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桑白皮甾醇的提取工艺及设计.doc

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桑白皮 提取 工艺 设计
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目录1目录第 1 章 绪论 ............................................................................................11.1 选题的目的和意义 .............................................................................................11.2 植物甾醇的研究现状 .........................................................................................11.2.1 植物甾醇的提取方法 ..................................................................................11.2.1.1 溶剂结晶法 ...........................................................................................21.2.1.2 络合法 ...................................................................................................31.2.1.3 干式皂化法 ...........................................................................................31.2.1.4 分子蒸馏法 ...........................................................................................41.2.1.5 柱吸附法 ...............................................................................................41.2.1.6 酶法 .......................................................................................................51.3 植物甾醇的功能性研究 .....................................................................................51.3.1 降低血清胆固醇 ..........................................................................................61.3.2 作为抗癌物质 ..............................................................................................61.3.3 抗炎作用 ......................................................................................................61.3.4 免疫调节 ......................................................................................................61.3.5 抗病毒 ..........................................................................................................61.4 存在的问题 .........................................................................................................71.5 本文研究的主要内容 .........................................................................................7第 2 章 桑白皮中甾醇的提取工艺研究 ................................................92.1 材料与试剂 .........................................................................................................9吉林大学学士学位毕业论文22.2 主要实验仪器 .....................................................................................................92.3 试验方法 .............................................................................................................92.3.1 超声辅助法提取桑白皮中甾醇的工艺流程 ..............................................92.3.2 超声波辅助提取桑白皮中甾醇的方法 ......................................................92.3.3 主要溶液的配置 ........................................................................................102.3.4 甾醇含量的测定 ........................................................................................102.3.4.1 β-谷甾醇标准曲线的绘制 ..................................................................102.3.4.2 桑白皮中甾醇含量的测定 ..................................................................102.3.5 单因素试验 ................................................................................................102.3.5.1 不同料液比对桑白皮甾醇提取率的影响 .........................................102.3.5.2 不同超声温度对桑白皮甾醇提取率的影响 .....................................112.3.5.3 不同超声时间对桑白皮甾醇提取率的影响 .....................................112.3.5.4 不同超声功率对桑白皮甾醇提取率的影响 .....................................112.3.6 数据处理 ....................................................................................................122.3.7 响应面优化试验 ........................................................................................122.3.8 对照试验 ....................................................................................................122.4 结果与分析 .......................................................................................................122.4.1 β-谷甾醇标准曲线的绘制 .........................................................................122.4.2 单因素试验 ................................................................................................132.4.2.1 料液比对桑白皮甾醇提取率的影响 .................................................132.4.2.2 超声温度对桑白皮甾醇提取率的影响 .............................................142.4.2.3 超声时间对桑白皮甾醇提取率的影响 .............................................152.4.2.4 超声功率对桑白皮甾醇提取率的影响 .............................................162.4.3 响应面优化试验 ........................................................................................16目录32.4.3.1 响应面试验及其结果分析 .................................................................162.4.3.2 响应面试验的图像分析 .....................................................................192.5 本章小结 ...........................................................................................................23第 3 章 结论 ..........................................................................................23致谢 ..........................................................................................................27参考文献 ..................................................................................................29吉林大学学士学位毕业论文4ABSTRACT3摘要桑白皮为桑科植物桑的干燥根皮。其具有多种药理功能,如利尿、降压、降血糖、抗菌、抗艾滋病毒等。植物甾醇是一种存在于植物中的天然活性物质,在自然界中分布广泛。近年来,植物甾醇作为油脂中一种功能性成分,已成为油脂工程研究的重要内容之一,并且在医药、食品、化工和饲料等领域得到了重视和关注。故探寻桑白皮中植物甾醇的提取率具有重要的意义。主要研究内容与结果如下:(1)通过单因素和响应面优化实验,因素水平设计选择超声温度、超声时间和超声功率三个因素,超声温度选择 50℃、60℃、70℃,超声时间选择40min、50min、60min,超声功率选择 150W、200W、250W 得到理论上的最优条件为:超声温度为 70℃,超声时间为 60min,超声功率为 200W。此时,甾醇得率达最大值 9.12mg/g。回归方程为:Y(mg/g)=8.40+0.54 A+0.52 B-0.28 C+0.20 A B+0.15 A C+0.29 B C-× × × × × × × × ×0.4 A2-0.088×B2-0.60 C2× ×拟合度 R2=0.9894,影响桑白皮甾醇提取率的因素主次为:超声温度>超声时间>超声功率。(2)进行最优条件的验证试验,得出甾醇得率为(9.30±0.55)mg/g。实际与理论值的相对误差为 1.94%。取上述试验原料放大 10 倍进行实验,测得甾醇得率为(9.23±0.25)mg/g,基本和不放大之前提取率数值一样。对比试验对比了溶剂法、微波辅助浸提法和超声辅助浸提法,得到桑白皮甾醇的提取率分别为(9.14±0.25)mg/g、(7.74±0.12)mg/g,和(9.30±0.55)mg/g。与溶剂法、微波辅助法相比,超声辅助法的桑白皮甾醇得率分别提高了 1.72%、16.77 %。吉林大学学士学位毕业论文4关键词:桑白皮 植物甾醇 超声辅助提取ABSTRACTMulberry root bark is dried root bark of the mulberry, which has a variety of pharmacological effects, such as diuretic, antihypertensive, hypoglycemic, anti-bacterial, anti- AIDS virus and so on. Phytosterols are a presence of natural active substances in plants , which are widely distributed in nature. It has a wide range of species. In recent years, as a kind of functional ingredients in the oil, phytosterols have become one of the important contents of the grease engineering research. Besides, phytosterols in the field of medicine, food, chemical and feed are getting attention and concern. Therefore, to explore the extraction rate of phytosterols from ;mulberry root bark has a great significance. Methods and results:(1)I choose the single factor experiment and the response surface central composite design to find the optimal yield of phytosterols in mulberry root bark. I choose ultrasonic temperature, ultrasonic time and ultrasonic power as three factor levels. Ultrasonic temperature is from 50℃ to 70℃, ultrasonic time is from 40min to 60min, ultrasonic power is from150W to 250W. The optimal conditions is ultrasonic temperature is 60℃, the best ultrasonic time is 50min,the ultrasonic power is 200W.I select 70℃ as ultrasonic temperature, 60 min as ultrasonic time, 200W as ultrasonic power.At this condition,I gain 9.12mg/g as the maximum extraction rate of phytosterols. The regression equation is:Y(mg/g)=8.40+0.54 A+0.52 B-0.28 C+0.20 A B+0.15 A C+0.29 B C-× × × × × × × × ×0.4 A2-0.088×B2-0.60 C2× ×ABSTRACT3R2=0.9894 and the primary and secondary factor affect phytosterols’ extraction rate from mulberry root bark is: ultrasonic temperature > ultrasonic time>ultrasonic power. (2)I did the verification tests then I got (9.30±0.55) mg phytosterols in 1g mulberry root bark. The error between actual extraction rate and relative extraction rate error are 1.94 %. 10 times the test material to do the test, I can gain (9.23±0.25)mg phytosterols from 1g mulberry root bark, just like the extraction rate on the optimal condition. The comparative test compares with the solvent extraction method, microwave-assisted extraction method and ultrasonic-assisted extraction method of extract the phytosterols in mulberry root bark ,then I got a extraction rate of (9.14±0.25)mg/g、(7.74±0.12) mg/g and (9.30±0.55)mg/g. When comparing with the solvent extraction method and the microwave-assisted extraction method, ultrasound-assisted extraction method increased by 1.72% and 16.77%.Key words:mulberry root bark phytosterols ultrasound-assisted extraction吉林大学学士学位毕业论文4第 1 章 绪论1第 1 章 绪论1.1 选题的目的和意义植物甾醇是一种存在于植物中的天然活性物质,在自然界中分布广泛。其种类繁多,从植物中鉴定出了250多种植物甾醇,它们以游离态或结合态存在。以结合态存在的植物甾醇有甾醇酯(脂肪酸酯和酚酸酯)、甾基糖苷和酰化甾基糖苷等形式。近年来,植物甾醇作为油脂中一种功能性成分,已是油脂工程研究的重要内容之一,并在医药、食品、化工和饲料等领域得到了重视和关注。桑白皮为桑科植物桑 Morus alba L.的干燥根皮,主产于河南、安徽、浙江等地 [1],为《 中国药典》收载品种 [2]。桑白皮中具有多种药理作用,如:降血糖,降压,利尿,抗菌,抗艾滋病病毒 [3]等。我国是种桑大国,但是对桑树的利用不够充分。近年来,随着桑树深加工工业的逐步发展,对桑树的开发利用也就显得尤为重要,桑白皮的药理作用主要有利尿、降血压、镇咳、祛痰、平喘、抗炎和降糖等,对它的有效成分提取的研究也很多,但主要集中在绿原酸、桑根酮、总黄酮、东莨菪内酯 [4~7] 等物质,而对其中植物甾醇提取的研究则几乎没有。因此本文探寻超声辅助提取桑白皮中甾醇的最优工艺,以期为在工业领域更充分的开发利用桑白皮提供理论依据。1.2 植物甾醇的研究现状1.2.1 植物甾醇的提取方法混合植物甾醇是一类结构相似、物理性质差别小的甾体化合物,主要来源于木浆浮油和植物油精炼脱臭馏出物 [8]。它的提取方法有多种,其原理一般是基于原料组成、物理化学性质及生化反应等方面的差异。如利用物质在碱存在下的可皂化性、不同有机溶剂间的溶解度和吸附力的差异及在不同温度、真空、表面活性剂下物理化学性质发生的变化等作为依据以分离除去非甾醇类物质。常见的提取方法有溶剂结晶法、络合法、干式皂化法、分子蒸馏法、柱吸附法、酶法等。工业生产中要依据原料品种、组成、分离难度及产品纯度的要求,并考虑工业生产的可靠性和经济性来选取提取方法。吉林大学学士学位毕业论文21.2.1.1 溶剂结晶法溶剂结晶法作为一种常用的植物甾醇提取方法,可用于植物甾醇的直接分离,多用于实验室研究,操作较为简单。其原理基于甾醇类化合物在溶剂中溶解度的差异进行多级分步结晶。其所用的溶剂主要有:甲醇、乙醇、正己烷、乙酸乙酯、乙醚、石油醚、丙酮等。使用单一溶剂分离混合甾醇时,产品纯度通常不高,甾醇收率也偏低,需进一步精制。所以常选用多种溶剂交替结晶,如:芳香烃和脂肪烃的混合物或者芳香烃加有机溶剂和适量水 [9]等进行结晶。其工艺流程见图1-1:去肥皂 去乙醚不溶物↓ ↓脱臭馏出物→皂化→乙醚萃取→乙醚抽出物→无水硫酸钠→干燥→过滤→丙酮萃取→干燥→甾醇粗制品→乙醇重结晶→甾醇精制品图1-1 溶剂结晶法工艺流程图Fig.1-1 Flow process diagram of solvent crystallization许文林 [10]等利用混合植物甾醇中豆甾醇和β–谷甾醇在正戊醇和环己酮中的溶解性不同以及两种甾醇在环己酮中溶解度对温度的依赖性不同,研究了以正戊醇和环己酮为溶剂,用结晶法从精制植物甾醇中分别分离豆甾醇和β–谷甾醇的方法。实验结果表明,以环己酮为溶剂,经过3次分级结晶后,β–谷甾醇含量达到87%;以环己酮或正戊醇为溶剂,通过5次重结晶后,豆甾醇含量达到92%。 高瑜莹 [11]等探索了用溶剂结晶法从混合植物甾醇中富集豆甾醇的工艺,利用不同甾醇在不同溶剂中的溶解度差异,通过多级分步结晶的方法实现了豆甾醇的分离纯化。实验表明,以大豆混合植物甾醇为原料,正丁醇为溶剂,通过调节料液比和结晶温度,通过 2~3 级分步结晶,就可以得到纯度大于60%的豆甾醇;通过 4~5 级结晶,纯度可达 85%以上。刘书妤 [12]等以麻疯树饼粕为实验材料,加入乙酸乙酯,加热搅拌一定时间后抽滤,将滤液旋转蒸发,得浓缩液并测定其质量。研究得到的植物甾醇最佳提取工艺条件为:25 g小油桐饼粕,乙酸乙酯100 mL,温度70℃,提取时间150 min,转速为900 r/min,此时植物甾醇的产率可达0.252%。
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