西兰花种子中萝卜硫素的提取分离与微胶囊化工艺研究

发布时间：2020-07-11 05:48

【摘要】：萝卜硫素(Sulforaphane,SF)为萝卜硫苷(Glucoraphanin,RAA)的水解产物,广泛存在于十字花科植物中,被公认为防癌抗癌效果最好的天然产物之一,具有广阔的市场应用前景。但是目前国内外市场上主要以西兰花种子水提物为产品,提取物的主要成分为RAA,其药效成分SF的含量极低。这是由于SF分子中存在不稳定的异硫氰酸酯结构,温度和氧气等因素都能够使其降解失活,极大地限制了 SF的开发和应用。微胶囊技术能将不稳定的物质包埋在高分子材料中,提高其稳定性。综上,由于SF的制备工艺尚未成熟、稳定性差、制剂研究较少等原因,导致SF相关产品缺乏,难以满足市场多样化需求。本论文以西兰花种子为原料,运用超临界CO2萃取法、酶水解法、大孔吸附树脂法及乳化喷雾干燥法等技术对SF的提取、分离纯化及微胶囊化工艺展开系统性研究,建立一条从原料到产品的工艺路线,以期推动SF在食品、保健品及药品等实际应用方面的发展,促进其开发成为具有更高附加值的产品。本文研究内容主要包括以下三个部分:1.西兰花种子中萝卜硫素的提取工艺研究以西兰花种子为原料,首先,比较了种子脱脂方式、水解方式对SF提取得率的影响,结果选择为:首次将超临界CO2萃取技术应用在西兰花种子的脱脂过程中,脱脂所得的西兰花种子脱脂粉进一步酶水解得到较澄清的SF提取液。其次,以西兰花种子出油率为考察指标,优化超临界CO2萃取工艺,结果选择为:压力30MPa、流量7BV/h、粒径40目、40℃下提取4h,可去除种子中94%的油脂。采用GC-MS分析油脂成分,结果表明西兰花种子油中芥酸的含量高达58.26%,进一步说明西兰花种子脱脂的必要性。最后,采用L9(34)正交试验设计,以SF含量为考察指标,对西兰花种子脱脂粉进行酶水解工艺研究,得到最佳工艺参数为:提取时间为6 h、提取温度为30℃、pH值为6、加水倍量为10 BV,最终得到SF含量为5.40mg/g。本实验所建立的SF提取工艺中,SF的得率为4.16mg/g,与传统的直接水解法相比,得率提高了 32.48%,并且得到的SF提取液较为澄清,有利于后期的富集和纯化。2.萝卜硫素分离纯化工艺研究采用大孔吸附树脂与液液萃取技术,对SF提取液纯化工艺进行系统考察,最终确定纯化工艺参数为:DM850大孔吸附树脂预处理后装入层析柱中,使柱径高比为1:8,SF提取液利用2 mol/L盐酸调pH值为4,离心(4000 rpm,10 min)后上样,流速为4BV/h上样22BV,上样结束后保留0.5h,再用5BV的水、2BV 10%乙醇依次除杂、6 BV 50%乙醇洗脱,除杂和洗脱的流速为4 BV/h,收集50%乙醇洗脱液并减压浓缩至SF浓度为3.31 mg/mL左右,2 BV乙酸乙酯萃取2次,合并萃取液,减压回收乙酸乙酯至干,即得。此工艺条件纯化后,SF的纯度为45.01%,总回收率为72.00%,工艺稳定简便、成本低、对工业化生产有指导意义;以GC-MS法分析纯化后的主要成分,结果表明实验所用的酶解法和大孔吸附树脂-液液萃取联用分离纯化技术得到的SF绿色安全,成分明确可进行产品开发。3.萝卜硫素的微胶囊化研究采用乳化喷雾干燥法制备SF微胶囊,研究囊材种类、囊材配比、植物油种类、固含量、乳化剂用量、芯材比、进风温度等因素对微胶囊制备工艺的影响,并设计正交试验优选最佳SF微胶囊化工艺参数,结果为:选择阿拉伯胶/麦芽糊精(1:1 m/m)为囊材,芥花油为所用植物油,固含量为35%,乳化剂用量为2%,芯材比为1:2,进风温度为160℃。本实验所建立的SF微胶囊化方法中,SF包埋率达80.59%,适合在生产中推广。对SF微胶囊粉末进行物理性质研究,结果为:SF微胶囊呈米白色粉末状,特殊气味得到了掩盖;含水量为4.52%;粒径D50为2.29±0.15μm;扫描电镜显示大多数颗粒表面光滑圆整,没有裂缝,表明SF微胶囊粉末物理性质良好。对SF微胶囊稳定性进行研究:SF的保留率随着SF的纯度升高而降低,结果表明本实验选用的SF稳定性好;在高温条件下SF的稳定性差,SF经微胶囊包埋后,降解速率常数(k)降低了 5～11倍,反应活化能(Ea)增加了14.04 kJ/mol,表明微囊化可显著提高SF对温度的耐受性;留样实验表明SF对温度极为敏感,建议SF微胶囊产品保存在冷藏或冷冻条件下。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R943
【图文】：

对照品,图谱

西兰花种子萝卜硫素的提取工艺研究逡逑腈：水（２０：８０）等度洗脱，洗脱时间为１５邋ｍｉｎ，检测波长为２０１邋ｎｍ，流速为每分逡逑钟ｌ．ＯｍＬ，进样量１０ｐＬ，柱温３０°Ｃ，液相图谱见图２．２。逡逑２．３．２．２对照品及供试品溶液的制备逡逑对照品溶液制备：取ＳＦ对照品（纯度为９４．０２％）适量，精密称定（１０．６７邋ｍｇ），逡逑置１０邋ｍＬ量瓶中，加乙腈适量使溶解，定容，摇匀，即得浓度为１．００３邋ｍｇ／ｍＬ的逡逑ＳＦ对照品储备溶液，于－２０°Ｃ条件下贮存。逡逑供试品溶液的制备：取ＳＦ提取液适量，４０００邋ｒｐｍ离心２０邋ｍｉｎ。精密量取一定逡逑体积的上清液于量瓶中，加水定容，摇匀，过０．４５邋｜ａｍ滤膜，即得。逡逑２５０－Ｉ逡逑２００邋■八逡逑１５０－逡逑１邋１００－逦Ｉ逡逑５0：邋ｎ逦Ｊ＼逦逡逑Ｑ邋逦逦逦逦逦Ａ逦八邋＾逦＼逦逡逑０逦２逦４逦６逦８逦１０逦１２逦１４逦１６逡逑１５０邋ｉ逦ｔ／ｒａｉｎ逡逑Ｂ逡逑１００－逡逑ｌ５：ＪＵＬ＿＿逡逑０逦２逦４逦６逦８逦１０逦１２逦１４逦１６逡逑ｔ／ｍｍ逡逑Ａ为ＳＦ对照品；Ｂ为供试品逡逑图２．２邋ＳＦ对照品及供试品ＨＰＬＣ图谱逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋ＨＰＬＣ邋ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍｓ邋ｏｆ邋ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ邋ｓｕｂｓｔａｎｃｅ邋（Ａ）邋ａｎｄ邋ｓａｍｐｌｅ邋（Ｂ）逡逑２．３．２．３方法学考察逡逑线性与范围：精密吸取上述ＳＦ对照品储备液０．０２邋ｍＬ、０．１０邋ｍＬ、０．２０邋ｍＬ、逡逑０．５０邋ｍＬ、１．００邋ｍＬ

流程图,流程图,西兰花,超临界

学硕士学位论文逦西兰花种子萝卜硫素的提取工艺研究逡逑ＳＦ含量（ｍｇ／ｇ）＝邋ＶＸＷ逦（２－３）逡逑Ｍ２逡逑西兰花种子超临界Ｃ０２萃取工艺优化逡逑超临界Ｃ０２萃取装置流程见图２．４所示，具体实验操作如下：将西兰花种子放逡逑碎机中粉碎，准确称取２．０邋ｋｇ，根据工艺三和预实验的经验，选择萃取压力、逡逑流量、粉碎粒径、萃取时间、萃取温度这５个因素进行超临界Ｃ０２萃取单因逡逑验，每个实验点重复试验三次，以出油率为考察指标，确定最适工艺条件。逡逑界Ｃ０２萃取分离过程中，选取分离釜压力为７邋ＭＰａ，分离温度为４０°Ｃ。逡逑￣＇逦１＊１＿

洗脱曲线,洗脱曲线,乙醇,洗脱剂

逦萝卜硫素分离纯化工艺研宄逡逑的浓度及固含量。从图３．２中可以看出，水洗、１０％乙醇除杂效果较好，可适当的逡逑增加用量，作为除杂的洗脱剂；５０％乙醇能将大部分的ＳＦ洗脱下来，洗脱效果明逡逑显，洗脱液中ＳＦ的纯度为１９．７０％，因此选择５０％乙醇作为洗脱剂较合理。逡逑１．６０邋－Ｉ逦ｒ邋８逡逑１．４０邋－逦ｒｙ－．逦－邋７逡逑□邋ＳＦ浓度逦０逡逑丨．２°邋■□固含量逦０逦．６逡逑１邋Ｌ0０－逦｜逦多逦－５｜逡逑菩。．８０邋－逦Ｙｙ逦＿＿邋？邋４逡逑Ｉ逦0＇６０＾逦｜逦＾逦．３邋画逡逑０逦１０逦３０逦５０逦７０逦９５逡逑乙醇浓度％逡逑图３．２不同浓度乙醇洗脱所得ＳＦ浓度及固含量逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋Ｔｈｅ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＳＦ邋ａｎｄ邋ｓｏｌｕｂｌｅ邋ｓｏｌｉｄ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｉｎ邋ｅｘｔｒａｃｔ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｅｔｈａｎｏｌ逡逑ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ逡逑３．３．４．２．２洗脱剂用量考察逡逑按上述优化条件上样，上样结束后保留０．５邋ｈ，再用５邋ＢＶ的水、２邋ＢＶ邋１０％乙逡逑醇除杂，然后用５０％乙醇洗脱，洗脱流速为４邋ＢＶ／ｈ，流出液每一倍量分管接收，逡逑检测其ＳＦ的浓度。从图３．３可以看出，洗脱剂用量达到７邋ＢＶ时，已检测不到ＳＦ逡逑的存在。洗脱剂用量过少，会导致洗脱不完全，祥品浪费；洗脱剂用量过多，会逡逑造成试剂浪费、杂质过多、后期浓缩压力大等缺点。因此，选择洗脱剂用量为６邋ＢＶ逡逑较为合适。逡逑４８逡逑

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