橄欖油由于具有豐富的營養(yǎng)價值和保健功能而受到人們的廣泛青睞。目前主要采用壓榨油橄欖鮮果和二相離心分離的方式生產(chǎn)橄欖油,在此生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量果渣廢棄物(OTPCP),其中殘留有大量的多酚類物質(zhì)未被加工利用,這不僅造成資源的浪費,而且引起嚴重的環(huán)境污染。本文以O(shè)TPCP為研究對象,研究果渣多酚類物質(zhì)組成、熱解特征和提取、富集、與蛋白的結(jié)合作用、衍生物制備以及生物活性,為OTPCP的高效開發(fā)與綜合利用提供基礎(chǔ)。(1)油橄欖果渣多酚HPLC特征及其質(zhì)譜裂解規(guī)律研究以O(shè)TPCP為原料,經(jīng)除核后,在固液比為1∶4的條件下,對比直接水提和超聲輔助酶解(UAEH)提取工藝發(fā)現(xiàn),直接水提液中固形物含量為11.60 mg/g,總多酚為0.75mg/g;UAEH提取液中固形物含量可達34.55 mg/g,總多酚為1.20 mg/g。采用HPLC-MS研究UAEH提取液中主要多酚的HPLC特征,并推測在正負離子模式下,果渣中主要多酚,如沒食子酸、羥基酪醇、酪醇、香草酸、咖啡酸、丁香酸、阿魏酸和橄欖苦苷8種成分的質(zhì)譜裂解規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn),負離子模式下沒食子酸與咖啡酸的裂解規(guī)律類似,主要以失去-COOH為主;丁香酸、阿魏酸和香草酸的裂解途徑基本相似,主要與-OH、-COOH和-CH_3有關(guān)。正離子模式下多酚的裂解規(guī)律與負離子模式明顯不同,并且出現(xiàn)大量的質(zhì)子化、鉀化和鈉化的裂解碎片離子。(2)油橄欖果渣多酚UAEH提取動力學及其萃取部位特征研究以O(shè)TPCP除核后的果渣為原料,通過響應(yīng)面優(yōu)化,確定UAEH提取多酚最佳工藝:當溶劑pH為5.75,樣品在55℃提取40 min時,總多酚得率達到3.99%±0.81(n=3),且驗證實驗結(jié)果與預(yù)測值接近。UAEH提取動力學結(jié)果表明,多酚的提取符合動力學模型ln(C_t/C_0)=kt,溫度對其提取過程的影響較為明顯,并且速率常數(shù)隨溫度的升高而增加,同時UAEH提取多酚過程中活化能更低。另外通過采用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇溶劑分級萃取UAEH提取液,篩選高含量多酚萃取部位。結(jié)果發(fā)現(xiàn),乙酸乙酯萃取部位中多酚含量最高,可達64.43 mg/g,HPLC-MS表明其中主要多酚類化合物含量依次為羥基酪醇、酪醇、沒食子酸、丁香酸、咖啡酸、阿魏酸和香草酸,并且該萃取物也具有良好的抗氧化活性。(3)油橄欖果渣在UAEH提取多酚前后熱解特征與多酚變化的相關(guān)性研究采用紅外吸收光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)和差示掃描量熱(DSC)以及熱重(TG)等方法,研究油橄欖果渣在UAEH處理前后樣品變化及熱解特征。FT-IR、SEM和DSC研究結(jié)果表明UAEH會使樣品在成分組成和組織結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生明顯改變。在不同升溫速率條件下的熱重分析結(jié)果表明,兩種樣品的熱解均分為三個階段,盡管它們熱重曲線呈現(xiàn)相似的變化趨勢,但各階段的溫度間隔與峰值溫度有明顯不同。Kissinger方法、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)模型和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)模型計算結(jié)果均表明UAEH工藝會使OTPCP樣品在熱降解過程的活化能降低。當轉(zhuǎn)化度為0.1~0.9時,KAS與FWO模型展現(xiàn)了類似的動力學參數(shù)變化特征,平均活化能分別為201.42 kJ/mol和162.97 kJ/mol。同時Coats Redfern方法計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)F_2(f(α)=(1-α)~2)模型能夠更好的解釋兩種樣品在熱解過程中可能存在的主要的反應(yīng)機理。(4)油橄欖果渣多酚樹脂富集工藝及其動力學規(guī)律在靜態(tài)吸附條件下考察9種不同樹脂對OTPCP中多酚的吸附特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn),XDA-1和NKA-Ⅱ?qū)Χ喾宇愇镔|(zhì)具有較好的吸附與解吸性能,其吸附率分別為83.33%、84.68%;以40%、60%和80%乙醇溶液為解吸液,解吸率分別為76.62%和73.70%。吸附動力學與等溫模型研究結(jié)果表明兩種樹脂對多酚的吸附過程均符合擬二級動力學模型和Freundlich等溫吸附模型,整個吸附過程屬于快速吸附,并且以化學吸附為主,可能存在電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象,同時伴隨有物理吸附作用。顆粒擴散模型結(jié)果指出XDA-1和NKA-Ⅱ樹脂對多酚物質(zhì)的吸附過程較為復(fù)雜,主要受邊界層擴散和顆粒內(nèi)部擴散控制。另外XDA-1樹脂對OTPCP中多酚類物質(zhì)的富集結(jié)果表明,多酚類物質(zhì)主要集中于40%和60%乙醇洗脫組分,且都具有良好的抗氧化活性,可作為一種有效的活性部位。(5)油橄欖果渣多酚XDA-1樹脂富集產(chǎn)物中化學成分研究利用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇對XDA-1樹脂富集產(chǎn)物的有效活性部位進行分級萃取。GC-MS分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙酸乙酯萃取物中含有化合物的數(shù)量較多。石油醚層主要由多種脂肪酸構(gòu)成;乙酸乙酯層除不飽和脂肪酸外,還包括有烷烴、烯烴及雜環(huán)等,并且檢測到4-羥基-苯乙醇、3,4-二羥基苯乙醇和4-羥基-3-甲氧基肉桂酸等多酚類化合物;正丁醇部位則主要包含有酯類和醛類等物質(zhì)。進一步采用不同色譜分離技術(shù)對乙酸乙酯萃取物中化學成分進行分析,經(jīng)結(jié)構(gòu)鑒定共得14種化合物,主要有苯丙素類、黃酮類和多酚類物質(zhì),其中包括從該植物廢棄物中首次分離得到的2種化合物(兒茶素與沒食子酸乙酯)。(6)油橄欖果渣多酚與牛血清白蛋白的相互作用通過熒光光度法研究酪醇和羥基酪醇與牛血清白蛋白(BSA)相互作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩種反應(yīng)體系的猝滅速率常數(shù)均大于2.0×10~(10) L/(mol·s),對BSA的作用屬于靜態(tài)猝滅;而且結(jié)合常數(shù)都大于1.0×10~3 L/mol,均含有一個結(jié)合位點。另外各體系中能量供體與受體之間發(fā)生非輻射能量傳遞,兩種酚類物質(zhì)與BSA的結(jié)合距離均小于7 nm,符合F?rest能量傳遞理論。熱力學參數(shù)計算結(jié)果表明羥基酪醇和酪醇與BSA之間主要以氫鍵、范德華力和疏水作用力為主。紫外-可見吸收光譜與同步熒光光譜的研究結(jié)果也說明,不同類型猝滅劑與BSA發(fā)生作用時會導致相關(guān)肽鏈結(jié)構(gòu)或氨基酸殘基微環(huán)境發(fā)生變化。當有Cu~(2+)、Zn~(2+)和Fe~(3+)介入BSA與多酚化合物的反應(yīng)時,由于猝滅體系的差異性,猝滅速率常數(shù)、結(jié)合常數(shù)、結(jié)合距離和相互作用力會發(fā)生相應(yīng)的變化。(7)油橄欖果渣多酚中酪醇衍生物制備及活性評價由酪醇制備β-酮酯,進一步反應(yīng)生成二氫嘧啶酮衍生物的過程中,催化劑Yb(OTf)_3用量為0.3 mmol時更有利于目標化合物的產(chǎn)生,反應(yīng)機理可能與Yb~(3+)優(yōu)先與反應(yīng)物形成絡(luò)合體系有關(guān);在酸性條件下,反應(yīng)物n(苯甲醛)∶n(脲)∶n(β-酮酯)=1∶1.2∶1.2,溫度為90℃,反應(yīng)時間為3 h更易于Biginelli反應(yīng)的進行,其反應(yīng)過程中關(guān)鍵步驟可能是N-酰基亞胺離子與羰基化合物異構(gòu)體發(fā)生的親核加成反應(yīng)。此外與酪醇直接酯交換的產(chǎn)物相比,含有芐基制備的酪醇β-酮酯類衍生物對α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的活性具有較好的抑制作用,并且由該類化合物制備的3,4-二氫嘧啶酮衍生物對這兩種酶活性的抑制作用明顯增加,相比于其它取代基,含氟的該類衍生物對兩種酶活性的抑制效果更為顯著。
【學位單位】：中國林業(yè)科學研究院
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TS229
【部分圖文】：

點立了一種系統(tǒng)高效處理油橄欖果渣并得到多酚的新方法，分析有，并考察了主要多酚的裂解規(guī)律和與蛋白的相互作用，為該廢棄依據(jù)。油橄欖果渣中酪醇引入 3, 4-二氫嘧啶酮衍生物的制備，并評價其開辟了油橄欖果渣特征化合物應(yīng)用的新途徑。路線圖

圖 2-1 多酚對照品液相色譜圖e 2-1 Liquid chromatogram of polyphenols reference su合物的校準線性方程及相關(guān)系數(shù)等參數(shù)如表 2表 2-1 多酚類化合物校準線性方程的相關(guān)參數(shù)ponding parameters of calibration linear equation of ph校準曲線方程uation of calibration curveR2LOD(ng/g)=2301910X-53935.7981 0.9986 0.050 853466.0459X-16611.7556 0.9992 1.123 526716.3818X-15559.5364 0.9996 1.291

沒食子酸的 MS2圖譜中準確的展現(xiàn)出了較強的裂解離子峰。m/z 124 的裂解離子峰被發(fā)現(xiàn)。如圖2-2（a）所示，去質(zhì)子化的沒食子酸在 ESI 離子源的條件下質(zhì)譜裂解方式相對簡單。去質(zhì)子化的離子 m/z124 是由失去-COOH 部分而產(chǎn)生的。圖 2-2（b）顯示，去質(zhì)子化的咖啡酸離子 m/z 179 由于失去一個-COOH 而產(chǎn)生裂解離子 m/z 134�？Х人岬倪@種裂解途徑與沒食子酸是一樣的。在圖 2-2（c）中，丁香酸的裂解過程中，在前體離子 m/z 197 的MS2圖譜中，由于失去側(cè)鏈羥基而生成的產(chǎn)物離子 m/z181 顯示出很高的豐度；類似的，分子離子 m/z 198 在失去一個羧基（45Da）后產(chǎn)生的產(chǎn)物離子也具有很高的豐度，這表明苯環(huán)上的-COOH 被裂解；而產(chǎn)物離子 m/z 153 可能會進一步失去一個甲基，所以在m/z 138 處出現(xiàn)豐度相對較低的離子峰。

【參考文獻】

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本文編號：2810612