六氢β-酸环糊精包合物的研制及其活性研究

摘要

六氢β-酸（HH）是啤酒花中重要软树脂成分β-酸的氢化衍生物，具有广谱抑菌活性，尤其在抗李斯特菌、普通变形杆菌、荧光假单孢杆菌等食品腐败菌方面作用突出。但HH不溶于水，限制了其在水基食品体系的使用。重要的是，HH不具有啤酒花活性成分所呈现的强烈苦味，但却保持了其它各种生理活性，有些活性甚至更强。因此，若能改善HH的水溶性，则有望将其应用到各种食品体系起到抑菌防腐作用，这不仅拓宽了啤酒花的应用领域，也为食品体系提供了一个安全、天然来源的防腐剂。论文以HH为原料，通过7种环糊精（CD）包合HH来改善其水不溶性的缺点，对制得包合物的结构进行了鉴定与分析；优化了HH-2-甲基-β-环糊精（HH-M-β-CD）和HH-γ-环糊精（HH-γ-CD）包合物的制备工艺，进而确定制备7种包合物的工艺参数；考察了包合物与饮料中常见食品添加剂的协同抗氧化性并研究了其抑菌性和稳定性能。主要工作如下：
　　用水浴法、微波法、超声波法、研磨法制备环糊精包合物，确定最佳制备方法为研磨法；对研磨法获得的7种包合物的结构进行鉴定与分析。结果表明，与HH相比，包合物在紫外光谱特征吸收峰处发生了红移。红外光谱上HH分子内的特征吸收峰在包合物中未显示，但在混合物中能明显观察到；且在500~1000 cm-1处， HH没有吸收峰，而在包合物和环糊精中有明显的吸收峰，说明HH与环糊精包合过程是以范德华力、氢键等形式结合形成了包合物。X射线衍射图也可观察到，HH的晶型结构在包合物未显示，混合物是HH与环糊精衍射峰的叠加；同时扫描电镜图也观察到了HH、环糊精、包合物、混合物均呈现出不同的形貌。通过TLC层析图可以进一步证明HH环糊精包合物的形成且包合前后HH的结构并未发生改变。
　　以包合率为评价指标，单因素考察温度、时间以及主客分子比对包合效果影响的基础上，综合环糊精的结构差异，分别采用正交实验对HH-M-β-CD包合物和HH-M-γ-CD包合物进行制备工艺的优化。最终确定HH-M-β-CD包合物的最优组合：包合温度30℃，研磨时间90 min，主客分子比1:80；HH-γ-CD包合物的最优组合：包合温度60℃，研磨时间60 min，主客分子比1:40。鉴于两者优化工艺不同，最后分别在2组最优工艺条件下比较了其它6种包合物的包合率大小，最终确定，除HH-M-β-CD外，其余6种包合物均选择HH-γ-CD包合物的最优组合参数。上述7种包合物均可溶于水，但溶解度的大小不同，以HH-M-β-CD包合物的溶解度最大，为0.821 mg/mL（以HH计），HH-γ-CD包合物次之；HH-α-CD包合物最小，为0.147 mg/mL（以HH计）。
　　抗氧化评价的结果表明，7种HH包合物均具有不同程度的清除·OH和DPPH·能力，且清除活性均好于同浓度下未包合的HH及对照品BHT。在此基础上，以协同系数（SE）为指标，苯甲酸钠为对照，研究HH-M-β-CD、HH-γ-CD、HH-羟丙基-β-环糊精（HH-HP-β-CD）、HH-2,3,6-三甲基-β-环糊精（HH-TM-β-CD）包合物与食品添加剂Vc、NaCl、柠檬酸、蔗糖的协同抗氧化作用。结果表明：·OH体系中，各种包合物与Vc/NaCl/蔗糖组成的双组分体系有较好的协同抗氧化性；但包合物/柠檬酸的双组分体系和包合物/Vc-NaCl-蔗糖的多组分体系则无协同抗氧化性。而DPPH·体系中，除包合物/蔗糖的双组分体系外，其他双组分和多组分体系均具有较好的协同抗氧化作用。另外，对照品苯甲酸钠与4种食品添加剂所形成的双组分体系中均无协同抗氧化作用。
　　包合物的稳定性研究结果表明，在各种不同的光线照射下，7种包合物含量均出现了小幅度下降但不明显，仅HH-α-CD、HH-β-CD和HH-DM-β-CD包合物的保存率低于HH甲醇溶液，其他包合物的保存率差异不大；下降幅度均为避光<自然光<紫外光，说明包合物对紫外光较为敏感，更适宜避光保存的食品体系。温度对包合物稳定性影响的研究表明，在50℃以下，包合物比较稳定；在温度小于80℃处理1h后，包合物的保存率大约为初始值的80％左右，大于80℃后，包合物的稳定性下降较快；120℃处理10 min和1 h，其保存率分别在70％和40％左右，说明高温长时间处理对包合物有一定的影响，而高温短时间处理对其影响不显著，可以应用到食品工业中。酸碱对包合物稳定性影响的结果表明，pH在3~11范围内，包合物的保存率均在95％以上，酸碱性不影响包合物的稳定性。而Vc、NaCl、柠檬酸、蔗糖等4种食品添加剂的添加对包合物的稳定性也没有影响。
　　对7种包合物的抑菌活性的研究表明，7种包合物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有不同程度的抑菌活性，且抑菌作用具有持久性，抑制金黄色葡萄球菌的抑菌活性要强于大肠杆菌。其中，HH-M-β-CD、HH-2,6-二甲基-β-环糊精（HH-DM-β-CD）、HH-HP-β-CD包合物的抑菌效果明显强于其他包合物及对照品HH丙酮溶液，且对两细菌的MIC均为8.0μg/mL。经酸碱处理后，与未处理组比较，在pH>6的条件下，3种包合物的抑菌活性增强，在pH<6的条件下，其抑菌活性减弱；温度和紫外线对3种包合物抑菌活性无影响。

目录

第一章 绪论

1.1 啤酒花

1.2 软树脂β-酸的再利用

1.3 六氢β-酸的生理活性

1.4 六氢β-酸的安全性评价

1.5 环糊精包合物

1.6 抑菌方法的研究进展

1.7 立题依据及研究内容

第二章 六氢β-酸环糊精包合物的制备及其结构表征

1 引言

2 仪器、试剂与材料

3 实验部分

4 结果与分析

5 结论

第三章 六氢β-酸环糊精包合物的制备工艺研究

1 引言

2 仪器、试剂与材料

3 实验部分

4 结果与分析

5 结论

第四章 六氢β-酸环糊精包合物与食品添加剂的协同抗氧化活性研究

1 引言

2 仪器、试剂与材料

3 实验部分

4 结果与分析

5 结论

第五章 六氢β-酸环糊精包合物抑菌活性及其稳定性的研究

1 引言

2 仪器、试剂与材料

3 实验部分

4 结果与分析

5 结论

结论与展望

参考文献

硕士期间发表论文情况

致谢

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