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芝麻具有悠久的栽培历史,既富含优质脂肪和植物蛋白质,还含有性质稳定、功能独特的脂溶性及水溶性活性物质。目前芝麻主要用作风味油脂和低档蛋白质的原料,研究和利用这些生物活性物质具有重要意义。论文以芝麻为原料,研究不同工艺对芝麻油、生物活性物提取率的影响；以有机溶剂或水为介质,研究亚临界条件下不同分离方式对芝麻中油脂、芝麻木酚素及生物活性物分离的影响；研究芝麻油精炼过程中活性物质间的转化条件、转化结果及转化机理；研究主要活性物在生物体内的活性表达方式及效能,结果如下：一、传统水代法和热榨法可制得具有浓郁的香味及氧化稳定性好的特色芝麻油脂,但出油率均低于80.00%。水代法萃取时间长,制得的油脂色泽深,芝麻渣中水分干燥和后处理困难,环境污染指数高。低温超临界、亚临界萃取法芝麻油的出油率高,所得芝麻油色泽浅,芝麻木酚素(芝麻素、芝麻林素)含量较高。二、亚临界萃取法芝麻油提取率远高于超临界,提高萃取温度、延长萃取时间、增加萃取次数及增加料液比,有利于芝麻油的提取。亚临界丁烷萃取芝麻油的适宜条件为：料液比1：4/g·mL-1,萃取5次,萃取温度50℃,萃取时间30 min,压力0.8MPa,此条件下芝麻油提取率可达95.60%。研究了亚临界条件下丁烷萃取芝麻籽粒固-液的传质动力学,假以芝麻籽颗粒近球形,芝麻籽粒固-液萃取有5个过程,根据这一物理模型和Fick第二定律,建立了亚临界丁烷提取芝麻油的动力学模型：Y=Y∞(1-e-kt),实验验证该模型能很好拟合提取芝麻油的数据,正确估算亚临界提取芝麻油的得率。电镜观察了芝麻籽粒萃取前后的形态,萃取前籽粒大小不一、厚薄不匀,呈不规整形态。5次萃取后芝麻籽粒变成尺寸大小更接近、多孔的形态,说明亚临界条件下的流体有较好的破碎、孔化作用,提高了固-液接触面积和提取率。高温亚临界萃取对芝麻油和木酚素的选择性一致。低温亚临界萃取对芝麻素和芝麻林素有更好的选择性,萃取10 min时芝麻油中芝麻素和芝麻林素含量达到最高,提取率分别为92.12%、95.62%,所得芝麻油氧化诱导时间长,氧化稳定性好。三、利用单一亚临界水萃取装置可以分提芝麻籽粒中的脂溶物和水溶物。比较分提条件和影响因素后发现,亚临界水提取芝麻素酚三糖苷得率高于超声辅助提取法。亚临界水提取水溶性木酚素的条件：水流速度5 L·h-1、料液比1：40/g·mL-1、温度120℃、时间15 min,压力5 MPa,得到芝麻素酚三糖苷的含量为1.45 mg·g-1,提取率高达93.51%；亚临界水提取脂溶性木酚素的条件：水流速度5 L·h-1、料液比1：40/g·mL-1、温度160℃、时间20 min,压力5 MPa,得到脂溶性木酚素的含量为4.11 mg·g-1,提取率高达80.59%。研究了亚临界水提取芝麻素酚三糖苷的动力学,传质模型为y=1.165e-0.078t,试验值与非线性回归方程的拟合程度R2=0.9972,模型能很好的估算亚临界水芝麻素酚三糖苷的提取率。建立了麻素酚三糖苷高效液相色谱仪新分析方法。该方法以甲醇(A)和水(B)为流动相进行梯度洗脱,快速、准确、简便。实验分离及纯化物用紫外分光光度仪和高效液相色谱仪定性、定量,确定为芝麻素酚三糖苷,纯度大于98%并可用作标准品。四、细辛素的转化与制油工艺有关。冷榨、超临界和亚临界萃取芝麻油样中均未检测出细辛素；热榨及水代法提取的芝麻油样品中仅检测出微量细辛素；制油工艺高温和时间有利于芝麻素转化为细辛素,但需要在酸性条件下才能完成转化;冷榨芝麻油经精炼后,原不含细辛素的芝麻油中细辛素含量显著增加,水化脱胶和活性白土脱色是细辛素含量增加的主要工段,且随水化脱胶所用磷酸添加量及白土用量的增加,细辛素含量增加；精炼工艺中的碱炼脱酸、活性炭脱色、脱臭工段对细辛素的生成及含量没有影响。五、选用盐酸-三氯化铁为复合催化剂差向异构芝麻素转化细辛素。Fe3+的协同和增效作用,有效减少了单一盐酸催化剂的用量,质量分数0.5‰～5‰的三氯化铁+盐酸体积浓度10‰时,与单一使用体积分数20%盐酸的催化效果一致,复合催化剂的使用既可减少催化剂用量,也可避免对细辛素类活性物的破坏。使用盐酸-三氯化铁催化芝麻素的异构化,温度需高于反应体系的沸点,此温度下反应10 min,细辛素的转化率即可达到最大。盐酸-三氯化铁协同催化机理研究表明：芝麻酚苄位的质子在FeCl3作用下离去,使得其手性中心发生消旋,质子更容易从上面与碳负离子结合,从而发生了手性翻转得到细辛素。用半经验的PM3量子化学方法计算得到,芝麻素的生成热较细辛素高9.71 kJ·mol-1,芝麻素较细辛素稳定。加入复合催化剂后有效降低反应体系的活化能,加快了芝麻素差向异构化细辛素的过程。六、酸性条件的精炼使芝麻油中芝麻木酚素及其衍生物等活性物增多,提高了其氧化稳定性,也使其具有更优异的清除自由基能力。使用2BS细胞和皮肤吸收方式观察到,经白土高温脱色后(试样AD-d、E-AD-d、BD-d、E-BD-d,参见附录)的四种芝麻油在总抗氧化能力、降低MDA含量及SOD活力增强方面均高于空白对照组,其中,E-AD-d与E-BD-d均表现出了优异于对照组橄榄油的抗衰老及抗氧化能力,通过皮肤吸收或饲喂等途径,芝麻油呈现较强的延缓细胞衰老能力。芝麻木酚素及其衍生物混合物在试验鼠体内的抗氧化性能,对D-半乳糖致衰老的实验鼠,芝麻酚、芝麻素及细辛素均表现出了较好的保护作用,冷榨工艺芝麻油中芝麻木酚素作用最强,解剖后观察到试验鼠肝脏肿大受到抑制；高(120 mg·kg-1·d-1)、中(60 mg·kg-1·d-1)、低(30mg·kg-1·d-1)剂量均能显著抑制试验鼠肝脏内MDA含量的升高,LC组饲喂效果最显著；LB组对提高试验鼠血液里和肝脏内的GSH-PX活力能力最佳。在Britton-Robison缓冲液中模拟生理条件(pH=7.4),采用紫外吸收光谱法、圆二色(CD)光谱法、DNA热变性法及粘度法,对芝麻酚、芝麻素及细辛素与小牛胸腺ctDNA相互作用机理进行了探讨。研究结果显示,ctDNA能使芝麻酚、芝麻素及细辛素在290 nm处吸收峰产生减色效应,且伴随轻微的红移现象,ctDNA浓度越大,减色效应越明显,芝麻酚、芝麻素及细辛素与ctDNA的结合常数分别为2.65×104、4.91×104、7.33×104M-1；三种活性物均能使ctDNA的正CD带(276 nm)增加,负CD带(246 nm)发生轻微的减小,浓度越大谱带变化越明显；三种活性物存在情况下,ctDNA熔点分别增加了1.75℃、2.51℃和6.63℃,ctDNA粘度也都有所增加。综合光谱学和粘度实验的结果,三种活性物与DNA以经典的嵌插方式相互作用,作用强度大小为：细辛素>芝麻素>芝麻酚。