基于天然低共熔溶剂的山核桃蒲多酚提取、鉴定及溶解行为研究

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山核桃是我国浙江、安徽等地区的地方特色的农产品,其在脱壳工艺后产生大量副产物山核桃蒲,造成严重的环境污染和资源浪费。酚类是植物中一类主要的生物活性物质,已经被广泛的认为是天然的抗氧化剂及功能性膳食补充剂的重要来源。开展山核桃蒲多酚研究,有重要的科学意义和经济价值。本论文研究了一种基于天然低共熔溶剂结合脉冲超声的高效提取山核桃蒲多酚技术,表征了超声在其中的作用,对山核桃蒲多酚进行鉴定,比较研究了提取溶剂对各酚类物质提取效率以及生物活性的影响,对比研究了山核桃蒲多酚在不同溶剂中提取效率差异,并构建了能够稳定负载山核桃蒲多酚的食品级多相乳液。研究结果为山核桃蒲多酚资源的开发利用提供了基础支撑,主要的研究内容及结果如下:(1)筛选出了一种可以高效提取山核桃蒲多酚的天然低共熔溶剂Ch Cl-MA(氯化胆碱-苹果酸)。经过单因素和响应面实验优化,优化后Ch Cl-MA耦合脉冲超声提取条件为提取时间15 min,溶剂液固比40 m L/g,温度80℃,超声功率460 W,预测的酚类化合物最大产率为61.31 mg GAE/g DW,与实验的结果(59.27±0.82 mg GAE/g DW)比较接近,并且提取过程符合二级动力学模型。相较于乙醇(40%)、甘油(40%)、水,使用Ch Cl-MA提取效率有很大提高,并且有明显的超声协同效应。此外,对于Ch Cl-MA耦合脉冲超声提取的山核桃蒲多酚,FTIR分析表明其特征峰强度和数量有明显提升、DSC结果表明热变性需要更多的能量(213.20 J/g),SEM结果表明Ch Cl-MA耦合脉冲超声可以辅助山核桃蒲样品的碎裂过程。(2)通过UPLC-Triple-TOF/MS在山核桃蒲提取物中鉴定出了29种植物化学素,主要包括了酚酸类物质、黄酮醇类物质、黄烷酮类物质、黄烷-3-醇类物质及其多聚衍生物。对其中15种代表性的酚类化合物进行了定量分析,其中(+)-儿茶素、原花青素B1、2,3-二羟基苯甲酸、乔松素、原花青素B3是5种最主要的酚类物质。15种代表性的酚类物质在Ch Cl-溶剂体系中的含量均高于其他溶剂,而且在Ch Cl-MA中的含量最高。此外,Ch Cl-MA提取的山核桃蒲提取物相较于其他溶剂具有最高的总多酚、总黄酮、抗氧化活性、以及α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶抑制活性。(3)通过量化计算结合分子动力学模拟的方法,对(+)-儿茶素、原花青素B1、2,3-二羟基苯甲酸、乔松素、原花青素B3分子在不同溶剂中的溶解行为、溶剂可及表面积、与溶剂形成的氢键、与溶剂的相互作用能、以及在动态溶剂中的a NCI分析等维度进行分析比较。总体而言,发现相较于水和乙醇溶剂,这5种酚类物质在Ch Cl-MA溶剂体系中呈现更好的分散状态、更大的分子可及表面积(174.41、283.17、112.39、146.51、271.76 nm~2)、更低的相互作用能(-422.29、-787.21、-244.57、-264.85、-736.49 k J/mol),氢键寿命提升了71.26%~157.17%;同时,a NCI分析表明这5种酚类物质与周围溶剂在长时间动态过程中可以与Ch Cl-MA溶剂形成更稳定的相互作用。从上述方面定性定量阐明了这5种酚类物质与不同溶剂分子的相互作用机制,并通过比较研究揭示了这些酚类物质在Ch Cl-MA中高效提取的机理。(4)构建了基于牛乳清蛋白/高甲氧基果胶复合物稳定的多相W/O/W乳液以稳定包埋山核桃蒲多酚,牛乳清蛋白/高甲氧基果胶的质量比为1:3时,牛乳清蛋白/高甲氧基果胶复合物在界面形成更强的类水凝胶网状结构,并在乳液界面的吸附性相较牛乳清蛋白提高了3.27倍,乳液具有最高的包埋率(93.09%)、较低的乳液稳定指数(TSI值为1.48)、以及在高温处理后较好的包埋稳定性(79.08%)。
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