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莲子及其副产物因含有丰富的天然活性成分,在亚洲、美洲和大洋洲被广泛食用。莲蓬等莲子加工的副产物通常被丢弃,而产生大量资源浪费和环境污染。莲子(LSKs)和莲蓬(LSPs)均含有相当高的酚类物质,其对健康的益处受到越来越多的关注和报道。除了常规的酚类物质之外,LSP中富含B型原花青素和低聚原花青素;而LSKs还有较高的淀粉含量,且直链淀粉含量相对较高。虽然LSKs和LSPs在中药中的药用价值已经被广泛的报道,但其产业化的开发利用仍处于起步阶段。
本研究以绿色溶剂甘油为萃取溶剂,采用响应面法(RSM)对LSK酚类化合物的提取工艺进行了优化。单因素实验和RSM结果均表明,LSKs中酚类物质的提取受LSK淀粉以及直链淀粉含量的影响;因此,从LSP中分离淀粉,观察其在热处理条件下的特性变化,并研究其在提取过程中与酚类物质含量的关系。并且采用大孔树脂对LSP酚类化合物进行纯化,因此选择极性大孔树脂对提取的LSP粗多酚进行分离和纯化。然后通过碱性溶液酸化形成淀粉-多酚复合物,研究了该复合物在不同pH和温度条件下的稳定性。利用体外胃肠消化模型研究了该复合物的生物可获得性以及生物利用度。主要结果如下:
1)萃取温度、甘油浓度和时间对提取结果有显著影响。经响应面法优化后,在79.98℃萃取93.95min,甘油浓度为8.72%的条件下,LSKs样品中提取的总酚含量(TPC)和总黄酮含量(TFC)分别达到60.60和11.75mg/g。采用HPLC-UV法从LSK提取物中共检出10种酚类化合物,其中6种酚酸类化合物和4种黄酮类化合物;采用UPLC-triple-TOF/MS法从LSP提取物中共检出18种黄酮类化合物。
2)经过响应面法分析,温度与LSK中提取的酚类物质呈显著的二次关系,而甘油与LSK中酚类物质的呈显著的线性关系(p<0.05)。同时,温度对LSK淀粉的溶解度、溶胀力以及直链淀粉的浸出率也有显著影响(p<0.05)。50℃以下时,经甘油浸出的直链淀粉含量及其溶胀力与LSK中酚类含量呈线性正相关(rs=0.825,p<0.01);而在60℃以上时其为非线性单调关系(r=0.933,p<0.01)。
3)采用大孔树脂法对黄酮类化合物进行纯化。选用S8极性树脂对黄酮类化合物和原花青素进行纯化,通过吸附动力学、等温曲线、热动力学等研究,明确了吸附过程中涉及到物理化学相互作用,包括类黄酮树脂和类黄酮静电相互作用,π-π堆积,氢键,排斥力等。除了斥力外,这些力在吸附过程中是相辅相成的。此外,吸附温度决定了吸附行为,多层吸附提高了吸附能力。在动态解吸试验中,采用D-optimal design法设计的丙酮/水/乙酸混合物(58.77∶39.34∶1.89),在不超过两床体积的溶剂洗脱条件下,总黄酮类化合物和原花青素的解吸率分别可达95.57%和89.85%。经UPLC-triple-TOF/MS分析表明,大孔树脂吸附解吸后的样品中共检出黄酮类化合物26种,其中原花青素5种。
4)绿原酸(CA)具有多种促进健康的特性,通过构建支链淀粉-CA复合物,改善其稳定性、生物可获得性及可利用度。红外光谱研究表明,通过氢键和CH-π键合形成了支链淀粉-CA复合物,涉及到直链淀粉骨架上?-1,4糖苷键的重构。DSC和XRD研究表明,络合作用影响了淀粉的结晶度,增大了非晶区尺寸。复合物的降解动力学符合一级反应(0.76<R<0.99)。在pH2.5的条件下,复合物中CA的含量最高,该配合物的吸水能力为7.75g/g,膨胀力为17.1g/g。体外胃肠消化研究结果显示,复合物消化最多的是在胃消化期(39.2%)。口腔消化期与肠消化期对复合物的消化分别为23.21%和17.08%。经体外模拟胃肠消化后,复合物中保留的CA超过81.14%可以被吸收。
本研究以绿色溶剂甘油为萃取溶剂,采用响应面法(RSM)对LSK酚类化合物的提取工艺进行了优化。单因素实验和RSM结果均表明,LSKs中酚类物质的提取受LSK淀粉以及直链淀粉含量的影响;因此,从LSP中分离淀粉,观察其在热处理条件下的特性变化,并研究其在提取过程中与酚类物质含量的关系。并且采用大孔树脂对LSP酚类化合物进行纯化,因此选择极性大孔树脂对提取的LSP粗多酚进行分离和纯化。然后通过碱性溶液酸化形成淀粉-多酚复合物,研究了该复合物在不同pH和温度条件下的稳定性。利用体外胃肠消化模型研究了该复合物的生物可获得性以及生物利用度。主要结果如下:
1)萃取温度、甘油浓度和时间对提取结果有显著影响。经响应面法优化后,在79.98℃萃取93.95min,甘油浓度为8.72%的条件下,LSKs样品中提取的总酚含量(TPC)和总黄酮含量(TFC)分别达到60.60和11.75mg/g。采用HPLC-UV法从LSK提取物中共检出10种酚类化合物,其中6种酚酸类化合物和4种黄酮类化合物;采用UPLC-triple-TOF/MS法从LSP提取物中共检出18种黄酮类化合物。
2)经过响应面法分析,温度与LSK中提取的酚类物质呈显著的二次关系,而甘油与LSK中酚类物质的呈显著的线性关系(p<0.05)。同时,温度对LSK淀粉的溶解度、溶胀力以及直链淀粉的浸出率也有显著影响(p<0.05)。50℃以下时,经甘油浸出的直链淀粉含量及其溶胀力与LSK中酚类含量呈线性正相关(rs=0.825,p<0.01);而在60℃以上时其为非线性单调关系(r=0.933,p<0.01)。
3)采用大孔树脂法对黄酮类化合物进行纯化。选用S8极性树脂对黄酮类化合物和原花青素进行纯化,通过吸附动力学、等温曲线、热动力学等研究,明确了吸附过程中涉及到物理化学相互作用,包括类黄酮树脂和类黄酮静电相互作用,π-π堆积,氢键,排斥力等。除了斥力外,这些力在吸附过程中是相辅相成的。此外,吸附温度决定了吸附行为,多层吸附提高了吸附能力。在动态解吸试验中,采用D-optimal design法设计的丙酮/水/乙酸混合物(58.77∶39.34∶1.89),在不超过两床体积的溶剂洗脱条件下,总黄酮类化合物和原花青素的解吸率分别可达95.57%和89.85%。经UPLC-triple-TOF/MS分析表明,大孔树脂吸附解吸后的样品中共检出黄酮类化合物26种,其中原花青素5种。
4)绿原酸(CA)具有多种促进健康的特性,通过构建支链淀粉-CA复合物,改善其稳定性、生物可获得性及可利用度。红外光谱研究表明,通过氢键和CH-π键合形成了支链淀粉-CA复合物,涉及到直链淀粉骨架上?-1,4糖苷键的重构。DSC和XRD研究表明,络合作用影响了淀粉的结晶度,增大了非晶区尺寸。复合物的降解动力学符合一级反应(0.76<R<0.99)。在pH2.5的条件下,复合物中CA的含量最高,该配合物的吸水能力为7.75g/g,膨胀力为17.1g/g。体外胃肠消化研究结果显示,复合物消化最多的是在胃消化期(39.2%)。口腔消化期与肠消化期对复合物的消化分别为23.21%和17.08%。经体外模拟胃肠消化后,复合物中保留的CA超过81.14%可以被吸收。