PAGE14淀粉酶輔助提取甘薯多酚的工藝分析目錄TOC\o"1-1"\h\u17746引言 41141試驗材料與設備 4321442試驗方法與設計 422863結果與分析 5196694結論 1213764參考文獻 12內容摘要本試驗采用了甘薯作為試驗原料，實驗方法選用的福林酚法，首先要進行多次單因素試驗，重點在于研究試驗中選用的提取溫度、乙醇體積分數、提取時間以及酶添加量等條件的數值處于何范圍對于甘薯多酚提取能夠產生較大的影響，同時在進行完多個單因素試驗后，在試驗中加入響應面交互研究，試驗結果如下：當條件為提取溫度60℃、乙醇體積分數50%、酶添加量0.9%、提取時間90min時，能夠提高甘薯多酚的提取效果，試驗結果表明測得多酚含量數值為0.925mg/g。【關鍵詞】甘薯多酚酶法輔助提取優化引言甘薯又名\t"/item/%E7%94%98%E8%96%AF/_blank"甜薯，甘薯擁有很多種不同的有營養的成分，能夠顯著地提高人體的是常吃它的結果，甚至還包括能夠預防大量疾病的發生，類似于癌癥等的發生[1]，并且相較于其他作物，它具有很多優點諸如產量高、易種植、作用廣等，這些優點被人們廣泛應用于各類的工業中[2]。特別是最近有很長一段時間內，甘薯本身所攜帶的各種有利于人體健康的營養學特性以及它的抗癌保健作用被熟知，它的市場前景也隨之變得十分廣闊[3]。隨著我國輕工業的不斷發展，甘薯作為一種易種植的農業作物被大量種植，其淀粉的加工在輕工業中變得普遍，而對于它的其他價值比如說它的藥用價值以及有效成分的分離提取研究較少，因此對種植廣泛的甘薯進行各種資源開發變得非常有必要[2]。同時它也是其中含量最多的一類生物活性成分，因其具有廣泛的生理活性[3]，多種植物多酚已經被開發利用進行商業生產[4]，所以對甘薯中的總多酚怎樣才能更加高效地分離提取并加以利用亟待研究。本文中選取乙醇作為試驗中提取多酚的溶劑，用淀粉酶加以輔助來提取甘薯中含有的多酚，并對提取工藝參數上做進一步地優化，從而達到優化甘薯多酚提取方法的一個目的。1試驗材料與設備1.1試驗材料與試劑試驗材料：甘薯試驗試劑：α-淀粉酶：河南星星食化生物科技公司；Folin-Ciocaileu試劑；無水乙醇、沒食子酸、碳酸鈉（均為分析純）。1.2主要儀器與設備儀器：具支管、試管、燒杯、錐形瓶、藥匙、玻璃棒、濾紙、漏斗、膠頭滴管、定容瓶設備：鼓風干燥箱、高速粉碎機、恒溫水浴鍋、紫外可見分光光度計、超聲波細微粉碎機、電子天平、離心機2試驗方法與設計2.1原料處理將甘薯削皮后洗凈、切片，將薄片放置于55℃的條件下進行干燥、粉碎、過40目篩，之后將其放置在干燥器內進行避光保存[6]。工藝流程:制作標曲→試驗材料預處理→粉碎、篩分→定量樣品浸泡→淀粉酶處理樣品→過濾、離心→上清液定容→檢測多酚含量2.2多酚含量的測定方法2.2.1試驗原理在堿性環境下，多酚類化合物中的-OH能夠與Folin-Ciocaileu試劑中的鎢鉬酸發生氧化還原反應，會生成藍色絡合物[7]，絡合物顏色的深淺程度與試驗材料中多酚含量存在正相關關系[8]，所以測定出的甘薯中所含有的多酚含量可以用沒食子酸來定量表示。2.2.2標準曲線的制作向具支管中加入10mL50%乙醇溶液溶解0.2000g沒食子酸，用蒸餾水將其定容至100mL。分別取0mL、1mL、2mL、3mL、4mL、5mL于六支具支管中，之后繼續加入福林酚試劑1mL靜置約4min—5min，加入20%的碳酸鈉溶液2mL混勻后,再加入部分將其蒸餾水定容至20mL，最后把這幾個具支管放置在溫度為25℃的恒溫水浴鍋中反應60min。計時結束后，將反應顯色后的樣品溶液，在分光光度計(波長為520nm)下測定其吸光光度值[9][10]。吸光光度值作為圖像的縱坐標，以沒食子酸濃度作為橫坐標，我們得到的最終的吸光光度值A與沒食子酸標準溶液濃度(T，mg/mL)之間的回歸方程為：A=0.0621T+0.0014，R2=0.9939。2.2.3多酚含量的測定Folin-Ciocaileu比色法被運用在這次試驗中[11]，樣品中提取的多酚含量以沒食子酸的含量表示，單位為mg/g。多酚提取量＝nCV/w其中：C表示為沒食子酸的濃度（mg/mL）；V表示濾液體積（mL）；n表示溶液稀釋倍數；w表示為試驗樣品質量（g）[12]。2.3單因素試驗2.3.1提取溫度的選擇按酶添加量0.9%，料液比為1:8，乙醇濃度50%，提取時間60min，溫度的值為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃，用恒溫水浴進行提取，對其提取結束之后要用濾紙進行過濾，取上清液定容測定，重復3個平行試驗選擇最佳溫度。2.3.2酶添加量的選擇按液料比為1：8，以及確定的溫度，分別在0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%條件下提取60min，考察不同酶添加量對甘薯多酚提取效果的影響，恒溫水浴提取，提取結束后用濾紙過濾，取上清液定容測定，重復3個平行試驗選擇最佳酶添加量。2.3.3乙醇濃度的選擇在確定的溫度、酶添加量、料液比，提取時間60min，從而得出不同濃度的乙醇對多酚類提取效果的影響，分別以10%、30%、50%、70%、90%的提取液進行提取，恒溫水浴提取，提取結束后用濾紙過濾，取上清液定容測定，重復3個平行試驗，選擇最佳的乙醇體積分數。2.3.4提取時間的選擇在上述試驗確定的乙醇體積分數、酶添加量、料液比、提取溫度之下，將提取時間定為30min、60min、90min、120min、150min，恒溫水浴提取，提取結束后用濾紙過濾，取上清液定容測定，重復3個平行試驗，從而研究出不同提取時間對多酚類化合物提取效果的影響[13][14]。3結果與分析3.1單因素試驗結果3.1.1溫度對甘薯多酚提取量的影響由圖1可見，伴隨著提取溫度的不斷增加，甘薯中多酚的提取量的數值呈現增加的趨勢。由試驗結果可知，在溫度為大約60℃的情況下，多酚提取率表現較高。而當溫度高于60℃這一數值時，多酚提取量反而逐漸減少。分析原因如下:多酚類物質在較高溫度下會發生氧化還原反應，同時要考慮到高溫下的提取會增加另外一部分能耗，因此選用提取溫度在60℃比較恰當。3.1.2酶添加量對甘薯多酚提取量的影響由圖2可知，酶添加量的數值不斷增加，多酚提取量也在不斷增加，而酶添加量在0.9%附近升高幅度較為明顯，往里面繼續添加同種酶的話，提取量反而有所下降，這可能是因為當酶添加量增大到一定比例后，會達到飽和，提取效果不再顯著提高，逐漸趨于穩定，而提取出的多酚不斷被氧化。3.1.3乙醇濃度對甘薯多酚提取量的影響由圖3可見，隨著乙醇濃度的增大，多酚提取效果越來越明顯，當乙醇濃度增大到一定比例后，提取效果最優，隨后開始下降。這是因為，水的加入可以提高溶劑極性，這可能是因相似相溶，提取溶劑的極性與被提取多酚的極性較為相近地情況下，能夠提取出來更多的多酚。繼續增加乙醇的體積分數，多酚提取效果變差，很可能緣于溶劑的極性與多酚極性改變，不再相像。故在接下來的實驗中將乙醇體積分數的數值確定為50%。3.1.4提取時間對甘薯多酚提取量的影響由圖4可見，剛開始提取一段時間，甘薯多酚的提取量隨著提取時間不斷增加，隨著提取時間的進一步延長，多酚的提取率反而有所下降。這是因為在提取初期大部分多酚大多都游離態，而提取90min后，由于熱效應的原因，隨著時間的變化，多酚被逐漸地氧化，故此測得的多酚含量降低。所以將合適的提取時間確定為90min。3.2響應面交互效應分析將提取溫度記作A，乙醇濃度記作B，提取時間記作C，酶添加量記作D；根據作出的曲面圖，從而分析各項因素交互作用對多酚提取效果的影響。AC6.724E-00316.724E-0030.860.3687AD7.225E-00317.225E-0039.269E-0030.9247BC0.01110.0111.370.2606BD3.540E-00313.540E-0030.450.5113CD0.03410.0344.370.0554A20.8610.86110.54＜0.0001B20.6910.6987.95＜0.0001C20.6710.6785.86＜0.0001D20.6510.6583.01＜0.0001殘差0.11147.794E-003失擬項0.100109.953E-0034.150.0913Notsignificant純誤差9.590E-00342.397E-003總和2.3128通過以上的分析可知，該模型顯著；失擬項＝0.100＞0.05，失擬項表示為不顯著，即自然誤差不顯著。利用Designexprt8.0軟件得到二階多項式為方程模型：Y=0.89+0.017*A+0.062*B+0.14*C+0.017*A*B+0.041*A*C-4.250E-003*A*D+0.052*B*C+0.030*B*D+0.092*C*D3.2.1提取溫度與乙醇濃度交互作用由圖5可知，隨溫度和乙醇濃度的增加，多酚提取量先增加后減少，最優溫度范圍應確定在（實際值50%）附近；最優提取時間應確定在（實際值60℃）附近。A:提取溫度/℃多酚含量B:乙醇濃度/%A:提取溫度/℃多酚含量B:乙醇濃度/%3.2.2提取溫度與提取時間交互作用由圖6分析得，當把提取溫度固定在50-60℃時，時間不斷延長，多酚提取率呈現出隨著時間在不斷上升的一個趨勢；當提取的溫度確定在60-70℃區間內時，隨時間增加，多酚提取率的數值逐漸減少；最優的提取溫度應在（實際值60℃）附近，最優提取時間范圍應在范圍（實際值90min）附近。A:提取溫度/℃多酚含量C:提取時間/minA:提取溫度/℃多酚含量C:提取時間/min3.2.3提取溫度與酶添加量交互作用由圖7得，提取溫度在50℃-60℃區間內不斷升高，與此同時酶添加量也不斷增加，多酚提取率也隨著不段增加；而在試驗中讓溫度在60℃-70℃的區間內依次上升，隨酶添加量增加，多酚提取效果反而有所下滑。因此要使提取效率變高，較為合適的提取溫度應確定在（實際值60℃）；最優酶添加量應確定為（實際值0.9%）。A:提取溫度/℃D:酶添加量/%多酚含量/mgmei'keA:提取溫度/℃D:酶添加量/%多酚含量/mgmei'ke3.2.4乙醇濃度與提取時間交互作用由圖8可知，在試驗范圍內，乙醇濃度不斷增加，提取時間也呈向上的趨勢，甘薯多酚提取量不斷增加；當它們達到峰值時，多酚提取量開始下降。因此，只有它們取值適中時，才能獲得更高的多酚提取量。B:乙醇濃度/%C:提取時間/min多酚含量B:乙醇濃度/%C:提取時間/min多酚含量3.2.5乙醇濃度與酶添加量交互作用由圖9可知，隨著乙醇濃度與酶添加量不斷增加，多酚提取量先增加后緩慢減少，乙醇濃度最優范圍應在（實際值50%）附近；最優酶添加量應在（實際值0.9%）附近。多酚含量B:乙醇濃度/%D:酶添加量/%多酚含量B:乙醇濃度/%D:酶添加量/%3.2.6提取時間與酶添加量交互作用由圖10可知，隨著提取時間和酶添加量不斷增加，多酚提取量呈現先往上增后往下減小的趨勢，酶添加量最優范圍應在（實際值0.9%）附近；最優提取時間范圍應在范圍（實際值90min）附近。多酚含量D:酶添加量/%C:提取時間/min多酚含量D:酶添加量/%C:提取時間/min3.3驗證試驗對正交試驗中選出的以上提取條件進行驗證試驗，得出的結果為0.922mg/g、0.924mg/g、0.925mg/g。4結論在單因素試驗中，得出了研究的各因素對甘薯多酚提取量影響較明顯的一些數值，結論如下：溫度為60℃、酶添加量數值為0.9%、乙醇體積分數數值為50%、提取時間定為90min。響應面分析研究了試驗各因素的交互作用，得出最優的提取條件如下：提取溫度數值為60℃、乙醇體積分數數值為50%、酶添加量數值為0.9%，提取時間數值為90min。在這一條件下，測得的多酚含量為0.925mg/g。驗證試驗的結果向我們表明，已確定的酶法輔助提取條件合理可行，能夠有力地增加多酚的提取量。參考文獻張文婷，孔秀林，孫健，徐飛，朱紅，岳瑞雪，張毅，鈕福祥.響應面法優化甘薯葉片多酚提取工藝[J].核農學報，2018,32(12):2397-2405.孫訊.干制條件下不同品種甘薯的加工適應性及其多酚組成變化[C].沈陽農業大學,2017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