芝麻素分子蒸馏-结晶分离技术及其抗肿瘤活性研究

摘要

芝麻素(sesamin)多来源于脂麻科植物芝麻(SesamumindicumL.)的种子，是具有多种生理功能和药理活性的木脂素类成分，在国际市场上价格昂贵，具有广阔开发前景和市场需求。目前市场上流通的芝麻素多从芝麻或芝麻油中提取分离得到。有关高纯度的芝麻素提取分离工艺少有报道。传统方法是采用甲醇或乙醇等有机溶剂提取和分离芝麻素，存在工艺复杂，产品质量差，有机溶剂易燃易爆和副产品芝麻油再利用困难等问题。曾将超临界CO2流体技术应用到芝麻素的提取分离，该工艺简单，避免了大量有机溶剂的使用，芝麻素结晶质量好。但是，该方法也存在着得率低、成本高等问题。为了更好的满足市场需求和开发利用芝麻素资源，本文采用了分子蒸馏-结晶分离技术分离芝麻油中的芝麻素，建立了简单快速的芝麻素含量测定方法及其质量标准，并探讨了芝麻素的抗肿瘤药理活性，对进一步开发利用芝麻素资源具有重要的学术和应用意义。
　　 首次采用分子蒸馏-结晶分离新技术直接从芝麻油中分离芝麻素。先采用分子蒸馏技术从芝麻油中分离出芝麻素粗品，再利用结晶分离技术纯化芝麻素粗晶，得到高纯度的芝麻素产品。
　　 采用单因素实验考察了分子蒸馏过程中各因素对芝麻素分离效果的影响。首次采用响应曲面分析法，优化分析了真空度、蒸发温度和进料速度的影响。以芝麻素分离效果的加权指数为响应值对各因素进行二次回归拟合，建立了曲面响应模型，得到最优的工艺为：真空度3.14Pa，蒸发温度247.18℃，进料速度549.39g/h，进料温度80℃，冷凝温度80℃，刮膜转速300r/min。验证实验结果与建立的模型吻合良好，芝麻素含量达24.75％，转移率98.79％。
　　 采用结晶技术纯化芝麻素粗晶。采用单因素实验考察了结晶过程各因素对芝麻素纯化效果的影响。首次采用响应曲面分析法，优化分析了乙醇浓度、溶剂倍数、结晶温度和结晶时间的影响。以芝麻素晶体收率为响应值对各因素进行二次回归拟合，建立了芝麻素晶体收率响应曲面模型，得到最优的工艺为：采用95％乙醇为芝麻素结晶溶剂，溶剂倍数为23.95倍，结晶温度1.95℃，结晶时间4.19小时，活性碳加入量5％，活性碳加热时间10min，搅拌速度150r/min。验证实验结果与建立的模型吻合良好，芝麻素收率71.04％，含量91.0％。
　　 首次采用结晶在线检测技术研究了芝麻素结晶过程中芝麻素结晶粒径的分布和变化规律，可进一步优化该结晶工艺，缩短结晶时间至3.5小时，得到粒径分布更加均一的芝麻素结晶，产品粒径分布集中在25～40μ。
　　 中试放大实验结果表明分子蒸馏-结晶分离技术分离芝麻素是成熟稳定的工艺，可用于产业化生产。与传统工艺相比较，分子蒸馏-结晶分离技术应用于芝麻油中芝麻素的分离具有收率高、成本低等优势。
　　 建立了一种快速简单的芝麻素含量测定方法，该方法适用于芝麻和芝麻油样品。测定了不同来源的芝麻和芝麻油样品中芝麻素含量，其差异大，在进行芝麻素开发的过程，要注意选择芝麻素含量高的原料。鉴于芝麻素的高附加值和在食品添加剂中的应用，建议可将芝麻素含量测定收入国家标准中作为划分芝麻和芝麻油等级的参考。
　　 首次研究了芝麻素的体外、体内抗结肠癌活性。实验结果表明，芝麻素能显著抑制人结肠腺癌细胞SW480和SW620的增殖，对小鼠S180肉瘤均有一定的抑制作用，对动物的免疫功能没有产生影响，提示芝麻素的抗肿瘤作用不是通过免疫增强途径实现。芝麻素未见急性毒性反应，有望开发成为一种抗结肠癌新药。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章　课题研究的背景及目的意义

1.1芝麻素的研究概况

1.2分子蒸馏技术研究概况

1.3结晶分离技术的研究概况

1.4课题主要研究的内容及方法

第二章　分子蒸馏分离芝麻油中芝麻素的工艺研究

2.1实验材料、试剂及仪器设备

2.2实验内容与方法

2.3结果分析与讨论

2.4本章小结

第三章　芝麻素结晶分离工艺及其结晶过程的研究

3.1实验材料、试剂及仪器设备

3.2实验内容与方法

3.3结果分析与讨论

3.4芝麻素结晶在线检测和条件再优化

3.5分子蒸馏-结晶分离技术分离芝麻素中试放大实验

3.6不同工艺对芝麻素分离效果的比较

3.7芝麻素的检测与建议质量标准

3.8本章小结

第四章　芝麻素的含量测定方法研究与资源考察

4.1芝麻中芝麻素含量的高效液相色谱法测定

4.2芝麻油中芝麻素含量的高效液相色谱法测定

4.3本章小结

第五章　芝麻素抗肿瘤活性研究

5.1芝麻素抗人结肠癌细胞株SW480、SW620增殖作用

5.2芝麻素对小鼠S180肉瘤的抑制作用及免疫作用观察

5.3芝麻素对小鼠的急性毒性实验

5.4本章小结

第六章　结束语

6.1本文研究结果

6.2本文的创新点

6.3对芝麻素研究的进一步建议

参考文献

附录　硕士期间发表论文

致谢