丁香油的超臨界CO-,2-萃取及在果蔬保鮮中的應(yīng)用研究.pdf

1、丁香(Eugenia caryophyllata Thunb.)的干燥花蕾是我國(guó)傳統(tǒng)的調(diào)味品和中草藥,近年來(lái)又發(fā)現(xiàn)丁香油具有較強(qiáng)的殺蟲(chóng)、防腐保鮮作用.丁香油的傳統(tǒng)提取方法為水蒸氣蒸餾和有機(jī)溶劑提取等,近年來(lái)新興的超臨界CO<,2>萃取技術(shù)被認(rèn)為是提取天然植物揮發(fā)油的高效潔凈工藝.本課題的主要目的是深入研究超臨界CO<,2>萃取丁香油工藝,比較其與傳統(tǒng)提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)；同時(shí)通過(guò)對(duì)超臨界流體萃取過(guò)程中的傳質(zhì)模型與數(shù)學(xué)模擬,以及測(cè)定丁香油中主

2、要成分在超臨界CO<,2>中的溶解度與關(guān)聯(lián)等基礎(chǔ)研究,為今后的工程放大提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo). 本文還首次研究了丁香油對(duì)果蔬主要采后病原菌的抑制效果及對(duì)青椒等果蔬的防腐保鮮效果與機(jī)理,該研究為開(kāi)發(fā)果蔬采后天然防腐保鮮劑提供基礎(chǔ),對(duì)其在食品防腐保鮮中的應(yīng)用具有重要的社會(huì)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值. 本課題首先以丁香收油率和主要成分丁香酚在萃取物中的含量為目標(biāo)函數(shù),采用正交試驗(yàn)及延伸試驗(yàn)研究了壓力、溫度、粒度、時(shí)間等因素對(duì)萃取效果

3、的影響,從而確定出丁香油的適宜萃取條件.研究表明在萃取溫度和壓力分別為50℃和10-15MPa的條件下,丁香收油率為17.67﹪～20.16﹪.本文還采用GC和GC/MS分析方法,比較了超臨界CO<,2>萃取與傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾等方法對(duì)丁香收油率和油的化學(xué)成分等的影響.收油率是水蒸氣蒸餾和水中蒸餾的兩倍左右.通過(guò)GC/MS共鑒定出丁香油中的23種成分,超臨界萃取所得丁香油中丁香酚、乙酰丁香酚、β-石竹烯相對(duì)含量占90﹪以上,其中丁香酚和乙

4、酰丁香酚的含量分別為58.8﹪和19.6﹪.超臨界二氧化碳萃取丁香油沒(méi)有溶劑殘留,萃取時(shí)間短,收油率高,較傳統(tǒng)方法具有明顯的優(yōu)勢(shì). 在對(duì)超臨界流體萃取過(guò)程的研究中,根據(jù)質(zhì)量平衡建立了丁香油萃取過(guò)程的集總參數(shù)法模型,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)方程進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化,利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出主要參數(shù),模型的計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值的平均相對(duì)誤差在6.88～57.78﹪之間. 利用動(dòng)態(tài)法測(cè)定了不同壓力(10-30MPa)、溫度(313-333K)下丁香酚

5、、乙酰丁香酚、β-石竹烯在SC-CO<,2>中的溶解度.在實(shí)驗(yàn)條件下,丁香酚在SC-CO<,2>中的溶解度(摩爾分?jǐn)?shù))為0.0002-0.0580；乙酰丁香酚在SC-CO<,2>中的溶解度(摩爾分?jǐn)?shù))為0.00018-0.07030:β-石竹烯在St-CO<,2>中的溶解度(摩爾分?jǐn)?shù))為0.00034-0.07096.而后分別利用lny<,2>與壓力P的非線性關(guān)系方程、Chrastil方程、Chmstil改進(jìn)方程(Adachi、de V

6、alle)對(duì)丁香酚、乙酰丁香酚、β-石竹烯在SC-CO<,2>中的溶解度進(jìn)行了關(guān)聯(lián).關(guān)聯(lián)的AARD平均值在2.91﹪～5.74﹪之間, 表明上述關(guān)聯(lián)方程對(duì)本測(cè)量系統(tǒng)的適用性. 本文還利用超臨界CO<,2>萃取丁香油的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得了丁香油在SC-CO<,2>中的溶解度,并分別用Chrastil方程及其兩個(gè)修正方程對(duì)溶解度數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián).在30-60℃和10-30MPa的條件下,丁香油在SC-CO<,2>溶解度為0.0015-0.10

7、85g/ml. Chrastil方程、Adachi和deel Valle修正方程關(guān)聯(lián)后的AARD值分別為8.06﹪、6.69﹪、7.06﹪. 根據(jù)柯赫氏法則,鑒定分離出廣泛致病于多種果蔬的6種葡萄主要致病菌、3種冬棗主要致病菌.采用帶毒介質(zhì)培養(yǎng)法與孢子萌發(fā)法研究了丁香油對(duì)分離鑒定出的果蔬主要致病菌的抑制效果,并比較了不同提取方式對(duì)丁香精油的抑菌效應(yīng)的影響.結(jié)果表明,丁香油對(duì)灰霉菌、鏈格孢、漿孢、青霉的最小抑菌濃度均為2.

8、5μL/mL,最小殺菌濃度分別為5.0、5.0、5.0和2.5μl/mL.水蒸汽蒸餾丁香油抑菌效果最好,超臨界萃取(40℃、30MPa)丁香油次之,水中蒸餾丁香油最差.丁香酚和乙?；∠惴訉?duì)灰霉菌和青霉菌均具有較強(qiáng)的抑制作用.350μl/L的丁香酚和乙?；∠惴泳赏耆种苹颐咕颓嗝咕纳L(zhǎng).乙酰丁香酚的抑菌活性大于丁香酚,β-石竹烯對(duì)灰霉菌和青霉沒(méi)有抑制效應(yīng),但β-石竹烯對(duì)丁香酚和乙酰丁香酚的抑菌活性沒(méi)有影響. 采用三種用量

9、的丁香油(0.5mL、1.0mL和1.5 mL)在冷藏條件下對(duì)薄膜包裝中的青椒(0.75kg)進(jìn)行熏蒸,測(cè)定了丁香油熏蒸對(duì)青椒果實(shí)腐爛率和主要生理生化指標(biāo)的影響.結(jié)果表明,丁香油熏蒸處理能夠有效的抑制青椒貯藏過(guò)程中的腐爛,10℃貯藏60天后1.0ml的丁香油熏蒸處理的青椒腐爛率比對(duì)照降低15﹪. 丁香油處理還能夠減緩青椒營(yíng)養(yǎng)成分的下降.丁香油熏蒸處理能夠刺激青椒果實(shí)抗病性系統(tǒng)活性的提高,誘導(dǎo)采后青椒果實(shí)中PAL活性和酚類(lèi)物質(zhì)含量