超声效应对双咖啡酰奎宁酸降解和异构化的影响及其机理研究

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超声波在多酚等活性成分的提取中有着广泛的应用。但有研究表明,超声波空化效应产生的自由基对多酚的稳定性有一定影响,不当的超声处理会引起多酚的降解。咖啡酰奎宁酸是杭白菊中的主要活性成分,其中3,5-二咖啡酰奎宁酸(3,5-diCQA)是其双咖啡酰奎宁酸的代表。探究超声波对双咖啡酰奎宁酸的降解和异构化的影响,明确降解途径和机理,以期提高其在超声波提取过程中的稳定性,具有重要意义。本论文以3,5-diCQA、4,5-diCQA、3,4-diCQA为研究对象,通过建立降解动力学模型,分析降解产物,揭示3,5-diCQA、4,5-diCQA、3,4-diCQA在超声波处理过程中的降解和异构化的途径和机理,为建立高效、绿色、低碳的超声波提取杭白菊的方法奠定了理论和技术基础。主要研究结果和结论如下:(1)考察了不同超声溶剂对3,5-diCQA、4,5-diCQA、3,4-diCQA的稳定性影响及不同超声参数(超声温度、超声时间、超声功率、超声脉冲占空比、超声液面高度)对3,5-diCQA稳定性的影响。研究结果表明,在纯水、50%甲醇和50%乙醇中,3种双咖啡酰奎宁酸的降解较明显;超声温度和超声功率对3,5-diCQA稳定性的影响较大;随着超声时间的延长和超声温度的增加,3,5-diCQA的降解率先增大后减小;超声脉冲占空比和液面高度对3,5-diCQA的稳定性也有一定的影响。此外,测定了不同超声时间下以50%甲醇为溶剂的3,5-diCQA溶液中的自由基浓度,结果显示自由基浓度随着超声时间的延长而逐渐增加。(2)对比分析了不同pH下,3,5-diCQA、4,5-diCQA、3,4-diCQA的超声稳定性,构建了其超声降解动力学模型。研究结果显示,3,5-diCQA、4,5-diCQA、3,4-diCQA在酸性条件下最稳定;随着p H的增加,稳定性逐渐减弱,且超声促进了其降解和异构化。在碱性条件下,3,4-diCQA最不稳定,易异构化为3,5-diCQA;同时3-CQA、4-CQA和5-CQA等3种单咖啡酰奎宁酸也随之生成。(3)研究了3种不同浓度的EGCG和抗坏血酸(AA)(2:1、1:1、0.5:1)对不同p H下3,5-diCQA、4,5-diCQA、3,4-diCQA的超声稳定性影响,并构建了降解动力学模型。研究结果表明:加入不同浓度的EGCG和AA均对3,5-diCQA、4,5-diCQA、3,4-diCQA的超声降解均有不同程度的保护作用;EGCG比AA具有更强的保护作用,尤其是高浓度比的EGCG;EGCG比AA对消除超声波空化作用对3,5-diCQA、4,5-diCQA、3,4-diCQA稳定性的破坏更为明显,但EGCG和AA都不能完全消除超声效应引起的破坏。
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