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真空微波预处理辅助浸提植物有效成分的研究

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 几种新工艺在植物有效成分提取中的应用

1.2.1 超临界流体提取技术

1.2.2 超声提取技术

1.2.3 微波提取技术

1.2.4 酶工程

1.2.5 半仿生提取技术

1.3 微波提取技术的研究进展

1.3.1 微波提取技术原理

1.3.2 微波提取技术发展

1.4 本论文的目的和意义

1.5 本论文主要的研究内容

第二章 植物细胞破壁机理的研究

2.1 引言

2.2 植物细胞破壁理论

2.2.1 高压均浆法

2.2.2 超声破碎法

2.2.3 酶法

2.2.4 反复冻融法

2.2.5 微波辐射法

2.3 微波辐射破壁的机理

2.3.1 微波辐射破壁的原理

2.3.2 微波辐射破壁的特点

2.4 微波辐射破壁的微观效果研究

2.4.1 灵芝破壁前后微观结构分析

2.4.2 竹叶破壁前后微观结构分析

2.5 本章小结

第三章 微波预处理强化浸提的实验研究

3.1 引言

3.2 实验材料、设备和实验分析方法

3.2.1 实验材料

3.2.2 仪器设备

3.2.3 实验步骤

3.2.4 提取实验影响因素的研究

3.2.5 有效成分提取得率及物理性状评定

3.3 灵芝有效成分提取实验的研究

3.3.1 标准曲线的绘制

3.3.2 灵芝多糖提取的试验方法

3.3.3 灵芝多糖指标的计算

3.3.4 试验方案的设计

3.3.5 试验结果与分析

3.3.6 与传统水浴浸提法的比较

3.4 竹叶有效成分提取实验的研究

3.4.1 标准曲线的绘制

3.4.2 竹叶黄酮提取的试验方法

3.4.3 竹叶黄酮指标的计算

3.4.4 试验方案的设计

3.4.5 试验结果与分析

3.4.6 与传统水浴浸提法的比较

3.5 本章小结

第四章 植物有效成分浸提的动力学模型

4.1 引言

4.2 植物有效成分浸提动力学模型建立

4.2.1 植物有效成分浸提的传质分析及建模假设

4.2.2 动力学模型的建立

4.3 微波预处理对动力学模型验证

4.3.1 试验材料、设备和试验方法

4.3.2 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

致谢

参考文献

附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

天然植物中含有非常丰富的活性成分,被广泛用于药品、保健品和化妆品中。我国拥有丰富的中药资源,但中药提取物的国际市场占有率还不足5%。由于植物中有效成分的含量相对较少,浸提(提取、浸出或萃取)过程需要耗费大量的溶剂和能量,因此提取是植物药生产中的最重要的工序,直接影响产品的质量、生产成本及原料的利用率等。开发高效节能的提取新技术和提取设备是一个关键点和突破口,对加快中药生产现代化的进程,有效开发和利用中草药资源,有着重要的意义。
   本研究提出了真空微波预处理的方法,该方法先对干物料进行一定程度的浸润,然后用微波辐射破坏植物细胞结构,之后再采用传统的提取方法。在微波预处理阶段,微波作用于物料内的汽化剂,微波几乎全被物料吸收,处理时间只有两三分钟。本研究采用水做预处理汽化剂,在微波腔内施加真空度,使汽化剂(水)在低温条件下汽化,达到既破坏细胞壁,又保留活性成分的目的,解决了用乙醇等做汽化剂安全性低,成本高的缺点。
   研究了真空微波预处理对灵芝、竹叶中的有效成分提取率的影响,首先研究了微波预处理辐射过程对植物细胞结构的破坏情况,在扫描电子显微镜下观察,可以发现,微波后的植物细胞结构几乎被完全破坏,微观结构变的疏松,有利于后续提取过程的传质。对微波预处理后灵芝和竹叶中的有效成分--灵芝多糖和竹叶黄酮的提取得率、提取液的浊度和粘度进行测试分析,利用响应面分析法优化出灵芝多糖和竹叶黄酮提取的最佳预处理工艺参数,结果表明本方法与传统水浴提取法相比,不仅可以大量缩短提取时间,还提高了有效成分的提取率。
   研究了真空微波预处理后后续浸提的动力学及其数学模型。在修正后的Fick扩散第一定律基础上,结合微波场对固液扩散机制的影响,研究了物料在微波预处理后水浴浸提过程中,有效成分浸提过程的动力学方程,并同传统水浴浸提法的动力学方程比较,对强化机理进行了一定的探讨,并用试验数据对该方程进行检验,具有一定的理论参考价值。
   研究表明真空微波预处理方法能够快速破坏植物细胞壁,使的后续的提取时间大大缩短,得率提高,是一种理想的强化提取方法。

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