油橄榄叶高值化利用技术及机理研究

发布时间：2017-09-20 22:30

  本文关键词：油橄榄叶高值化利用技术及机理研究

  更多相关文章： 油橄榄叶 提取物 橄榄苦苷 羟基酪醇 抗氧化 发酵饲料

【摘要】：20世纪60代初,我国从地中海国家开始大面积引种油橄榄树,种植面积现已达3万公顷,主要用于生产营养丰富健康的橄榄油。大多数加工橄榄油厂将油橄榄叶丢弃或燃烧等处理,这些低值化处理使环境和生态遭到破坏及资源的浪费。基于此,本文以佛奥油橄榄叶(Frantoio,Olea europaea L.)为材料,提出了超声辅助提取(UAE)、低温减压沸腾提取(RBE)及超声减压沸腾提取(URPE)橄榄苦苷的新技术,研究了酚类活性成分和其他营养成分与性质,及其构效关系机理研究,重点分析了不同羟基酪醇衍生物与其抗氧化性的定量构效关系,建立了数学模型,并研究了提余残渣制备动物饲料添加剂的固态发酵工艺,提供了油橄榄叶高值化利用的新途径,具体的主要内容和研究结果如下:研究了UAE、RBE和URPE等3种从油橄榄叶中提取橄榄苦苷的方法,发现URPE为提取橄榄苦苷最高效的方法。通过考察7个因素(溶剂种类与浓度、提取温度、提取时间、料液比、超声功率、提取压力、提取级数)对橄榄苦苷提取得率的影响,发现影响URPE提取橄榄苦苷得率极显著因素为固液比,通过响应面法获得的优化条件为:提取温度(50℃)、超声功率(600 W)、乙醇浓度(75%)、料液比(1:30)、提取时间(3 min)和提取压力(25 k Pa),并在此条件下,橄榄苦苷提取得率为7.08%,与模型的预测值7.12%接近。此外,将传统常压热浸提、UAE、RBE和URPE提余叶渣的扫描电镜图(SEM)和橄榄苦苷提取得率进行比较。结果显示,URPE所需时间最短、橄榄苦苷提取得率最高,且较其他3种提取方法破壁效果更显著。研究了日光灯(Lux 2000)、紫外灯(UV 254 nm)、避光、p H、温度和存储时间(4℃与25℃)对橄榄苦苷稳定性的影响,及橄榄苦苷对亚铁离子的螯合作用和清除DPPH自由基及总还原力的抗氧化性评价。结果显示,橄榄苦苷对光较为稳定;碱性较酸性的环境更易使橄榄苦苷降解,当碱液p H为14时,橄榄苦苷全降解。TG-DSC结果表明,当温度达到232.3℃时,橄榄苦苷开始分解。在27天避光存储条件下,存储于25℃下的橄榄苦苷降解率达95.24%,较其在存储于4℃下(降解率40%)更易降解。橄榄苦苷较EDTA螯合亚铁离子的作用更弱,约为EDTA的1/5,但与油橄榄叶提取物螯合亚铁离子能力相近。橄榄苦苷较BHT清除DPPH自由基能力和总还原力更强,分别为BHT的5倍和8.25倍。运用HPLC/UV-vis方法鉴定油橄榄叶提取物(OLE)与油橄榄果提取物(OFE)中的酚类化学组分,并对其总还原力、DPPH·、·OH、ABTS·+和O2·-自由基清除能力进行评价。实验结果表明,OLE与OFE均含有橄榄苦苷及其衍生物、黄酮和酚酸。橄榄苦苷在OLE中含量较其他组分最高,为6.58 mg/g,显著高于OFE中含量,约为其150倍。OFE中咖啡酸和木犀草素为其含量最高的2种物质,均为0.081 mg/g。抗氧化性实验结果表明,OLE较OFE在总还原力、DPPH·、·OH和ABTS·+清除自由基方面显著更强,但OFE较OLE却显示更强的清除O2·-自由基能力。酚类构效研究表明,具有邻二苯酚结构、多个酚羟基基团和苯环上4-取代位置键合供电子基团将有益于酚类物质抗氧化性的提高。研究了强碱水解橄榄苦苷制备羟基酪醇工艺的优化,同时评价其清除DPPH自由基能力。L9(34)正交结果显示,温度、Na OH浓度、时间和料液比均极显著,主次因素顺序为:水解温度Na OH浓度水解时间料液比,得到的优化参数:水解温度90℃,0.2 mol/L Na OH,水解时间45 min,料液比1:15;HPLC-MS结果为羟基酪醇的色谱保留时间约为10.3 min且质谱产生的碎片离子的分子质量为134.8 u,且进一步验证了其碱水解产物为羟基酪醇。橄榄苦苷在碱性条件下是其在酸条件下水解效率的2.08倍,清除DPPH自由基结果表明,羟基酪醇是BHT的7.33倍。通过计算化学软件Discovery Studio v2.5研究了羟基酪醇不同衍生物化学结构与其抗氧化性(清除DPPH·能力)的二维定量构效关系(2D-QSAR),经主成分分析法筛选其影响较显著的因素,对经多元线性回归(MLR)、贝叶斯神经网络(BNN)和偏最小二乘法(PLS)获得的模型进行其预测性优劣的比较。实验结果表明,影响其抗氧化能力较显著的8个因素分别为[ALog P]、[MW]、[NHD]、[NHA]、[NRB]、[NR]、[NAR]和[MFPSA]。经PLS产生的模型预测效果最佳,模型方程为:p IC50= 1.805+0.209×[ALog P] 0.00167×[MW]+0.154×[NHD]+0.507×[NHA] 0.061×[NRB] 0.287×[NR] 0.287×[NAR]+0.914×[MF PSA](R2=0.89)。采用GC-MS、ICP-AES、杜马斯燃烧法及离子色谱-积分安培法等检测方法,研究了油橄榄叶中脂溶性成分、矿质元素、蛋白质、氨基酸等营养成分的含量。结果表明,酯类占挥发性总成分的26.81%,脂肪酸占18.46%,十九碳烯和角鲨烯占1.62%,维生素E占2.68%,可可碱占6.88%,顺-9,17-十八碳二烯醛占5.53%;油橄榄叶中灰分占4.9%,其灰分中Ca含量最高,占总灰分30.5%,不含As、Hg和Pb重金属元素。同时研究结果显示,油橄榄叶中蛋白质含量为11.46%,氨基酸总量约占干物质的0.991%。尤其富含甘氨酸、组氨酸和缬氨酸。研究了不同发酵菌株包括霉菌(黑曲霉A.niger、米曲霉A.oryzae与绿色木霉T.viride)和酵母菌(产朊假丝酵母C.utilis、白地霉G.candidum与热带假丝酵母C.tropicalis),以及发酵时间对油橄榄叶渣发酵物营养价值(提高蛋白质富集程度、增加纤维素酶活、提高单宁酸降解效率)的影响。实验结果表明,以A.niger和C.utilis 1:1(v/v)混菌对油橄榄叶渣固态发酵5天,可使其蛋白质含量提高125.45%、纤维素酶活(β-葡糖糖苷酶活12.45 IU/m L、CMC酶活12.59 IU/m L和FPA酶活5.51 IU/m L)增加20%,降解其86.94%的单宁酸需7天。氨基酸检测结果表明,油橄榄叶渣发酵物较油橄榄叶渣中的总氨基酸含量最大可提高2.24%,其中谷氨酸和天冬氨酸增量均超过了0.3%。同时研究了添加至商品全饲料的油橄榄叶渣发酵物所占比例(5~50%),对老鼠和肉鸡的体重增加与血清生化参数及新固城疫免疫的影响。经28天喂养试验的结果表明,喂养过程中小鼠和肉鸡无毒害和死亡现象发生;小鼠和肉鸡摄入10%叶渣发酵物较其他添加比例显示出更好的生长和免疫性能,小鼠增重81.8%和肉鸡增重120%,其采血的血清生化参数均正常。此外,用10%叶渣发酵物作为饲料添加剂喂养肉鸡较其他添加比例产生的新固城免疫力更强。
【关键词】：油橄榄叶 提取物 橄榄苦苷 羟基酪醇 抗氧化 发酵饲料
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ914.3
【目录】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-18
• 第一章 绪论18-45
• 1.1 引言18-41
• 1.1.1 研究背景18-20
• 1.1.2 研究目的和意义20-21
• 1.1.3 项目来源21
• 1.1.4 国内外研究现状21-41
• 1.2 研究目标和主要研究内容41-43
• 1.2.1 研究目标41-42
• 1.2.2 主要研究内容42-43
• 1.3 研究技术路线43-44
• 1.4 论文创新点44-45
• 第二章 超声辅助提取油橄榄叶中橄榄苦苷的研究45-60
• 2.1 引言45
• 2.2 实验部分45-48
• 2.2.1 仪器与试剂45-46
• 2.2.2 实验方法46-48
• 2.3 结果与讨论48-59
• 2.3.1 粉碎粒度对橄榄苦苷得率的影响48-49
• 2.3.2 提取温度对橄榄苦苷得率的影响49
• 2.3.3 超声功率对橄榄苦苷得率的影响49-50
• 2.3.4 乙醇浓度对橄榄苦苷得率的影响50-51
• 2.3.5 料液比对橄榄苦苷得率的影响51-52
• 2.3.6 超声时间对橄榄苦苷得率的影响52
• 2.3.7 提取级数对橄榄苦苷得率的影响52-53
• 2.3.8 BOX-BENHNKEN设计及实验结果53-55
• 2.3.9 响应面实验方差分析及回归系数显著性检验55-56
• 2.3.10 响应面分析56-59
• 2.3.11 验证实验59
• 2.4 本章小结59-60
• 第三章 低温减压沸腾提取油橄榄叶中橄榄苦苷的研究60-72
• 3.1 引言60
• 3.2 实验部分60-62
• 3.2.1 仪器与试剂60-61
• 3.2.2 实验方法61-62
• 3.3 结果与讨论62-71
• 3.3.1 提取溶剂的选择62
• 3.3.2 提取温度的选择62-63
• 3.3.3 提取时间的选择63-64
• 3.3.4 乙醇体积浓度的选择64-65
• 3.3.5 料液比的选择65-66
• 3.3.6 真空度的选择66-67
• 3.3.7 提取次数的选择67-68
• 3.3.8 单因素实验结果与讨论68
• 3.3.9 正交试验68-70
• 3.3.10 验证试验及优化条件下单因素实验对比70-71
• 3.3.11 不同提取方法的比较71
• 3.4 本章小结71-72
• 第四章 超声减压沸腾提取油橄榄叶中橄榄苦苷的研究72-93
• 4.1 引言72-74
• 4.2 实验部分74-77
• 4.2.1 仪器与试剂74
• 4.2.2 实验方法74-77
• 4.3 结果与讨论77-91
• 4.3.1 不同提取溶剂对橄榄苦苷提取得率的影响77-78
• 4.3.2 乙醇浓度对橄榄苦苷提取得率的影响78-79
• 4.3.3 提取温度对橄榄苦苷提取得率的影响79-80
• 4.3.4 超声功率对橄榄苦苷提取得率的影响80-81
• 4.3.5 提取时间对橄榄苦苷提取得率的影响81-82
• 4.3.6 固液比对橄榄苦苷提取得率的影响82-83
• 4.3.7 提取压力对橄榄苦苷提取得率的影响83
• 4.3.8 单因素验证实验83-84
• 4.3.9 响应面实验设计与结果84-86
• 4.3.10 响应面实验结果分析86-88
• 4.3.11 验证试验88-89
• 4.3.12 提取处理后的油橄榄叶扫描电镜图89-90
• 4.3.13 橄榄苦苷不同提取方法的比较90-91
• 4.4 本章小结91-93
• 第五章 橄榄苦苷抗氧化性与稳定性及对亚铁离子螯合作用的研究93-102
• 5.1 引言93
• 5.2 实验部分93-96
• 5.2.1 仪器与试剂93-94
• 5.2.2 实验方法94-96
• 5.3 结果与讨论96-101
• 5.3.1 橄榄苦苷的抗氧化性96-97
• 5.3.2 不同光源对橄榄苦苷稳定性的影响97-98
• 5.3.3 温度对橄榄苦苷稳定性的影响98
• 5.3.4 时间对橄榄苦苷稳定性的影响98-99
• 5.3.5 不同PH对橄榄苦苷稳定性的影响99-100
• 5.3.6 对亚铁离子的螯合作用100-101
• 5.4 本章小结101-102
• 第六章 油橄榄叶提取物中化学成分、抗氧化性及其酚类构效关系的研究102-120
• 6.1 引言102-103
• 6.2 实验部分103-107
• 6.2.1 仪器与试剂103
• 6.2.2 实验方法103-107
• 6.3 结果与讨论107-118
• 6.3.1 油橄榄叶（果）提取物中酚类化合物的鉴定和总黄酮与总多酚的测定107-109
• 6.3.2 油橄榄叶（果）提取物的抗氧化性研究109-118
• 6.4 本章小结118-120
• 第七章 橄榄苦苷碱水解制备羟基酪醇及其抗氧化性研究120-126
• 7.1 引言120
• 7.2 实验部分120-121
• 7.2.1 仪器与试剂120-121
• 7.2.2 实验方法121
• 7.3 结果与讨论121-125
• 7.3.1 水解温度对羟基酪醇收率的影响121-122
• 7.3.2 碱浓度对羟基酪醇收率的影响122
• 7.3.3 水解时间对羟基酪醇收率的影响122
• 7.3.4 料液比对羟基酪醇收率的影响122
• 7.3.5 正交试验122
• 7.3.6 验证试验122-124
• 7.3.7 羟基酪醇的HPLC-MS分析124
• 7.3.8 与酸性条件水解橄榄苦苷的对比124-125
• 7.3.9 羟基酪醇的抗氧化性研究125
• 7.4 本章小结125-126
• 第八章 羟基酪醇衍生物抗氧化性的 2D-QSAR研究126-141
• 8.1 引言126
• 8.2 实验部分126-130
• 8.2.1 实验材料与计算软件126
• 8.2.2 实验方法126-130
• 8.3 结果与讨论130-140
• 8.3.1 羟基酪醇衍生物抗氧化性构效关系的最佳模型130-139
• 8.3.2 羟基酪醇衍生物清除DPPH自由基的定量构效关系研究139-140
• 8.4 本章小结140-141
• 第九章 油橄榄叶营养成分测定与分析141-149
• 9.1 引言141
• 9.2 实验部分141-144
• 9.2.1 仪器与试剂141-142
• 9.2.2 实验方法142-144
• 9.3 结果与讨论144-148
• 9.3.1 油橄榄叶中脂溶性成分的分析测定144-145
• 9.3.2 油橄榄叶灰分中金属元素及粗营养成分的分析测定145-146
• 9.3.3 氨基酸标准曲线的绘制146-147
• 9.3.4 油橄榄叶中氨基酸的测定147-148
• 9.4 本章小结148-149
• 第十章 油橄榄叶渣固态发酵制备动物饲料添加剂及动物生长性能的研究149-175
• 10.1 引言149-150
• 10.2 实验部分150-155
• 10.2.1 仪器、试剂及实验动物150-151
• 10.2.2 实验方法151-155
• 10.3 结果与讨论155-173
• 10.3.1 单菌株固态发酵油橄榄叶渣对产纤维素酶活的影响155-157
• 10.3.2 单菌株固态发酵油橄榄叶渣中蛋白质和总单宁酸含量的影响157-159
• 10.3.3 混合菌株固态发酵油橄榄叶渣对产纤维素酶活的影响159-162
• 10.3.4 混合菌株固态发酵对油橄榄叶渣蛋白质和总单宁酸含量的影响162-164
• 10.3.5 固态发酵与未固态发酵的油橄榄叶渣中氨基酸含量的对比164-166
• 10.3.6 小鼠临床观察与称重结果166-167
• 10.3.7 血清生化指标测定167-169
• 10.3.8 对肉鸡体重增长的影响169-170
• 10.3.9 肉鸡血清生化参数的变化170-172
• 10.3.10 临床观察及免疫检测结果172-173
• 10.4 本章小结173-175
• 第十一章 结论与讨论175-180
• 11.1 结论175-178
• 11.2 讨论178
• 11.3 展望178-180
• 参考文献180-205
• 附图205-211
• 在读期间的学术研究211-213
• 致谢213

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 戴家银,靳立军,王连生;分子拓扑学参数及其在定量结构——活性相关(QSAR)研究中的应用[J];环境科学进展;1998年04期

，

本文编号：890794