剂及药品

1.3 仪器设备

1.4 实验方法

1.5 单因素和正交实验

1.6 含水量测定方法

2 结果与分析

2.1 果皮类胡萝卜素提取单因素实验

2.2 正交实验

3 结论

第三章 各品种柑橘皮中类胡萝卜素含量种类分析

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.2 主要试剂

1.3 主要仪器设备

1.4 试验方法

2 结果与分析

2.1 柑橘类胡萝卜素分析

2.2 各品种柑橘皮类胡萝卜素HPLC液相图谱

2.3 柑橘果皮中类胡萝卜素种类含量分析

3 结论

第四章 柑橘皮类胡萝卜素抗氧化活性研究

1 材料和方法

1.1 实验材料

1.2 主要试剂

1.3 主要仪器设备

1.4 实验方法

1.5 体外抗氧化实验

2 结果与分析

2.1 类胡萝卜素红细胞自氧化溶血的影响

2.2 对H2O2诱导肝匀浆脂质过氧化的影响

2.3 对VC-Fe2+系统诱导肝线粒体脂质过氧化的影响

2.4 清除DPPH自由基能力

2.5 清除ABTS自由基能力

3 结论

3.1 对红细胞自溶血的抑制

3.2 对肝脂质过氧化的抑制

3.3 对肝线粒体脂质过氧化的抑制

3.4 对DPPH自由基的抑制

3.5 对ABTS自由基的抑制

第五章 橘皮类胡萝卜素蛋鸭喂养实验

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.2 主要试剂

1.3 主要仪器设备

1.4 实验方法

2 结果与分析

2.1 红葡萄柚皮中类胡萝卜素含量

2.2 蛋鸭喂养试验结果

2.3 添加橘皮类胡萝卜素对蛋鸭肝脏抗氧化酶系的影响

3 结论

参考文献

发表的论文

致谢