近红外光谱检测雪菊活性成分及抗氧化活性

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雪菊在我国多年来用作为一种受欢迎的茶原料和一种重要的中药,它有抗菌消炎,调节“三高”,软化血管,排毒养颜,抗衰老等作用。雪菊中含有多种有益物质,如氟黄酮,酚酸,黄酮素和萜类化合物等,氟黄酮具有较好的抗氧化活性,黄酮素具有良好的降血糖活性。从雪菊中分离提取得到的化学物质包含皂苷类,黄酮类,鞣质类,聚乙炔苷等主要物质。其中黄酮类化合物在雪菊所含的各类化合物中是一种主要的,含量最多的化学物质。故研究雪菊中的黄酮类化合物具有较高的应用前景。从天然化合物中分离和纯化生物活性物质已成为制备生物活性产物的关键步骤。在各种用于分离天然化合物的技术中,吸附作为一种吸附效率较高,成本较低的分离方法被广泛应用。黄酮类化合物的测定通常依赖于色谱法,由于色谱类方法操作较为繁琐,使用时间较长等缺陷,而近红外光谱具有快速,无破坏性,预处理简单等优点是一种很好的化合物测定的方法。但由于NIR分析灵敏度一般较低,在测定低浓度分析物时比较困难,因此使用了吸附剂结合近红外光谱提高了近红外光谱的灵敏度进而对雪菊黄酮类物质进行测定。本文针对两种常见的黄酮类物质木犀草素和木犀草苷,制备了锌掺杂二氧化硅吸附剂和精氨酸功能化凹凸棒土吸附剂,通过有效的吸附实现了木犀草苷和木犀草素的富集。已有研究表明雪菊具有良好的抗氧化作用,但大多采用传统抗氧化活性测量方法,过程较繁琐,故本文利用近红外光谱建立校正模型,实现了雪菊抗氧化活性的快速预测。主要研究工作如下:(1)为了对雪菊中木犀草苷含量进行测定,本文以二氧化硅为原料,将锌离子掺杂其中制备了一种新的吸附剂锌掺杂二氧化硅吸附剂。吸附剂通过络合作用对木犀草苷进行了吸附。实验研究了锌掺杂二氧化硅吸附剂用量,溶液p H值和振荡吸附时间对吸附性能的影响。结果表明当质量为0.25 g,p H=7条件下,振荡时间20 min时,对木犀草苷的吸附效率为87.1%。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了吸附剂中存在的化学键,用扫描电镜(SEM)分析了吸附剂的形貌,这两种实验的结果表明锌已经结合成功。吸附剂无需脱附直接使用近红外光谱进行测定并建立定量校正模型,经标准正态变换(SNV)处理后,木犀草苷校正模型的参考浓度和预测浓度两者之间的相关系数(R)是0.9909。模型结果证明了雪菊中木犀草苷可以被锌掺杂二氧化硅吸附剂有效富集并可以进行快速的选择性测定。这对于测定其他植物中微量活性成分的含量提供了一定参考价值。(2)为了对雪菊中木犀草素含量进行测定,本文采用浸渍法制备了精氨酸功能化凹凸棒土吸附剂,吸附剂通过络合作用和静电作用实现水溶液中微量木犀草素的预富集,除了FT-IR,SEM两种实验方法表征吸附材料外,还通过X射线衍射(XRD)确定了材料所含的成分。同时,在进行吸附试验过程中,考察了影响精氨酸功能化凹凸棒土吸附剂对木犀草素吸附的影响因素,试验结果为质量0.2 g,p H=7,振荡时间为10 min时,吸附率最大。且等温线可以由Langmuir方程更好地进行描述。精氨酸功能化凹凸棒土吸附剂不需要洗脱直接使用近红外光谱测定建立定量模型,最佳预处理方法为SNV,模型的主要参数R是0.9914。模型结果表明精氨酸功能化吸附剂可以实现雪菊中微量木犀草素的快速,灵敏选择性测定。上述实验结果说明,精氨酸功能化凹凸棒土吸附剂对雪菊中微量的木犀草素有良好的富集效果。(3)为了快速预测雪菊抗氧化活性,本文使用近红外光谱技术快速无损测定不同产地雪菊样品的抗氧化活性。利用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)方法和2,2’-连氮基-双-(3-乙基苯并二氢噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)方法分别对来自10个不同产地雪菊提取液的抗氧化活性进行测定,并利用偏最小二乘(PLS)算法建立了雪菊粉末的近红外光谱与以上两种方法得到的抗氧化活性数据之间的校正模型。以交叉验证均方根误差(RMSECV)、R和预测残差值(RPD)为主要参数,确定了最优的近红外光谱波段和光谱预处理方法。结果表明,在最优光谱波段和预处理条件下,近红外光谱预测抗DPPH活性模型的RMSECV为0.772,相关系数R为0.948,预测残差值RPD为3.17。而抗ABTS活性模型对应的相关参数分别为0.365,0.884和2.52。以上数据表明抗DPPH活性模型的预测效果比抗ABTS活性模型的更好些。实验结果说明近红外光谱可以成功用于雪菊样品抗氧化活性的快速预测。本研究制备了两种吸附材料并结合近红外光谱用于雪菊中微量成分木犀草苷和木犀草素的含量测定,并使用近红外光谱对雪菊提取液抗氧化活性进行了预测。为其他植物中活性成分的分析和生物活性的快速测定提供了理论基础。
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