华中农业大学硕士学位论文洋葱提取物的防褐变研究姓名：徐靖申请学位级别：硕士专业：农产品加工及贮藏工程指导教师：王清章20050501华中农业大学2 0 0 5 疆强士研究生毕监论文摘要鲜切蔬菜的褐变严重影响其贮藏品质。本论文采用常规溶剂提取法和c 0 2 超临界萃取法，提取了洋葱中的活性成分，研究了其抑制鲜切蔬菜酶促褐变的效果，初步探讨了其抑制机制。首先，采用正交实验，优化了常规溶剂提取法提取条件：p H 6 8 磷酸盐缓冲液，料液比1 ：l ( w v ) ，浸提温度4 0 。C ，浸提时间3 小时；采用响应面分析法( R S A ) ，优化了洋葱的c 0 2 超l 临界萃取法工艺条件：萃取压力为1 4 6 1 5 9 M P a ，温度3 3 3 3 6 6 ，C O 。流量1 8 3 2 1 7 L m i n 。其次，采用浸渍法和扩散法分别检测了洋葱的常规溶剂提取物和C 魄超临界萃取物对莲藕、马铃薯、莴苣3 种鲜切蔬菜贮藏过程中酶促褐变的抑制效果，抑制效果以色度、硬度、多酚氧化酶和果胶酶活性等指标来表征，同时测定了可溶性固形物含量、淀粉、还原糖、V c 、F e 含量等指标，用于褐交抑制机制的研究。结果表明洋葱常规溶剂提取物对色度、硬度、多酚氧化酶活性有显著影响( P F显著水平S o u r c eD FA n o v aS SM e a nS q u a r eFv a l u eAB220 0 8 8 90 1 5 2 60 0 4 4 40 0 7 6 32 4 6 74 2 3 60 0 3 90 0 2 3 lC20 1 3 4 80 0 6 7 43 7 4 20 0 2 6F 00 5 ( 9 ，2 ) = 1 9 3 8 + ，F oo r ( 9 ，2 ) = 9 9 3 6 ”由方差分析的结果可知，各因素的主次顺序为B C A ，即浸提温度 浸提时间 料液比，最佳浸提条件为A I B l C 3 ，即料液比为1 ：1 ，浸提温度为4 0 。C ，浸提时问为3 小时。在此条件下防褐变效果最好。在正交实验中，凡各因素水平不同对浸提结果影响大的就是主因素，从方差分析表中可以看出，三个因素均达到显著水平，根据F 值检验得出三I 天 素的主次顺序为浸提温度( B ) 浸提时间( c ) 一料液t L ( A ) 。1 6，：，o；o，o，日s|髓n娩b华中农业大学瑚s 辑颀士研究生毕业论文3 结论为了确定合适的提取剂，用磷酸盐缓冲液、蒸馏水、乙醇进行实验，结果表明，一定p H 值磷酸盐缓冲液浸提洋葱具有良好的效果。通过单因素及正交实验得出了最优化浸提条件：浸提温度为4 0 ，浸提时问为3 小时，料液比为1 ：1 。在此条件下提取物的防褐变效果最佳，在浸提温度为4 0 时有利于洋葱中活性物质的激发，大于这个温度，则容易发生分解反应，导致活性物质的损失。浸提时间为3 小时，有利于更充分的提出有效物质，低于这个时间，则提取不充分。较低料液比有利于提高活性物质的浓度，加强果蔬的防褐变效果。1 7洋葱提取物的聃褐受研究第二章超临界萃取洋葱油试验刖蟊从洋葱中提取油的成分可以用蒸馏法、超临界萃取法、溶剂抽提法。其中蒸馏法又分为直接、间接、直间接并用法。蒸馏法耗能较大，部分成分可能损失，且提取率低。而用有机溶剂萃取，不但萃取效果不够理想，而且为以后产品脱除有机溶剂带来麻烦( 王建军等，2 0 0 3 ) 。超临界流体萃取技术( S u p e r c r i t i c a lF l u i dE x t r a c t i o n ，S F E ) 是一种新型的天然萃取分离技术。该技术是利用流体( 溶剂)在临界点附近某一区域( 超临界区) 内，与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，因而对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离的一项技术( 葛毅强和蔡同一，2 0 0 1 ) 。因此，利用超临界流体作为溶剂，可从多种液态或固态混合物中萃取出待分离的组分。超临界流体技术在萃取和精馏过程中，作为常规分离方法的替代，有着许多潜在的应用前景( 葛毅强等，1 9 9 8 ) 。近二十年来，该技术的研究取得了很大的进展。由于超临界流体萃取技术能满足许多食品a n t 产品的特殊品质要求，特别是对生产价值高的产品极为有用，它在食品加工中的应用亦日益广泛，已开始进行工业化规模的生产。迄今为止，超临界= 氧化碳萃取技术在食品加工中的应用及研究主要集中在五大方面：食品风味成分的萃取；动植物油的萃取分离( 杨桢，1 9 9 9 ) ；食品中某些特定成分的萃取；食品脱色脱臭脱苦；食品灭菌防腐方面的研究( 葛毅强等，2 0 0 3 ) 。其中，超临界二氧化碳萃取技术在提取或精制热敏性和易氧化的生姜、大蒜、洋葱等天然植物香辛料中风味物质和天然生理活性物质方面，显示出不可比拟的优势( 乔旭光等，2 0 0 1 ) 。该技术具有天然性好、提取效率高、功能活性不破坏、传质快、能耗低、工艺简便、操作方便等优点，能更好地避免热敏性物质发生降解或其它不希望发生的副反应，也是近几年超临晃流体技术的研究热点( 陈雄等，2 0 0 2 ) 。本章对洋葱油的c 0 2 超临界萃取工艺进行了探讨，利用R S A ( R e s p o n s eS u r f a c eA n a l y s i s ) 进行了分析，对影响萃取的三个因素分三个水平设计了响应面分析实验，共有1 5 个实验点其中1 2 个为析因子，3 个零点，零点进行了3 次用以估计试验误差，并进行回归分析，以期找到c 0 2 超临界萃取洋葱油的工艺参数。华中农业大学2 0 0 s 穗硕士研究生毕业论文1 材料与方法1 1 实验材料鲜黄皮洋葱鳞茎，洗净，磨碎：C O ，纯度9 9 5 ：1 2 仪器H L 一1 L 一5 0 一B 超临界流体( C O ：) 萃取装置1 3 分析方法洋葱油重量：称量硫化物的测定：定硫法( 马往校等，2 0 0 2 )1 4 实验设计利用响应面分析( R S A ) 对工艺参数进行优化，首先必须确定需优化的因素及水平，以一定原则对参数进行组合，根据工艺参数组合进行实验测定，并获得实验指标响应值R S A 采用三因素三水平，实验因素为压力( x 1 ) ，温度( x 2 ) ，c 0 ：流量( X 3 ) ，设置三个水平采用二次通用旋转组合设计，其数学模型为：Y = a 0 + a l X 】+ a 2 X z + a 3 X 3 + a I l X l X l + a 2 2 X 2 X 2 + a 3 3 X 3 X 3 + a 1 2 X 1X 2 + a 1 3 X 1 ) 【3 + a 2 3 X 2 X 3各实验因素水平与编号见表2 1 。表2 - 1 三因素三水平编号T a b l e2 1T h ec o d eo ft h e3f a c t o r sa n d3l e v e l s洋葱提取物钓防褐变磺究1 5 萃取条件取新鲜洋葱鳞茎若干，洗净、破碎，在不同体系压力、温度、c O 。流量下萃 取5 小时，计算得率及硫化物百分含量。2 结果与分析2 1 回归分析根据表2 - i 中对实验因素与水平的设计，采用不同萃取体系压力( X 1 ) 、温度( x 2 ) 、c 0 ：流量( x 3 ) 进行1 5 次实验，实验结果见表2 2 。将表2 - 2 数据通过回归方程( 1 ) 采用多元回归方法分别建立了以萃取得率( Y 1 ) 、硫化物含量( Y 2 ) 为指标对试验因子的回归方程，回归系数见表2 3 。表2 - 2 响应面分析实验结果T a b l e2 - 2R e s u l t so fd a t aa n a l y s i sb yR S A毕中农监大学2 0 0 s 扁碗i 。研究生毕业论殳表2 - 3 回归系数的取值T a b l e2 - 3V a l u e so fp a r a m e t e re s t i m a t e对Y l 和Y 2 两回归模型的进一步分析和计算发现( 表2 - 4 ) ，回归模型l 的F 值为4 1 6 7 大于R 。( 9 ，5 ) = 1 0 2 ，而回归模型2 的F 值为1 0 7 小于f o 。( 9 ，5 ) = 4 8 ， 说明回归模型l 的因变量与全体自变量关系显著，回归模型2 的不显著。表2 4 回归模型的方差分析T a b l e2 - 4A n a l y s i So fv a r i a n c eb yt h eP E Gp r o c e d u r e方差米源自由度洋葱油( Y 1 )硫化物( Y 2 )S o u r c eD FO n i o no n ( Y 1 )S u lf u rc o m p o u n d sr r 2 1平方和均方筹F 值平方平均方莘F 值 S u mo fM e a nF v a l u eS u mo fM c a nF v a l u e1 9 1 1 1 壁! q ! 坚! 业! 堡!1 9 1 1 些【旦J 归91 3 0 8 2 51 4 5 3 6 14 1 6 7 * +1 0 9 3 4 61 2 1 4 91 0 7M o d e l 方差E t r o t总离差C o r r e c t e dt o t a l 相关系数R S q u a r e1 41 3 2 5 6 90 9 8 6 8 f o 。( 9 ，5 ) = 1 0 2为了进一步考察三个实验因子：压力( x 1 ) 、温度( x 2 ) 和c O ：流量( x 3 ) 及其交互作用，对回归模型采用降维法分析，即可得到两因子的回归模型，用S A S 编程处理作图。结果见图2 一l 2 6 。2 1图2 - 1 洋葱油含量与压力和温度的关系F i g 2 - lR e l a t i o n s h i pb e t w e e no n i o no i lc o n t e n ta n dp r e s s u r ea n dt e m p e r a t u r e图2 - 2 洋葱油含量与压力和C 0 2 流量的关系F i g 2 2R e l a t i o n s h i pb e t w e e no n i o no i lc o n t e n ta n dp r e s s u r ea n df l u x图2 3 洋葱油含量与温度和C 0 2 流量的关系F i g 2 - 3R e l a t i o n s h i pb e t w e e no n i o no i lc o n t e n ta n dt e m p e r a t u r ea n df l u x华中表监大学2 0 0 5 疆硕士研究生毕监论文图2 - 4 硫化物含量与压力和C 0 2 流量的关系F i g 2 - 4R e l a t i o n s h i pb e t w e e ns u lf u rc o m p o u n d sa n dp r e s s u r ea n df l u x图2 5 硫化物含量与温度和C 0 2 流量的关系F i g 2 - 5R e l a t i o n s h i pb e t w e e ns u l f u rc o m p o u n d sa n dt e m p e r a t u r ea n df l u x图2 - 6 硫化物含量与压力和温度的关系F i g 2 6R e l a t i o n s h i pb e t w e e ns u I f u rc o m p o u n d sa n dp r e s s u r ea n dt e