毕业设计(论文)不同种树莓叶片中粗黄酮和抗氧化活性比较.doc
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1、毕业论文不同种树莓叶片中粗黄酮和抗氧化活性比较化工与环境学院11学生姓名: 学号:生物工程学 院: 专 业:指导教师:2015年6月不同种树莓叶片中粗黄酮和抗氧化活性比较摘要:本研究以不同品种的树莓叶片为实验材料,用乙醇和水作为提取溶剂,利用辅助超声法,分别提取澳洲红、刚果红、黄树莓和智利黑四种不同品种树莓叶片中的粗黄酮物质。最终确定最佳提取工艺为70%(v/v)的乙醇作为提取溶剂,料液比1:10(mg/ml),超声温度50,功率360400w,超声时间30min,再加入氯仿去除杂质。结果显示:澳洲红叶片中的粗黄酮物质提取量显著高于其它三个品种,存在显著差异。比较它们对DPPH自由基的清除作用
2、,结果显示澳洲红中粗黄酮物质抗氧化活性明显优于其他三个品种。关键词:树莓,黄酮,响应面法,超声波辅助,抗氧化活性Different kinds of raspberry leaves crude flavonoids and antioxidant activity compare Abstract:In this study,different varieties of raspberry leaves as the materials, with ethanol and water as the extraction solvent, using the auxiliary method
3、of ultrasonic.Total flavonoids were extracted from four different varieties of raspberry leaves,including the Australian red, Congo red, yellow raspberry, Chile black.The best extraction process is 70% (v/v) of ethanol as the solvent, the ratio of material to liquid was 1:10 (mg/ml), and the ultraso
4、nic temperature is 50, power is 360400w, ultrasonic time is 30min. Then adding chloroform to remove the chlorophyll.The results show: the extraction rate of crude flavonoids in Australia leaves was significantly higher than that of the other three varieties. Comparing their DPPH radical scavenging a
5、ctivity.The results showed that the Australian red rough flavonoid antioxidant activity was significantly better than the other three species.Keywords: raspberry leaves, crude flavonoids, ultrasonic assisted, antioxidant activity目录1 前言11.1树莓的生物学特性和价值11.2黄酮类化合物11.3黄酮类化合物的提取方法21.3.1 水浸提法21.3.2 有机溶剂提取法
6、21.3.3 超声辅助提取法31.3.4 微波萃取法31.4 植物叶片提取中几种杂质的去除方法41.4.1 叶绿素41.4.2 蜡质41.4.3 蛋白质51.4.4 鞣质51.4.5 其他杂质51.5 黄酮化合物抗氧化活性测定方法51.6 研究目的及意义62 材料与方法72.1 实验材料72.2 主要药品及试剂72.3 主要仪器82.4 实验方法82.4.1 芦丁标准曲线的绘制82.4.2 总黄酮含量的测定方法82.4.3 树莓叶片粗黄酮提取液中杂质的处理研究92.4.4 树莓叶片总黄酮的提取工艺流程92.4.5 提取溶剂的研究92.4.6 树莓叶片中黄酮类物质的抗氧化研究93 结果与分析11
7、3.1 不同提取溶剂下树莓叶片粗黄酮提取量的比较113.2 不同浓度乙醇溶剂下树莓叶片粗黄酮提取量的比较113.3 氯仿对树莓叶片中粗黄酮提取量的影响研究123.4 不同品种树莓叶片粗黄酮物质提取量的比较133.5 清除DPPH自由基活性评价研究144 讨论164.1 结果164.2 树莓叶片总黄酮含量测定方法的研究164.3 树莓叶片提取黄酮去除杂质的研究164.4 树莓叶片总黄酮提取剂的研究174.5 树莓叶片总黄酮提取过程的研究174.6 树莓叶片总黄酮抗氧化性的研究175 结论18参 考 文 献19致 谢211 前言1.1树莓的生物学特性和价值树莓(Rubus idaeus)属于蔷薇科
8、植物,又被称为覆盆子,是多年生的小灌木,在果树分类学上属于浆果类果树,它的寿命一般是20年左右,在种植第二年结果,第三年便可进入丰产期,第四年、第五年它的产量就可达到最高。人们喜爱树莓,除了其具有鲜艳的外观外,它的果实口感独特,而且树莓本身对人体具有明显的保健作用,因此十分受欢迎。树莓的适应性比较强,在我国很多地方都有种植,主要分布在东北、东南和西南三大地区,大约有210种。根据果实成熟时候的颜色,可以将树莓分为黑树莓、黄树莓、红树莓和蓝树莓等,也可以成为称黑莓、黄莓、红莓和蓝莓等1。树莓的果实鲜嫩汁多,香甜可口,而且含有丰富的维生素和矿物质元素,特别是还有大量的黄酮类化合物、SOD、鞣花酸等
9、活性物质,被人们称做 “生命之果”23,具有较高的食用价值。除此之外,树莓还具有重要的药用植物,它的根、茎、叶、果实均可入药。现在许多关于树莓方面研究都主要集中在它的栽培繁殖和果实的加工利用方面,对于树莓其他部位的研究还很少。有些关于树莓叶片的研究表明,树莓叶片中含有丰富的黄酮类化合物4,长期以来,在西方民间广为流传着一种方法可以治疗孕妇早期的恶心呕吐,也可以预防流产,并且能在其生产时缩短产程、减轻生产疼痛,这种药方就是用红莓叶制成茶来泡服,这种茶除了以上功效外,还可以用来治疗痛经;另外树莓叶在花开前采集,制成的草药既可以利尿,又可以作为一种放松剂。树莓叶中除了含有大量的黄酮类物质,还有维生素
10、及微量元素等,但是起主要作用的还是黄酮类化合物5。叶片中还可以提取精油用于化妆品的添加,除此之外,树莓叶片中的提取物还具有许多其他功效值得我们去深入研究。因此树莓叶片也具有很强的研究利用价值。1.2黄酮类化合物黄酮类化合物广泛存在于自然界中,是一类重要的天然有机化合物。一般黄酮类化合物的分布主要是植物界中,并且植物的果实、根、茎及叶中均有分布,它是植物在光合作用的过程中产生的,同时也是植物在长期的自然选择过程中产生的一类次生代谢产物,主要包括黄酮、黄酮醇、异黄酮醇、黄烷酮、异黄酮等。目前发现的黄酮类物质种类已达到5000多种,它不仅可以与糖结合形成苷,而且还可以以游离体的形式存在6。据报道,黄
11、酮类化合物具有多种生物活性和药理作用。它不仅能够清除人体中的超氧离子自由基,阻碍癌细胞增殖,同时还能够强化免疫系统、改善血液循环、降低血压等 7,主要表现为抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌症、保护神经系统,抑制高血脂及预防心血管疾病等。除此之外,黄酮类化合物还可以延缓衰老、提高免疫力、降低化疗引起的毒副作用的功效8。因此黄酮类化合物在食品、保健品、医药以及化妆品的领域都有广阔的应用前景9。1.3黄酮类化合物的提取方法黄酮类化合物大多具有游离的酚羟基,溶于极性较大的有机溶剂。大多数是以黄酮苷的形式存在的,只有少数的是以黄酮苷元的形式存在。黄酮苷能够溶于水、含水乙醇、甲醇和乙酸乙酯等,但是不溶于非
12、极性强的有机溶剂。因此黄酮类化合物的提取方法主要有热水提法、有机溶剂(乙醇)提取法、超声波辅助提取法等10。1.3.1 水浸提法水浸提法相对于其他提取方法是比较简便的一种提取方法,试剂无毒,提取成本低廉,颇受一些中小型的乡镇企业青睐。但是植物为了降低蒸腾作用,通常在其叶片表面会生成一层蜡被(单子叶植物蜡质层更多、更厚),这层蜡质化学成分是高级脂肪酸和高级一元醇的酯类化合物的高分子量的热塑性固体。正是由于这层蜡质的存在,影响了水浸提黄酮类化合物的含量,使提取得到的黄酮化合物含量较少,得率低。而且该法提取的黄酮提取物中杂质过多,尤其是强极性的水作溶剂会把蛋白质、淀粉、糖类等易用于水的成分浸提出来,
13、使得提取液存放易腐败变质,后续的过滤、干燥等操作困难。因此,在进行水浸提之前,要先用石油醚或者苯对植物叶片进行预处理。水浸提法省时又省力,但是在提取出黄酮化合物的同时还有许多其他的杂质,例如鞣质、油脂以及叶绿素等,所以水浸提法并不是最理想的方法10。1.3.2 有机溶剂提取法有机溶剂提取法是提取黄酮类化合物中最常使用的一类方法,这里常用的有机溶剂主要有乙醇、乙醚、甲醇和乙酸乙酯等,而且在植物提取方面乙醇是最常用的有机溶剂。用有机溶剂进行提取时,主要用到的提取方式有浸泡提取、索氏抽提、回流提取、摇床振荡提取等几种,提取一定时间之后再进行抽滤和浓缩即可得黄酮化合物的的粗提液。甘秀海等利用醇提法得到
14、火棘果中黄酮类化合物的最佳提取工艺是以70%乙醇为提取溶剂,料液比为1:20(g/ml),提取温度70,提取时间4 h,最后得到的提取率为1.316%11。采用乙醇作为提取剂具有选择性简单,产品得率高等优点,但是采用乙醇来作为提取溶剂进行大规模提取黄酮类化合物进行工厂生产就需要较高的技术和成本,因此该应用在工业上食用将受到一定的限制。1.3.3 超声辅助提取法超声波辅助提取法相对于独自使用水或有机溶剂作为提取溶剂来提取黄酮类化合物具有操作方便,缩短提取时间等优点,是目前作为提取药用植物中的黄酮类化合物广泛采用的一种方法。超声波辅助提取法是应用超声波来强化提取植物中的有效成分,是一种物理破碎过程
15、。浸提过程中没有涉及到化学反应,被浸提的生物活性物质在短时间内会保持不变,大大缩短了破碎的时间,并极大地提高了提取效率。超声波辅助提取的作用机制主要有机械粉碎机制、热学机制和空化作用12三方面。超声辅助提取时所用的超声提取仪产生超声波,超声波在样品介质中传播,从而引起介质质点间的相互作用。虽然这种相互作用对于改变质点的相对位置、使其具有的速度变化都不大,但却可以使其具有很快的加速度,从而使得整个提取过程更加容易,加快目标物质的提取;超声波在介质中传播时,震动能够产生热,使介质内部温度升高,从而加快提取速度和提高提取效率;至于空化反应则是由于大能量的超声波作用在液体里,使液体内部产生很大的压强,
16、从而细化各种物质以及制造乳浊液,可以加速待测物中的有效成分进入溶剂,因此进一步提取便可以增加有效成分的提取率13,14,15。卞杰松利用超声波法测定马鞍草中黄酮类化合物总量时所得结果为8.36 mg/g,回收率为99.56%16。此外,醇提法与超声波提取法联合使用,效果也较理想。杨静等人利用响应面法确定超声波与醇提法相结合的方法得出树莓果实中黄酮类化合物的最佳为超声波功率360 w,乙醇浓度51.83%,料液比1:10(g/ml),超声时间42.30 min,其提取率为3.88%17。Guowen Zhang等人利用超声提取夏枯草中总黄酮的提取结果表明,采用超声波辅助提取黄酮得率最高可以得到3
17、.62%,提取条件以41%(v/v)的乙醇浓度作为溶剂,料液比为1:30(g/ml),在79提取30.5 min 18。1.3.4 微波萃取法微波萃取法是利用微波设备加热提取的一种方法,具有操作简便、选择性高、加热效率高、穿透力强、副产物少和产率高等优点,近年来该法被广泛应用于天然产物的提取中。微波萃取法提取黄酮类化合物,主要是通过微波辐射浸没在待提取液中得到样品,使其超微结构特性遭到破坏,使物料中的有效成分能快速有效的溶解出来。由于所用的提取剂是微波容易穿透的,因而微波可透过提取剂使提取的化合物自由的流入未被加热的提取剂中。该法适用面广,能大大提高提取物中黄酮类化合物含量,同时大大缩短了提取
18、时间19。张青峰等便是利用微波萃取-醇提取法提取蓝树莓叶和黄树莓叶总黄酮,得到最佳提取工艺条件为50%乙醇、微波7min、固液比1:25、中火微波提取率分别为8.26%、8.382%20。除了上述几种方法,还有成本较高,操作复杂,需要借助大型仪器的高速逆流色谱法、亚临界水提法等多种方法10。1.4 植物叶片提取中几种杂质的去除方法相对于植物果实的提取应用研究来说,有关植物叶片提取研究会更加困难繁杂,原因是植物的叶片在提取的过程中会产生一系列的杂质,这些杂质对后期的处理和测量工作造成很大的困扰和影响,所以在进行后续研究之前必须对植物叶片提取物进行除杂处理。然而每种杂质都有自己的性质,因此在在除去
19、杂质的时候要针对性地采用不同的方法。下面是几种常见杂质极其去除的方法介绍。1.4.1叶绿素如果叶片提取研究不是研究叶绿素,那么首先要考虑叶绿素的去除,因为叶绿素对所研究物质的测量有很大影响。叶绿素不溶于水但可以溶于有机溶剂,因此在去除叶绿素的时候可以考虑采用有机溶剂来去除,不同的提取方式也可采用不同溶剂。叶绿素不容于水,在水浸提法中则用有机溶剂去除叶绿素,常用的有机溶剂有苯或氯仿,对提取物进行抽提即可;铅盐也可以除去叶绿素,但过程较复杂;如果使用乙醇作为提取剂的话,则可以直接将提取物浓缩后加水放置在冰箱来等待叶绿素沉淀出来,这个方法较方面简单,但是去除叶绿素很困难,往往还是需要加入氯仿离心以达
20、到去除叶绿素的目的。1.4.2蜡质植物在适应大自然的环境时为了保护自己会用一些特殊的方式,叶片表层蜡质就是一种自我保护的体现。随着植物自身的生长,水分会出现供应不足的现象,为了防止干旱,植物在其叶片表面生成一层脂类化合物来减少叶片的蒸腾作用。同时也可以防止某些微生物的侵袭。但是这层脂类化合物对我们的提取研究造成了一定的困难,特别是在提取物过滤的时候,因此我们研究时必须清除它们以方便研究。一般是在提取研究之前将植物叶片进行预处理,即用苯或者石油醚浸泡然后抽提来达到除去蜡质、油脂等的目的,这个操作比较方便完成的。除了石油醚之外,还可以用乙酸乙酯进行预处理,或者将石油醚与乙酸乙酯进行比例融合,具体的
21、配比需根据预处理的样品量来设定。蜡质的去除在植物提取研究中比较重要,尤其是用水作为提取溶剂的研究。1.4.3蛋白质关于植物叶片提取物中蛋白质的去除只有在用水作为提取溶剂时才会被用到,因为有机溶剂作为提取剂不会提出蛋白质。由于蛋白质具有特殊的性质,可以通过加热煮沸使其变性,然后将沉淀分离出来,这个方法最简便快速;当然,蛋白质的性质很多,除去的方法相对也很多,也可以用铅盐法让其变性析出以达到除去蛋白质的目的。因为植物提取大多采用有机溶剂进行,因此很少用到这些方法。1.4.4鞣质在植物提取的过程中,不管是用水作为提取剂还是乙醇作为提取剂,都会产生大量的鞣质。鞣质是一类多酚性化合物,它可以与蛋白质产生
22、不溶于水的沉淀物质。这类化合物本身能够溶于水和乙醇,但是不溶于苯、氯仿等有机溶剂,因此再去除这类化合物时不能采用有机溶剂去除法。根据鞣质的酸碱性质可以采用氨水沉淀法和生物碱沉淀法,然后过滤除去沉淀物质。1.4.5其他杂质除了上述几种杂质外,还有几种杂质,例如无机盐、糖、淀粉等,这些杂质在用有机溶剂提取时都不会被提取出来,因此不用特意去除它们,而且它们本身的影响也不是很大。1.5黄酮化合物抗氧化活性测定方法目前,关于抗氧化活性测定的方法非常多。其中,抑制脂质的氧化降解、清除自由基、抑制促氧化剂和还原能力等几方面的研究方法21是体外非酶类方法中使用最多、最广泛的。清除自由基的方法是基础测定抗氧化能
23、力的方法,因为它比较简便、快捷,所以是目前是使用最广泛、最多的方法。根据自由基的种类,这种方法又可以分为两大类22 。生物体中存在的自由基有:超氧自由基(O2-)、过氧化氢(H2O2)、过氧自由基(ROO-)、羟自由基(OH)、单线态氧(1O2)和过氧化氮自由基(ONOO-)等。人工合成的自由基,目前,人工合成的自由基主要有ABTS和DPPH两种自由基,这两种自由基是测定抗氧化活性中使用最广泛的两种人工合成自由基。相对与ABTS法,DPPH自由基清除的方法则操作操作更加简单、快速以及高通量等优点23。体外进行抗氧化活性测定的两种自由基,其中DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylh
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