亞臨界萃取芝麻脂溶性和水溶性木酚素及其生物活性研究.pdf

1、芝麻具有悠久的栽培歷史，既富含優(yōu)質(zhì)脂肪和植物蛋白質(zhì)，還含有性質(zhì)穩(wěn)定、功能獨(dú)特的脂溶性及水溶性活性物質(zhì)。目前芝麻主要用作風(fēng)味油脂和低檔蛋白質(zhì)的原料，研究和利用這些生物活性物質(zhì)具有重要意義。
　　論文以芝麻為原料，研究不同工藝對(duì)芝麻油、生物活性物提取率的影響;以有機(jī)溶劑或水為介質(zhì)，研究亞臨界條件下不同分離方式對(duì)芝麻中油脂、芝麻木酚素及生物活性物分離的影響;研究芝麻油精煉過程中活性物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化條件、轉(zhuǎn)化結(jié)果及轉(zhuǎn)化機(jī)理;研究主要活性物在生

2、物體內(nèi)的活性表達(dá)方式及效能，結(jié)果如下:
　　一、傳統(tǒng)水代法和熱榨法可制得具有濃郁的香味及氧化穩(wěn)定性好的特色芝麻油脂，但出油率均低于80.00％。水代法萃取時(shí)間長，制得的油脂色澤深，芝麻渣中水分干燥和后處理困難，環(huán)境污染指數(shù)高。低溫超臨界、亞臨界萃取法芝麻油的出油率高，所得芝麻油色澤淺，芝麻木酚素（芝麻素、芝麻林素）含量較高。
　　二、亞臨界萃取法芝麻油提取率遠(yuǎn)高于超臨界，提高萃取溫度、延長萃取時(shí)間、增加萃取次數(shù)及增加料液比，

3、有利于芝麻油的提取。亞臨界丁烷萃取芝麻油的適宜條件為:料液比1∶4/g·mL-1,萃取5次，萃取溫度50℃，萃取時(shí)間30 min，壓力0.8 MPa，此條件下芝麻油提取率可達(dá)95.60％。研究了亞臨界條件下丁烷萃取芝麻籽粒固-液的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)，假以芝麻籽顆粒近球形，芝麻籽粒固-液萃取有5個(gè)過程，根據(jù)這一物理模型和Fick第二定律，建立了亞臨界丁烷提取芝麻油的動(dòng)力學(xué)模型:Y=Y∞(1-e-kt)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該模型能很好擬合提取芝麻油的數(shù)據(jù)，正

4、確估算亞臨界提取芝麻油的得率。
　　電鏡觀察了芝麻籽粒萃取前后的形態(tài)，萃取前籽粒大小不一、厚薄不勻，呈不規(guī)整形態(tài)。5次萃取后芝麻籽粒變成尺寸大小更接近、多孔的形態(tài)，說明亞臨界條件下的流體有較好的破碎、孔化作用，提高了固-液接觸面積和提取率。
　　高溫亞臨界萃取對(duì)芝麻油和木酚素的選擇性一致。低溫亞臨界萃取對(duì)芝麻素和芝麻林素有更好的選擇性，萃取10 min時(shí)芝麻油中芝麻素和芝麻林素含量達(dá)到最高，提取率分別為92.12％、95.6

5、2％，所得芝麻油氧化誘導(dǎo)時(shí)間長，氧化穩(wěn)定性好。
　　三、利用單一亞臨界水萃取裝置可以分提芝麻籽粒中的脂溶物和水溶物。比較分提條件和影響因素后發(fā)現(xiàn)，亞臨界水提取芝麻素酚三糖苷得率高于超聲輔助提取法。亞臨界水提取水溶性木酚素的條件:水流速度5 L·h-1、料液比1∶40/g·mL-1、溫度120℃、時(shí)間15 min，壓力5 MPa，得到芝麻素酚三糖苷的含量為1.45 mg·g-1,提取率高達(dá)93.51％;亞臨界水提取脂溶性木酚素的條件

6、:水流速度5 L·h-1、料液比1∶40/g·mL-1、溫度160℃、時(shí)間20 min，壓力5 MPa，得到臘溶性木酚素的含量為4.11 mg·g-1,提取率高達(dá)80.59％。研究了亞臨界水提取芝麻素酚三糖苷的動(dòng)力學(xué)，傳質(zhì)模型為y=1.165e-0.078t，試驗(yàn)值與非線性回歸方程的擬合程度R2=0.9972,模型能很好的估算亞臨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譜儀新分析方法。該方法以甲醇(A)和水(

7、B)為流動(dòng)相進(jìn)行梯度洗脫，快速、準(zhǔn)確、簡便。實(shí)驗(yàn)分離及純化物用紫外分光光度儀和高效液相色譜儀定性、定量，確定為芝麻素酚三糖苷，純度大于98％并可用作標(biāo)準(zhǔn)品。
　　四、細(xì)辛素的轉(zhuǎn)化與制油工藝有關(guān)。冷榨、超臨界和亞臨界萃取芝麻油樣中均未檢測出細(xì)辛素;熱榨及水代法提取的芝麻油樣品中僅檢測出微量細(xì)辛素;制油工藝高溫和時(shí)間有利于芝麻素轉(zhuǎn)化為細(xì)辛素，但需要在酸性條件下才能完成轉(zhuǎn)化;冷榨芝麻油經(jīng)精煉后，原不含細(xì)辛素的芝麻油中細(xì)辛素含量顯著增加，

8、水化脫膠和活性白土脫色是細(xì)辛素含量增加的主要工段，且隨水化脫膠所用磷酸添加量及白土用量的增加，細(xì)辛素含量增加;精煉工藝中的堿煉脫酸、活性炭脫色、脫臭工段對(duì)細(xì)辛素的生成及含量沒有影響。
　　五、選用鹽酸-三氯化鐵為復(fù)合催化劑差向異構(gòu)芝麻素轉(zhuǎn)化細(xì)辛素。Fe3+的協(xié)同和增效作用，有效減少了單一鹽酸催化劑的用量，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5‰～5‰的三氯化鐵+鹽酸體積濃度10‰時(shí)，與單一使用體積分?jǐn)?shù)20％鹽酸的催化效果一致，復(fù)合催化劑的使用既可減少催化

9、劑用量，也可避免對(duì)細(xì)辛素類活性物的破壞。使用鹽酸-三氯化鐵催化芝麻素的異構(gòu)化，溫度需高于反應(yīng)體系的沸點(diǎn)，此溫度下反應(yīng)10 min，細(xì)辛素的轉(zhuǎn)化率即可達(dá)到最大。鹽酸-三氯化鐵協(xié)同催化機(jī)理研究表明:芝麻酚芐位的質(zhì)子在FeCl3作用下離去，使得其手性中心發(fā)生消旋，質(zhì)子更容易從上面與碳負(fù)離子結(jié)合，從而發(fā)生了手性翻轉(zhuǎn)得到細(xì)辛素。用半經(jīng)驗(yàn)的PM3量子化學(xué)方法計(jì)算得到，芝麻素的生成熱較細(xì)辛素高9.71 kJ·mol-1,芝麻素較細(xì)辛素穩(wěn)定。加入復(fù)合催

10、化劑后有效降低反應(yīng)體系的活化能，加快了芝麻素差向異構(gòu)化細(xì)辛素的過程。
　　六、酸性條件的精煉使芝麻油中芝麻木酚素及其衍生物等活性物增多，提高了其氧化穩(wěn)定性，也使其具有更優(yōu)異的清除自由基能力。使用2BS細(xì)胞和皮膚吸收方式觀察到，經(jīng)白土高溫脫色后（試樣AD-d、E-AD-d、BD-d、E-BD-d，參見附錄）的四種芝麻油在總抗氧化能力、降低MDA含量及SOD活力增強(qiáng)方面均高于空白對(duì)照組，其中，E-AD-d與E-BD-d均表現(xiàn)出了優(yōu)異于

11、對(duì)照組橄欖油的抗衰老及抗氧化能力，通過皮膚吸收或飼喂等途徑，芝麻油呈現(xiàn)較強(qiáng)的延緩細(xì)胞衰老能力。
　　芝麻木酚素及其衍生物混合物在試驗(yàn)鼠體內(nèi)的抗氧化性能，對(duì)D-半乳糖致衰老的實(shí)驗(yàn)鼠，芝麻酚、芝麻素及細(xì)辛素均表現(xiàn)出了較好的保護(hù)作用，冷榨工藝芝麻油中芝麻木酚素作用最強(qiáng)，解剖后觀察到試驗(yàn)鼠肝臟腫大受到抑制;高（120 mg·kg-1·d-1）、中（60 mg·kg-1·d-1）、低（30 mg·kg-1·d-1）劑量均能顯著抑制試驗(yàn)鼠肝臟

12、內(nèi)MDA含量的升高，LC組飼喂效果最顯著;LB組對(duì)提高試驗(yàn)鼠血液里和肝臟內(nèi)的GSH-PX活力能力最佳。
　　在Britton-Robison緩沖液中模擬生理?xiàng)l件(pH=7.4)，采用紫外吸收光譜法、圓二色(CD)光譜法、DNA熱變性法及粘度法，對(duì)芝麻酚、芝麻素及細(xì)辛素與小牛胸腺ctDNA相互作用機(jī)理進(jìn)行了探討。研究結(jié)果顯示，ctDNA能使芝麻酚、芝麻素及細(xì)辛素在290 nm處吸收峰產(chǎn)生減色效應(yīng)，且伴隨輕微的紅移現(xiàn)象，ctDNA濃度

13、越大，減色效應(yīng)越明顯，芝麻酚、芝麻素及細(xì)辛素與ctDNA的結(jié)合常數(shù)分別為2.65×104、4.91×104、7.33×104 M-1;三種活性物均能使ctDNA的正CD帶(276 nm)增加，負(fù)CD帶(246 nm)發(fā)生輕微的減小，濃度越大譜帶變化越明顯;三種活性物存在情況下，ctDNA熔點(diǎn)分別增加了1.75℃、2.51℃和6.63℃，ctDNA粘度也都有所增加。
　　綜合光譜學(xué)和粘度實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，三種活性物與DNA以經(jīng)典的嵌插方式