發(fā)布時間：2020-07-30 14:11

【摘要】：菊芋多糖分子結(jié)構(gòu)和生理功能明確,已成為一種重要的功能性食品。菊芋塊莖富含菊芋多糖,其含量約占干重的55%~80%。我國菊芋多糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚,目前大多借鑒甘蔗制糖工藝,工藝水平不完善,生產(chǎn)自動化水平低,產(chǎn)品質(zhì)量不高,特別是色素含量影響菊芋多糖的品質(zhì)和生產(chǎn)成本。為此,本研究將超聲波技術(shù)應(yīng)用于菊芋多糖的提取和脫色,將微型光纖近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于脫色過程的原位實時監(jiān)測,為實現(xiàn)菊芋多糖制備過程的高效率、智能化奠定一定的基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)菊芋多糖的超聲輔助提取技術(shù)研究。以菊芋干片為原料,利用六頻狹縫狀和五頻柱狀發(fā)散式超聲設(shè)備進行超聲輔助提取多糖,篩選最優(yōu)超聲波工作模式,并在最優(yōu)工作模式下,對超聲參數(shù)進行單因素及正交優(yōu)化試驗,從而得出超聲輔助提取多糖的最佳工藝參數(shù),并通過中紅外光譜分析超聲輔助提取對多糖結(jié)構(gòu)的影響。試驗結(jié)果顯示:六頻狹縫狀和五頻柱狀發(fā)散式超聲設(shè)備提供的超聲工作模式均可顯著提高菊芋多糖的提取含量,其中最優(yōu)的超聲波工作模式為28/35kHz雙頻超聲(五頻柱狀發(fā)散式超聲設(shè)備)。在此模式的基礎(chǔ)上,超聲輔助提取菊芋多糖的最佳超聲參數(shù)為:功率密度110 W/L、料液比1:15 g/mL、超聲時間20 min、超聲溫度55℃,此條件下菊芋多糖提取率為67.55%,而同條件下熱水浸提法提取率為49.24%。中紅外光譜分析表明:在3362 cm~(-1)、2930 cm~(-1)、1031cm~(-1)、930 cm~(-1)和832 cm~(-1)等波長處的熱水和超聲提取菊芋多糖粗提物的吸收峰保持一致,從而說明超聲對其結(jié)構(gòu)基本沒影響。(2)菊芋多糖脫色樹脂的篩選及其吸附行為的研究。為了利用動態(tài)吸附技術(shù)進行菊芋多糖的脫色處理,本文首先通過靜態(tài)吸附試驗,從6種大孔樹脂中篩選最優(yōu)樹脂,并進一步研究了靜態(tài)吸附動力學(xué)、靜態(tài)吸附模型及其熱力學(xué)參數(shù),探討了吸附機理。試驗結(jié)果顯示:6種大孔樹脂中D301-G大孔陰離子樹脂脫色效果最好,脫色率為79.63%,多糖保留率為92.28%。D301-G大孔陰離子樹脂吸附菊芋澄清液色素時吸附動力學(xué)符合準二級動力學(xué)方程,而且顆粒擴散是控制吸附速率的關(guān)鍵步驟。D301-G大孔陰離子樹脂在293~313 K時對菊芋澄清液色素的靜態(tài)吸附模型更符合Freundlich方程,為多分子吸附。計算熱力學(xué)參數(shù)得,ΔH0,ΔG0,ΔS0,由此表明吸附過程自發(fā)進行,溫度增大,吸附推動力變大。(3)基于超聲強化脫附對菊芋多糖層析柱動態(tài)脫色技術(shù)進行研究�？疾炝巳芤毫魉�、徑高比對層析柱動態(tài)脫色效果的影響,研究了超聲波對樹脂脫附效果的影響。試驗結(jié)果顯示:在D301-G大孔樹脂層析柱動態(tài)脫色過程中,2 BV/h的流速,1:14的徑高比更有利于菊芋多糖色素的吸附。當(dāng)菊芋澄清液處理量為3.5BV時,流出液的脫色率為90.76%,多糖的保留率為74.02%。對比超聲與未加超聲對脫色樹脂脫附的影響,發(fā)現(xiàn)超聲能顯著強化脫色樹脂的脫附過程。脫附過程較優(yōu)的參數(shù)為洗脫液HCl 5%、超聲頻率20 kHz、功率89.28 W。在此條件下進行吸附,超聲脫附的樹脂循環(huán)使用10次后脫色率達84.20%,與未加超聲脫附的樹脂使用5次后脫色效果接近,證明超聲波可以改善樹脂的脫附效果。分別制備不同脫色程度的精制菊芋多糖,結(jié)果表明隨脫色率的降低,多糖得率升高,但純度降低。綜合考慮菊芋多糖的得率和純度,脫色率為89.82%時精制效果最好,其值分別是26.69%和94.09%。(4)基于近紅外光譜的菊芋多糖動態(tài)脫色過程原位實時監(jiān)測技術(shù)研究。用近紅外光譜儀原位實時采集菊芋多糖動態(tài)脫色過程流出液的近紅外光譜信息,并對光譜信息進行四種不同的預(yù)處理;采用最佳的光譜區(qū)間建立了脫色過程流出液脫色率和多糖保留率的聯(lián)合區(qū)間偏最小二乘法(Si-PLS)模型。試驗結(jié)果顯示:標準正態(tài)變換(SNV)進行光譜預(yù)處理建模效果最好。脫色率的最佳聯(lián)合區(qū)間為1051.12~1135.55 nm、2046.16~2128.59 nm、2223.54~2305.68 nm和2311.99~2400.3nm。多糖保留率的最佳聯(lián)合區(qū)間為1077.12~1174.45 nm、1899.98~1995.37 nm、2204.56~2299.37 nm和2305.68~2406.61 nm。Si-PLS脫色率預(yù)測模型的相關(guān)系數(shù)為0.9694,RMSEP為1.88%。對于多糖保留率,預(yù)測模型的相關(guān)系數(shù)為0.9649,RMSEP為5.92%。說明該原位光譜監(jiān)測系統(tǒng),結(jié)合Si-PLS法建立的模型具有比較好的預(yù)測能力,可以實現(xiàn)脫色過程的原位實時監(jiān)測,對脫色過程的智能化系統(tǒng)設(shè)計提供技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TS218
【圖文】：

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文展較晚，大多借鑒甘蔗或甜菜的制連續(xù)化生產(chǎn)程度不高、產(chǎn)品質(zhì)量分為三個過程：熱水浸提、純化、制成粉 熱水浸提 溶液抽濾去陽離子樹脂脫灰 活性炭脫色 多糖。熱水浸提多糖存在能耗高，，已經(jīng)受到許多學(xué)者的研究。另外活性、及純度等相關(guān)方面研究。其個重要環(huán)節(jié)。

備表 2.1 儀器列表Tab.2.1 List of instruments儀器設(shè)備 生產(chǎn)廠發(fā)散式超聲波設(shè)備 課題組自主發(fā)散式超聲設(shè)備 課題組自主4S 型電子天平 賽多利斯科學(xué)儀數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市醫(yī)療00S 型蠕動泵 保定雷弗流體科外可見分光光度計 北京普析通用儀器提式高速萬能粉碎機 浙江溫嶺市林大機5-2A 離心機 北京醫(yī)用離

圖 2.2 五頻柱狀發(fā)散式超聲設(shè)備簡圖Fig.2.2 Five-frequency cylindrical divergent ultrasonic equipmen法糖的提取工藝加一定比例的水，進行超聲處理，然后料液經(jīng)離心機清液抽濾得到超聲粗提液。同時利用菊芋粉的熱水粗按同比例混合后，恒溫水浴加熱，處理條件與超聲處粗提液中多糖提取率的計算是非還原性果聚糖，因此計算菊芋多糖質(zhì)量濃度時采質(zhì)量濃度[59]。為樣品，按下式計算菊芋多糖的提取率[60]：1 2 )100C C N Vm

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 伍璇;張媛;劉玉德;石學(xué)智;;各因素對超聲輔助提取茶多酚的影響綜述[J];食品工業(yè)科技;2013年24期

2 楊昱;白靖文;俞志剛;;超聲輔助提取技術(shù)在天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用[J];食品與機械;2011年01期

3 馬海樂;肖海芳;駱琳;;條斑紫菜藻紅蛋白的脈沖超聲輔助提取[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2007年01期

4 曲文娟;馬海樂;張厚森;;鈍頂螺旋藻藻藍蛋白的脈沖超聲輔助提取技術(shù)[J];食品科技;2007年05期

5 劉永;曾麗珊;李妍;;超聲輔助提取姜薯蛋白工藝的研究[J];食品工業(yè);2017年04期

6 張喜峰;何倩;張斌;王明卉;羅光宏;;離子液體超聲輔助提取桑葚中原花青素[J];天然產(chǎn)物研究與開發(fā);2017年06期

7 戴圣佳;劉振鋒;呂衛(wèi)金;張浚偉;陳士國;葉興乾;;超聲輔助提取海帶褐藻多糖硫酸酯的工藝研究[J];食品研究與開發(fā);2015年22期

8 楊麗維;陳穎;張峻;;葛根超微粉總黃酮的雙頻超聲輔助提取與純化[J];食品研究與開發(fā);2016年12期

9 張運良;張艷軍;朱琪;;玉竹總黃酮超聲輔助提取工藝研究[J];廣東化工;2015年17期

10 楊巖濤;吳春英;黃紹國;江星明;張紅剛;黃莉;魯曼霞;;超聲輔助提取甘薯葉中多糖的工藝研究[J];湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報;2011年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 金春雪;緱星;;超聲輔助提取梔子果中黃酮的工藝研究[A];河南省化學(xué)會2012年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2012年

2 張弛;韋超;陳艷玲;張慶合;;超聲輔助QuEChERS-氣相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜檢測食品中的多溴聯(lián)苯醚[A];第21屆全國色譜學(xué)術(shù)報告會及儀器展覽會會議論文集[C];2017年

3 吳建銘;夏春鏜;張小軍;祝建;謝正榮;;油菜籽原花青素的超聲輔助提取[A];2008年中國藥學(xué)會學(xué)術(shù)年會暨第八屆中國藥師周論文集[C];2008年

4 李健;李敏;劉寧;任惠峰;;萊菔多糖分離純化及相對分子質(zhì)量初探[A];2009食品科技(北京)論壇會議指南[C];2009年

5 吳倩;殷芳芳;楊艷杰;祝振洲;;海帶中色素的超聲輔助提取與超濾研究[A];中國生物工程學(xué)會第二屆青年科技論壇暨首屆青年工作委員會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2017年

6 張彥崢;王亞丹;陳冉;王炳秀;張銀堂;徐茂田;;離子液體-超聲輔助提取苦瓜有效活性成分[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第9分會場摘要集[C];2012年

7 吳倩;殷芳芳;楊艷杰;祝振洲;;海帶中色素的超聲輔助提取與超濾研究[A];中國生物工程學(xué)會第二屆青年科技論壇暨首屆青年工作委員會學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2017年

8 熊利芝;李子唯;張曉蓉;歐陽文;李貴;李娜;;超聲醇提黃花蒿殘渣總黃酮的工藝優(yōu)化及抗氧化活性研究[A];生態(tài)文明建設(shè)中的植物學(xué)：現(xiàn)在與未來——中國植物學(xué)會第十五屆會員代表大會暨八十周年學(xué)術(shù)年會論文集——第4分會場：資源植物學(xué)[C];2013年

9 劉紹華;劉遠上;孫斯文;胡志忠;肖源;田兆福;許春平;;超聲法提取香料煙花蕾多糖及其抗氧化活性[A];新常態(tài) 新發(fā)展 新作為——廣西煙草2015年優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2016年

10 陳瓊;陳忠正;陸瑞瓊;李斌;;響應(yīng)面法優(yōu)化茶樹紫色芽葉花色苷提取工藝的研究[A];中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會第八屆年會暨第六屆東西方食品業(yè)高層論壇論文摘要集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王文駿;柑橘皮果膠超聲輔助提取的作用機制研究[D];浙江大學(xué);2018年

2 馬亞琴;超聲輔助提取柑橘皮中黃酮、酚酸及其抗氧化能力的研究[D];浙江大學(xué);2008年

3 王金;蒙藥肉蔻五味緩釋微丸的設(shè)計及評價[D];河北醫(yī)科大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 薛依涵;丹鳳牡丹花蕊多糖的性質(zhì)及功能食品研究[D];河南科技大學(xué);2019年

2 王軻;基于多場耦合的超聲輔助提取過程仿真研究[D];江蘇大學(xué);2019年

3 陸敏;菊芋多糖的多模式超聲輔助提取與脫色技術(shù)研究[D];江蘇大學(xué);2019年

4 錢禮順;超聲輔助提取草菇子實體多糖及其結(jié)構(gòu)表征與免疫活性評價[D];江蘇大學(xué);2019年

5 楊婷婷;酸棗仁黃酮的超聲輔助提取及抗Aβ_(1-42)損傷的機制研究[D];天津商業(yè)大學(xué);2019年

6 謝慶方;紅麻籽油提取工藝及其氧化穩(wěn)定性研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2018年

7 孔娜;瑪咖多糖的多模式超聲輔助提取及其過程原位監(jiān)測與免疫活性評價[D];江蘇大學(xué);2017年

8 王永良;異枝麒麟菜（Eucheuma striatum）硫酸多糖的超聲輔助提取工藝及抗氧化活性研究[D];暨南大學(xué);2010年

9 陸超群;韭菜護腎活性物質(zhì)的篩選及提取動力學(xué)模型研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

10 李雪;紫蘇揮發(fā)油的超聲輔助提取工藝及化學(xué)成分研究[D];浙江大學(xué);2011年

本文編號：2775647