废次桑叶中高纯异槲皮苷提制工艺及其过程研究

发布时间：2020-09-18 15:45

　　作为“药食同源”物,桑叶药理价值极高,因生产经营或加工技术等原因,存在利用率低等问题,导致高附加值的成份流失,造成桑资源浪费。本文以废次桑叶为原料,将水热反应引入天然产物提取技术中,开展提制高附加值天然活性成份异槲皮苷等研究,变废为宝,实现桑资源增值开发的高值利用,符合国家国民健康与资源利用战略。为提高桑叶中异槲皮苷等活性成份的有效溶出,采用水热反应方法,以异槲皮苷溶浸效率为评价指标,探讨水热时间、料液比、水热温度和乙醇体积分数等因素对异槲皮苷溶出的影响,经响应曲面法优化获得水热辅助醇提取桑叶中异槲皮苷的适宜参数,并开展提取物体外抗氧化作用研究;运用SEM(电镜扫描)、BET(比表面积)和FTIR(红外光谱)等手段,分析表征水热反应前后桑叶植物组织的物相结构及组分变化,探究水热降解植物组织的性能。为进一步揭示异槲皮苷溶浸的制约因素及传质规律,通过计算传质系数k、活化能Ea、相对萃余率y及有效扩散系数Ds等动力学参数,开展异槲皮苷溶浸的动力学研究;分析异槲皮苷溶浸的扩散过程,建立异槲皮苷的内扩散模型,获得异槲皮苷扩散速率常数。为获得高纯度异槲皮苷单体,采用制备色谱方法,开展流动相组成及比列、流速和进样量等条件比选,获得异槲皮苷分离、纯化的适宜条件,并评价提取物经济收益。结论如下:(1)采用响应曲面法优化获得水热反应辅助醇法提取异槲皮苷的适宜参数为:以体积分数为57%的乙醇为提取剂,桑叶质量(g)与乙醇体积(v)之比为1:7,在水热温度154℃、水热解80min后,5g桑叶提取异槲皮苷3.64mg·g~(-1),是乙醇提法的51倍。响应曲面法拟合所得异槲皮苷溶浸方程R~2=0.9582,F=22.91,P0.0001,表明模型显著性极高,可用;F值检验可知,影响桑叶中异槲皮苷含量的因素顺序分别为:水热时间水热温度料液比乙醇体积分数,且水热时间和水热温度的交互作用对异槲皮苷溶浸量影响显著。桑叶提取液对DPPH的清除率、超氧阴离子清除率、脂质过氧化抑制率、还原能力的实验表明,桑叶提取液在较低浓度0.02mg·mL~(-1)表现出抗氧化能力,且在0.02mg·mL~(-1)~0.1mg·mL~(-1)范围内呈现正相关。(2)红外分光谱分析表明,水热反应有助于桑叶中C-O、C-H、C=C键断裂,促进桑叶木质素中苯基丙烷结构单元分解;扫描电镜结果显示经水热解后的桑叶组织间出现孔洞且孔隙较大;BET结果表明经水热解后的底物比表面积是未经水热反应的桑叶底物的1.8倍左右;表明水热反应能有效降解桑叶植物纤维组织,有利于天然活性成份溶出。粒子扩散模模型表明,异槲皮苷的扩散存在渗透、内部扩散和边界扩散三个过程,扩散速率常数k随着边界层厚度增加而变小,其边界层厚度常数C依次为C_ⅠC_ⅡC_Ⅲ。(3)Fick第二定律获得的桑叶异槲皮苷溶浸动力学模型表明,在温度为120℃~160℃时,速率常数k为0.0157min~(-1)~0.0301min~(-1),表观活化能Ea=27.22kJ·mol~(-1),指前因子A为0.0164min~(-1),表观活化能越小,有利于反应的进行;有效扩散系数Ds为0.52×10~(-4)mm~2·min~(-1)~0.99×10~(-4)mm~2·min~(-1),且随温度升高而增大;萃余率y随着温度升高而减少,在154℃下萃余率最小为9.75%,此时异槲皮苷的溶浸率最为91.25%;通过热力学分析求出ΔGm在-4.3743kJ·mol~(-1)~-1.2582kJ·mol~(-1)0,ΔHm=34.907kJ·mol~(-1)0,ΔSm=92.47J·mol~(-1)0,表明水热辅助醇提取异槲皮苷过程是吸热熵增的过程。(4)采用制备色谱分离纯化获得异槲皮苷,分离纯化适宜条件为:V_(乙腈):V_水=20:80,进样量10mL,流速20mL·min-1,异槲皮苷分离度为1.74,视为完全分离,纯度较高,同时可得到绿原酸、芦丁和紫云英苷,其分离度均大于1.5;经冷冻干燥后,制得异槲皮苷纯度为98.78%,含率为取粗含量的4.26%;同时制得绿原酸纯度为99.47%,含率为粗提物的6.74%,芦丁纯度为98%、含率为粗提物的1.36%,紫云英苷纯度为98%,含率为粗提物的0.35%,为桑叶资源多元产品开发提供单体或复合物原料支撑。
【学位单位】：重庆工商大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ28
【部分图文】：

桑叶,变种,桑属,种植现状

种植现状于我国和朝鲜，是桑属桑科类，为落叶乔木，全世界0 变种，而我国就有 15 种、4 变种[1]，是世界上桑树统计，全国 15 个省、自治区的 20 余家科研单位保存中地方品种近千份，新选育的品种及材料 200 余份，源 300 余份，国外引进品种 90 余份[2]。自新中国成续扩大，从 1950 年的 14.91 万 hm2增加到 1995 年的际经济波动的影响以来，茧价下跌，到 2000 年桑园2，2001 年开始缓慢增加，直到 2016 年增长至 79.9国蚕桑生产实际消耗的桑叶不到 1/2；仅重庆市现弃桑枝桑叶约 6.8 万吨。开展桑叶（枝）的综合利用利用、减量化”循环，有利于实现我国蚕桑丝绸业

异槲皮苷,黄酮类化合物,母核,结构式

基地的实施办法（试行）的通知》，对蚕桑副产物贴；桑叶资源高值高效利用，不仅是蚕桑业可持续市五大功能区建设“巩固基础突特色，提质增效可取技术及市场应用药理价值称槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷，属黄酮类化合物为 464.38，其结构如图 1.2（b）所示。几乎不溶于醇、乙醇等有机溶剂，溶于碱溶液显深黄色。异槲识性成份，具有广泛的药理活性，降血糖[13]、降血肿瘤、抗菌抗病毒[17]、抗抑郁等多种药理作用。常功能性食品原料[18]，广泛应用于食品和医药行业。

技术路线图,异槲皮苷,力学,提取动力学

叶底物物相结构。力学、热力学、热化学等理论，开展水热辅助醇提法制备 Fick 第二定律为理论基础建立异槲皮苷提取动力学模型，系数 k，活化能 Ea、相对萃余率及有效扩散系数等动力学学方程，计算得到热力学函数ΔGm、ΔHm 和ΔSm；采用槲皮苷的内扩散模型，讨论了不同粒度桑叶对异槲皮苷浓备色谱法和冷冻干燥法，开展高纯度的异槲皮苷单体的制不同流动相组成及其比列、进样量、流速对异槲皮苷单体获得适宜的制备工艺条件，并进行成本核算，综合考虑社。图

【参考文献】