豆粕中大豆异黄酮提取工艺研究(设计)
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288 2008, Vol.29, No.09 食品科学 ※工艺技术大豆异黄酮是一类从大豆中分离提取出的天然活性成分,可以作为天然抗氧化剂和自由基清除剂,具有明显的防癌、抗衰老、降低血脂、改善骨质疏松、以及妇女更年期综合症等药理效果[1]。
目前已有报道从大豆中分离鉴定出12种异黄酮,包括染料木素、大豆苷元、大豆黄素三种异黄酮苷元、及其与葡萄糖、乙酰葡萄糖、丙二酰葡萄糖以β−糖苷键连接形成的9种异黄酮糖苷。
研究表明,染料木素等三种苷元为活性苷元,是大豆异黄酮发挥药理功能的活性形式,其中染料木素活性最强[2]。
大豆异黄酮的提取方法有有机溶剂萃取法、超声波法、超临界萃取法等[3]。
豆粕中大豆异黄酮的提取,由于原料成分复杂,影响因素众多,因此对其提取工艺条件的合理性选择就显得十分必要。
超临界CO 2萃技术具有萃取能力强、生产周期短、有效成分破坏少、工艺简单、产品质量稳定等优点。
因此,超临界CO 2 萃取技术已被广泛用于天然有效成分提取[4]。
本实验对大豆异黄酮的超临界CO 2萃取工艺进行优化,并对萃取物的抗氧化性及抑菌性进行测定。
研究结果为豆粕深加工增值提供途径,同时也为深入开发大豆资源、拓宽应用领域提供一定的参考。
1材料与方法1.1材料与试剂脱脂豆粕 山东禹王实业有限公司;染料木素标品(色谱纯) 上海同田生化技术有限公司。
1.2仪器与设备收稿日期:2007-08-15基金项目:安徽省自然科学基金项目(050410301);合肥工业大学科学发展基金项目(053001F)作者简介;潘利华(1973-),女,讲师,博士研究生,研究方向为农产品加工生物技术。
E-mail :panlihua612@ *通讯作者:罗建平(1966-),男,教授,研究方向为细胞培养。
E-mail :jianpingluo1966@豆粕中大豆异黄酮的超临界萃取工艺及性质研究潘利华,罗建平*(合肥工业大学生物与食品工程学院,安徽 合肥 230009)摘 要:以脱脂豆粕为原料,通过正交试验,对超临界流体萃取法提取大豆异黄酮的工艺进行了优化研究,并测定了提取物的抗氧化性和抑菌性。
从豆粕中提取大豆异黄酮的研究的开题报告一、研究背景与意义大豆异黄酮属于植物中的一种天然黄酮类化合物,具有类雌激素的作用。
通过多种机制,大豆异黄酮不仅能够缓解更年期综合征症状,而且具有降低心脑血管疾病、骨质疏松症等慢性疾病的风险。
因此,大豆异黄酮引起了广泛的关注和研究。
大豆异黄酮主要存在于豆类中,其中大豆异黄酮含量最高。
豆粕是大豆加工过程中产生的一种副产物,含有大豆异黄酮,但大豆异黄酮的提取较为困难,研究较少。
因此,深入研究豆粕中大豆异黄酮的提取方法以及优化提取工艺对于大豆异黄酮的开发和利用具有重要的理论和实践意义。
二、研究目的1.确定豆粕中大豆异黄酮的提取工艺参数。
2.对提取条件进行优化,以提高大豆异黄酮的提取效率。
3.分离纯化大豆异黄酮并进行结构鉴定。
4.探究大豆异黄酮的生物学活性及其在保健食品开发中的应用。
三、研究内容和方法1.豆粕中大豆异黄酮的提取方法探究。
2.建立大豆异黄酮的分离、纯化及鉴定方法。
分别采用针对大豆异黄酮的分离纯化方法,如硅胶柱层析、逆相高效液相色谱层析等。
3.采用生物大分子智能药物筛选系统,对大豆异黄酮进行生物活性筛选实验。
并选取常见的细胞系,如CCK-8细胞试剂盒、MTT法等进行细胞毒性测定,从而探讨大豆异黄酮的抗氧化、保护心脏等生物活性。
四、预期结果1.实现对豆粕中大豆异黄酮的高效提取。
2.优化大豆异黄酮提取工艺,提高提取效率。
3.获得大豆异黄酮的纯化产物,开展鉴定工作。
4.掌握大豆异黄酮在保健食品开发中的应用前景。
五、研究价值1.为大豆异黄酮的开发利用提供了新思路和新方法。
2.优化了提取条件,提高了大豆异黄酮的提取效率。
3.获得了大豆异黄酮的纯化产物,为后续的功能研究提供了基础数据。
4.探讨了大豆异黄酮在保健食品领域的应用,具有重要的经济和社会价值。
大豆异黄酮各种提取工艺:1、从豆粕中纯天然提取的大豆异黄酮此类大豆异黄酮是以大豆榨油厂生产的副产品脱脂豆粕为原料生产的,六种大豆异黄酮成分中染料木甙(Genistin)、染料木素(Genistein)、大豆甙(Daidzin)、大豆甙元(Daidzein)的含量较高,占总含量的90%以上,而且主要是以糖甙型的形式存在。
虽然由于豆粕大豆异黄酮的含量很低,提取技术要求高,生产成本高,因而这种大豆异黄酮销售价格也比较高。
但由于其主要活性成分的含量很高,效果很好,性价比高,因而仍然是市场上销售的主要品种,深受广大客户的欢迎。
2、从胚芽中纯天然提取的大豆异黄酮此类大豆异黄酮是以大豆蛋白厂生产的副产品大豆胚芽为原料生产的,六种大豆异黄酮成分中黄豆黄甙(Glycitin)、黄豆黄素(Glyciteiin)的含量很高,一般占到总异黄酮含量的40%以上,因而与同规格的从豆粕中提取的大豆异黄酮相比,虽然总的异黄酮含量相同,但真正有生理活性的大豆异黄酮成分的含量却相差很大。
由于大豆胚芽中大豆异黄酮的含量相对较高,是豆粕中异黄酮含量的10倍,因而现在有很多生产厂家在生产这类大豆异黄酮产品,以较低的价格冲击市场。
3、天然提取与化学合成的掺合物理此类大豆异黄酮是由低含量的纯天然提取的大豆异黄酮与纯度很高的人工合成的大豆异黄酮按照一定比例掺合而成。
由于大豆异黄酮的六种成分中只有大豆甙元和染料木素可以人工合成,因此这类产品中大豆甙元和染料木素的含量比较高,报价也很低,甚至低于由大豆胚芽中提取的大豆异黄酮产品的价格。
4、从其它植物中提取的大豆异黄酮目前,大豆异黄酮中的多个组分都可以从其他植物中提取,市场上的大豆异黄酮产品,特别是高纯度的大豆异黄酮,有些掺加有从其他植物中提取的大豆异黄酮组分。
这类大豆异黄酮各个组分的组成比例与从豆粕中提取的大豆异黄酮基本一致,很难从各个组分的组成比例上分辨出来,因而识别难度最大。
但由于从其他植物中提取的异黄酮的生理活性与从豆粕中提取的大豆异黄酮有较大的差距,因而可以从产品长期的应用效果上分辨出来。
豆粕中大豆异黄酮提取工艺研究大豆异黄酮(Soy isoflavone)是以大豆油渣为原料,经过提取分离,加工成含量达30%-95%的粉状大豆异黄酮。
近年来研究表明大豆异黄酮具有广泛的生理活性, 除其自身作为异黄酮具有的抗氧化作用外,大豆异黄酮作为雌性激素治疗的替代品,可以改善妇女更年期综合症;其对与激素有关的肿瘤如乳腺癌和前列腺癌的抑制作用更为显著受到极大关注;此外,大豆异黄酮在治疗和预防心脑血管疾病方面也有明显作用。
大豆异黄酮已经广泛应用于食品、医药等行业。
大豆异黄酮是多酚类混合物,分为游离型的甙元(Aglycon)和结合型的糖甙(Glucosides)两类。
甙元包括染料木素(Genistein)、大豆黄素(Daidzein)和黄豆黄素(Glycitein)。
天然情况下它们主要以β-葡萄糖甙形式存在,即染料木甙(Genistin)、大豆黄甙(Daidzin)和黄素黄甙(Glystin),部分异黄酮甙发生乙酰化、丙二酰化,但所有这些大豆异黄酮衍生物经酸水解或酶催化分解后都能转化为大豆异黄酮甙元。
大豆异黄酮所具有的良好的药理作用显示了它具有很大的开发价值,通过提取分离大豆异黄酮能充分合理利用大豆中的各种有效成分,提高其附加值,实现良好的经济效益和社会效益。
目前有关豆粕的提取工艺主要以乙醇为提取溶剂,由于乙醇系有机溶剂,消耗大、成本高、且生产过程存在易燃等安全隐患,为此我们根据豆粕异黄酮有一定的水溶性,试改用水做提取溶剂,以大豆异黄酮为目标,对其大豆异黄酮进行了正交提取工艺研究,并对最佳提取工艺得到的提取液进行了大孔吸附树脂吸附分离性能研究,以期为豆粕大豆异黄酮的开发利用提供依据。
1 材料与仪器1.1 材料豆粕(采自陕西石羊公司),自然干燥,粉碎。
1.2 试剂染料木素和大豆黄素对照品:百灵威化学;大豆苷元标准品(中国药品生物制检定所1502-2001O1)。
大孔树脂ADS-21、ADS-7、D101,AB-8购自西安蓝小科技开发有限公司。
大豆异黄酮提取工艺和药理功效一、提取工艺每100克大豆样品中含有异黄酮128毫克,可分离约102毫克。
大豆异黄酮的提取可以采用甲醇、乙醇、乙酸乙酯等溶剂进行浸提。
不同的溶剂其提取工艺也不同。
现以乙醇为例,介绍其浸提工艺。
(1)原料制备将脱脂豆粕进行粉碎。
如果采用大豆为原料,需要先进行脱脂,使豆粕残油率<1%,干燥后粉碎备用。
(2)提取采用乙醇为浸提液,先在豆粕粉中加入含0.1~1.0摩尔/升(mol/l)的盐酸,再在95%的乙醇溶液中进行回流提取,过滤收集滤液。
(3)回收提取溶剂将滤液进行减压蒸发,回收乙醇,得到大豆异黄酮的粗水溶液。
(4)纯化将粗水溶液中加入0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液,调节pH值至中性。
这时,中性溶液中将出现沉淀,然后过滤,得到的沉淀物即为含大豆异黄酮的产物。
(5)精制将上述产物溶解于饱和的正丁醇溶液中,加于氯化铝吸附柱上进行吸附,然后用饱和的正丁醇溶液淋洗,洗出大豆异黄酮的不同组分各种大豆制品中异黄酮含量和种类分布不同,不仅与大豆品种和栽培环境有关,还与大豆制品的加工工艺密切相关。
水处理、热处理、凝固、发酵等加工环节和方法显著地影响了大豆制品中异黄酮的含量和种类分布,特别是大豆浓缩蛋白和大豆分离蛋白的不同提取方法其中异黄酮含量影响极大。
1)水处理:浸泡使10%的异黄酮流失于浸泡水中,且水处理后的大豆中游离型异黄酮增加,这是因为豆类自身存在的β-glucosidases酶水解葡萄糖苷的结果。
2)加热:水煮加热增加了异黄酮向外渗透速率,使大量异黄酮因渗入加热水中而丢失,同时热处理还显著改变了豆制品中异黄酮种类的分布,因为热处理时β-glucosidases酶活性增强,使异黄酮葡萄糖苷水解为游离型异黄酮,因而制品中游离型异黄酮较原料大豆或大豆粉中的有所增加。
3)凝固:在豆腐生产中,凝固使一部分异黄酮丢失于乳清中,丢失率为44%。
4)发酵:发酵不影响异黄酮的含量,但改变了异黄酮种类的分布,发酵后的产品以游离型异黄酮为主要存在形式,这是因为在发酵过程中,真菌产生的大量β-glucosidases水解酶使异黄酮葡萄糖苷大量水解,从而导致游离型的异黄酮显著增加。
豆粕中大豆异黄酮提取工艺研究大豆异黄酮(Soy isoflavone)是以大豆油渣为原料,经过提取分离,加工成含量达30%-95%的粉状大豆异黄酮。
近年来研究表明大豆异黄酮具有广泛的生理活性, 除其自身作为异黄酮具有的抗氧化作用外,大豆异黄酮作为雌性激素治疗的替代品,可以改善妇女更年期综合症;其对与激素有关的肿瘤如乳腺癌和前列腺癌的抑制作用更为显著受到极大关注;此外,大豆异黄酮在治疗和预防心脑血管疾病方面也有明显作用。
大豆异黄酮已经广泛应用于食品、医药等行业。
大豆异黄酮是多酚类混合物,分为游离型的甙元(Aglycon)和结合型的糖甙(Glucosides)两类。
甙元包括染料木素(Genistein)、大豆黄素(Daidzein)和黄豆黄素(Glycitein)。
天然情况下它们主要以β-葡萄糖甙形式存在,即染料木甙(Genistin)、大豆黄甙(Daidzin)和黄素黄甙(Glystin),部分异黄酮甙发生乙酰化、丙二酰化,但所有这些大豆异黄酮衍生物经酸水解或酶催化分解后都能转化为大豆异黄酮甙元。
大豆异黄酮所具有的良好的药理作用显示了它具有很大的开发价值,通过提取分离大豆异黄酮能充分合理利用大豆中的各种有效成分,提高其附加值,实现良好的经济效益和社会效益。
目前有关豆粕的提取工艺主要以乙醇为提取溶剂,由于乙醇系有机溶剂,消耗大、成本高、且生产过程存在易燃等安全隐患,为此我们根据豆粕异黄酮有一定的水溶性,试改用水做提取溶剂,以大豆异黄酮为目标,对其大豆异黄酮进行了正交提取工艺研究,并对最佳提取工艺得到的提取液进行了大孔吸附树脂吸附分离性能研究,以期为豆粕大豆异黄酮的开发利用提供依据。
1 材料与仪器1.1 材料豆粕(采自陕西石羊公司),自然干燥,粉碎。
1.2 试剂染料木素和大豆黄素对照品:百灵威化学;大豆苷元标准品(中国药品生物制检定所1502-2001O1)。
大孔树脂ADS-21、ADS-7、D101,AB-8购自西安蓝小科技开发有限公司。
甲醇:色谱纯试剂,其余试剂均为分析纯。
1.3 仪器天津市泰斯特仪器有限公司FZ102植物粉碎机;德Sartorius赛多利斯ME235S-电子分析天平;上海亚荣生化仪器厂RE-52AA旋转蒸发仪;上海医疗器械五厂H〃H〃S21-6C电热恒温水浴锅;江苏昆山超声仪器公司KQ-50DB 超声清洗器;郑州长城科工贸有限公司SHB-C循环水式多用真空泵;日本岛津LC-20A型高效液相色谱系统(包括SPD-20A检测器、LC-20A型高压恒流泵和LC Solution工作站);色谱柱:Inertsil C18(4.6mm×250mm,5μm);日本岛津UV-1700紫外可见分光光度计;日本岛津CS—930型薄层色谱扫描仪;日本岛津ZF—1型三用紫外分光仪;上海市实验仪器总厂101A—2型鼓风干燥箱;浙江黄岩求精真空泵厂2XZ-2旋片式真空泵;北京医用离心机厂LD5-10高速离心机;上海悦丰DE-10蒸馏水器;美国Bedford公司Milli-Q超纯水制备仪;TGL-16C 型高速离心机;上海沪西分析仪器厂有限公司HL-2恒流泵;上海大龙医疗器械有限公司PotPette 100-1000μl 手动单道可调式移液器;索式提取器;层析柱(16 mm×30 cm)。
2 方法2.1大豆异黄酮的薄层检测大豆异黄酮苷元的薄层检测硅胶薄板制作称取4g硅胶GF254置于研钵中,加入0.5%的羧甲基纤维素钠溶液12ml,研磨15min后铺于20×10cm的干净玻璃平板上,要求平整无气泡,然后晾干即可。
展开剂配制取展开剂氯仿-无水甲醇10:0.5的比例配制52.5ml(50:2.5)作为展开剂。
薄板活化:将制好的硅胶薄板在105℃下活化30min。
点样:点样点距板子底端1.5cm左右,所有点样点位于同一直线上,尽可能向中间靠拢,每个点样点点样约20μl,点样点尽可能小。
饱和:将板子不没入层析缸内的展层剂中,在展层剂的蒸气中饱和约0.5h。
层析:将板子下端插入展层剂中进行展开,当展层剂前沿距板子上端约1.5cm 时取出板子,自然晾干。
观察:展开取出晾干后,在254n m荧光灯下观察,斑点呈浅黄色。
Rf 。
2.2紫外分光光度法测定大豆异总黄酮[2][2]张玉梅,孙学斌,高旭年,等.紫外分光光度法测定大豆异总黄酮的含量[J].中国食品卫生杂志.2000,12(4)7-92.2.1标准品溶液的配制及标准曲线的制备精确称取大豆苷元标准品(中国药品生物制检定所1502-2001O1)2.0mg,置于25 mL容量瓶中,以甲醇溶解并定容至刻线,摇匀,分别精密吸取标准品溶液0.1,0.2,0.3,0.4,0.6,0.8 mL 置于10 mL容量瓶中,用甲醇稀释至刻线,摇匀,以甲醇为空自,在254nm的波长处测定A值,以浓度为横坐标,A值为纵坐标绘制标准曲线,得回归方程Y=0.138X-0.0056,R2=0.9994,线性范围(0.8-6.4 ml/L)。
2.2.2含量测定精确量取供试品溶液0.01m L用无水甲醇稀释1000倍到10m L 定容,用T U-9100紫外分光光度计在波长254n m处测定A值3次,取平均值测定结果,根据标准曲线计算样品含量。
2.3紫外分光光度法测定大豆异总黄酮关于测定大豆异黄酮的含量有采用比色法、薄层色谱法、气相色谱法和高效液相色谱法等,比色法干扰多,专一性差,测定结果偏差较大;薄层色谱法存在分离效果差,定量不准确等不足;气相色谱法需要将样品进行衍生,操作繁琐,易受杂质干扰;高效液相色谱法能检测不同类型的异黄酮,但检测时间较长,设备运行费用较高,不适于在提取工艺探讨中大量多次地监测异黄酮.大豆异黄酮为黄酮醇类化合物,在紫外光区有较强吸收,因此可采用适当对照品,用紫外分光光度法检测大豆异黄酮含量[9]。
[9]杨晓文.大豆异黄酮测定力法的研究概况[J].中国油脂.2006,31(1):60-622.3.1标准曲线的制作准确称取120℃干燥至恒重的染料木素5mg置于5OmL 容量瓶中,用95%乙醇溶解,并定容个刻度,摇匀、分别用移液管准确吸取O.5mL,1.OmL,1.5mL, 2.OmL,2.5mL标准溶液分别置于5OmL容量瓶中,并各加入95%乙醇1.Oml,再加蒸馏水稀释个刻度,摇匀、以1 mL95%乙醇加水到5OmL作空白对照、在260nm处测吸光度,染料木素的浓度C以μg/mL为横坐标,吸光度A 为纵坐标绘制标准曲线。
回归方程A=0.1676X-0.0118,r=0.9982。
2.3.2样品的制备豆粕多功能食品粉碎机粉碎后,过30目筛,称取粉碎样品5.OOOOg,、将无水乙醇配成70%浓度后取40mL,索氏提取豆粕粉末,在70℃恒温水浴中提取2h,减压抽滤去残渣,回收溶剂至干,加95%乙醇溶解,定容至5OmL 容量瓶中,作为储备液、准确吸取储备液2mL置5OmL容量瓶中,加95%乙醇1.OmL 定容个刻度,摇匀、作平行样3份。
2.4高效液相色谱法测定大豆异黄酮的含量仪器条件:Waters液相色谱仪;C18色谱柱,150mmX4.6mm, 5μm;流动相:甲醇: 水:磷酸=55:45:0.3;流速:0.6mL/min;柱温:25℃;检测波长:260nm。
标准溶液:用十万分之一电子天平准确称量5.Omg染料木素和5.Omg大豆黄素对照品,加入50mL容量瓶中,以甲醇溶解并定容至刻度,作为标准溶液。
样品预处理:因大豆异黄酮甙元容易得到纯品,所以测定大豆异黄酮含量时都以甙元做对照品。
这样在进行HPLC分析之前,需对大豆异黄酮样品进行预处理。
准确称量5Omg待分析样品于50mL锥形瓶中,加入3OmL甲醇和5mL质量分数为25%的盐酸水溶液,在恒温水浴锅上80℃加热回流水解1h至大豆异黄酮甙完全水解为大豆异黄酮甙元后,把水解液用甲醇定容至5OmL容量瓶中,进液相色谱进行分析。
样品分析:以标准溶液的出峰保留时间和峰面积与溶液浓度的对应工作曲线为依据,根据文献报道的相应组分的换算系数计算样品中总大豆异黄酮甙的含量。
2.5 RP-HPLC测定大豆异黄酮的含量阮洪生,秦学功,陈志宝,等.大孔吸附树脂富集豆粕中大豆异黄酮的工艺研究[J].黑龙江八一农垦大学学报2007,19(5):72-76采用RP-HPLC测定豆粕中以大豆苷和染料木苷为主的异黄酮含量。
色谱条件为色谱柱:KromasilC18柱(4.6 mm X 250 mm, 5μm);柱温:30℃;流动相:甲醇-水(3:7);流速:1.00 mL.min-1;检测波长:260nm;进样量:10μL。
建立测定大豆苷与染料木苷的标准工作曲线。
用ADS-21大孔吸附树脂进行大豆异黄酮分离实验A 树脂处理1.准确称取20gNaoH,慢慢加入到盛有300ml蒸馏水的烧杯中溶解,稀释至500ml,配成4%的NaoH溶液。
将新购ADS-21大孔吸附树脂300g置于其中,其间不断进行搅拌,冷浸3h,之后用蒸馏水洗至中性。
2.精确量取15ml盐酸,慢慢加入到盛有300ml蒸馏水的烧杯中溶解,稀释至500ml,配成3%HCL溶液。
加入上步处理后的树脂,冷浸3h,搅拌,之后用蒸馏水洗至中性。
备用。
3.树脂的再生:做过实验的树脂用4%的NaoH溶液冷浸3h,之后用蒸馏水洗至中性备用。
B 豆粕样液制备2.3.2豆粕样液制备称取粉碎后豆粕100g,加600ml 75%酒精于60℃热回流提取120min,用4层纱布粗滤得粗滤液,残渣再加入500ml75%酒精于60℃热回流提取90min,用4层纱布粗滤得粗滤液,残渣再加入500ml75%酒精于60℃热回流提取90min,用4层纱布粗滤得粗滤液,合并三次粗滤液,在用滤纸或离心过滤得豆粕提取液。
提取液经旋转蒸发仪浓缩至原体积的1/5,再加入和浓缩液同体积的蒸馏水水,继续蒸馏至馏出液中乙醇含量为10%时停止。
调pH为4,使蛋白析出,离心l5min,倒出上清液,再将pH调到中性,得到豆粕大豆异黄酮溶液( mg/ml)。
C ADS-21大孔吸附树脂分离大豆异黄酮1.将处理后树脂,装入Φ4.5×38.0cm 柱中,上样,平均流速3-5ml/min,流出液收集,取其10ml留样,冰箱保藏。
2.用蒸馏水以平均流速5-8ml/min进行洗涤,洗至无色。
3.经层析柱后,被树脂吸附物质即为大豆异黄酮,用8 ml/ min的流速,用500 ml 15.0%的乙醇洗脱,收集流出液,取其10ml留样,冰箱保藏。
洗脱液减压浓缩回收酒精至无醇味。
4.用500ml 30%乙醇洗脱,洗脱液收集,取其10ml留样,冰箱保藏。
洗脱液减压浓缩回收酒精至无醇味。
5.用2000ml 65%酒精洗脱,洗脱液收集,取其10ml留样,冰箱保藏。