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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 響應(yīng)曲面法優(yōu)化紅菜苔多酚提取工藝的研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 本研究利用中心組合設(shè)計(jì)研究提取的溫度、時(shí)間、乙醇濃度和液固比這4個(gè)因素對(duì)紅菜苔葉和莖皮中多酚得率的影響，構(gòu)建具有良好預(yù)測(cè)性能的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)響應(yīng)曲面分析法確定紅菜苔莖皮和葉中多酚最優(yōu)提取工藝條件。并根據(jù)優(yōu)化過(guò)的工藝參數(shù)，重復(fù)試驗(yàn)3次，所得試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值相差只有1.027 ％，為充分開發(fā)利用紅菜苔莖皮和葉這一豐富的生物資源提供參考。
- 詳細(xì)介紹：
- 響應(yīng)曲法是一種將統(tǒng)計(jì)學(xué)與數(shù)學(xué)相結(jié)合的試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)。響應(yīng)曲面法不僅建立連續(xù)變量的曲面模型,而且可對(duì)多個(gè)影響因子及其交互作用進(jìn)行評(píng)價(jià)。與傳統(tǒng)的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)相比，響應(yīng)面法更多地體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)在生物工程方面的運(yùn)用，更為全面有效且合理，偏差較小，可信度較高。本研究利用中心組合設(shè)計(jì)研究提取的溫度、時(shí)間、乙醇濃度和液固比這4個(gè)因素對(duì)紅菜苔葉和莖皮中多酚得率的影響，構(gòu)建具有良好預(yù)測(cè)性能的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)響應(yīng)曲面分析法確定紅菜苔莖皮和葉中多酚最優(yōu)提取工藝條件。試驗(yàn)結(jié)果表明，提取溫度、乙醇濃度和液固比對(duì)紅菜苔葉和莖皮中多酚得率有極顯著的影響(P<0.01)；二次方模型為本研究的最適模型；最優(yōu)提取條件為：提取溫度59.68 ℃，提取時(shí)間2.67 h，乙醇濃度64.60 %，液固比53.57:1，最優(yōu)提取量是1.5293 mg/g。并根據(jù)優(yōu)化過(guò)的工藝參數(shù)，重復(fù)試驗(yàn)3次，所得試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值相差只有1.027 ％，證明用響應(yīng)曲面法優(yōu)化得來(lái)的紅菜苔多酚提取工藝是比較準(zhǔn)確可靠的。本作品以節(jié)約資源、充分開發(fā)利用我國(guó)豐富的紅菜苔天然資源為理念，采用更為先進(jìn)合理的科學(xué)方法來(lái)優(yōu)化紅菜苔多酚的提取工藝，不僅符合我國(guó)資源的可持續(xù)發(fā)展觀,還對(duì)將紅菜苔這一豐富的蔬菜資源變成輕工原料，提高相關(guān)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的:優(yōu)化紅菜苔多酚的提取工藝，為充分開發(fā)利用我國(guó)豐富的紅菜苔資源提供參考。 基本思路：試驗(yàn)樣品采集與預(yù)處理后，按照Design-Expert軟件中的中心組合設(shè)計(jì)模塊設(shè)計(jì)試驗(yàn)中設(shè)置的不同提取條件提取多酚，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)定多酚含量與構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Design Expert軟件進(jìn)行多元回歸及方差分析，并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化與驗(yàn)證，從而得出結(jié)論。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本作品采用乙醇溶劑提取紅菜苔多酚和Folin-Ciocalteau試劑）測(cè)定紅菜苔的總多酚含量等科學(xué)方法。并采用響應(yīng)面法這一先進(jìn)的設(shè)計(jì)試驗(yàn)，優(yōu)化紅菜苔莖皮和葉多酚的提取工藝。獨(dú)特處：一是運(yùn)用響應(yīng)曲面法從通常被人們廢棄的紅菜苔莖皮和葉中提取有多種用途的多酚，并對(duì)提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，同樣的研究未見報(bào)道；二是作品的研究結(jié)論明確，可操作性強(qiáng)，研究結(jié)果有較好的應(yīng)用前景。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本作品的研究結(jié)果如果得以推廣應(yīng)用，不僅可以有效解決因紅菜苔莖皮和葉廢棄所造成的環(huán)境負(fù)擔(dān)，而且還可將紅菜苔這一豐富的蔬菜資源變成輕工原料，提高相關(guān)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本研究利用中心組合設(shè)計(jì)研究提取的溫度、時(shí)間、乙醇濃度和液固比這4個(gè)因素對(duì)紅菜苔葉和莖皮中多酚得率的影響，構(gòu)建具有良好預(yù)測(cè)性能的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)響應(yīng)曲面分析法確定紅菜苔莖皮和葉中多酚最優(yōu)提取工藝條件。試驗(yàn)結(jié)果表明，提取溫度、乙醇濃度和液固比對(duì)紅菜苔葉和莖皮中多酚得率有極顯著的影響(P<0.01)；二次方模型為本研究的最適模型；最優(yōu)提取條件為：提取溫度59.68 ℃，提取時(shí)間2.67 h，乙醇濃度64.60 %，液固比53.57:1，最優(yōu)提取量是1.5293 mg/g。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- [1]章艷.紫菜苔色表的提取工藝研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2010，（5）：50～51. [2]孫建霞，孫愛東，白衛(wèi)濱.蘋果多酚的功能性質(zhì)及應(yīng)用研究[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)，2004，（10）：38～39. [3]寧立江，狄瑩，石碧.植物多酚與利用的意義及發(fā)展趨勢(shì)[J].化學(xué)進(jìn)展，2000，12（2）：162～163. [4]邵芳芳，尹衛(wèi)平，梁菊.重要的植樹多酚及其抗氧化性能的研究概況[J].西北藥學(xué)雜志，2010，25（1）：66～67. [5]李南薇，詹金廣，陳少航.茶多酚分離提取和應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，,1（4）：8～10. [6]楊立軍.葡萄多酚的研究現(xiàn)狀[J].海峽藥學(xué)，2009,21（6）：103～104. [7]沈維治，廖森泰，劉吉平，鄒宇曉.植物多酚抑菌作用的研究進(jìn)展[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2009，21：282～285. [8]書，包海蓉，齊知耕. 桑椹果渣中總多酚的不同提取方法比較研究. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)2010，(15)：106～108. [9]李囡囡，賈倩，杜海紅，等. Folin比色法測(cè)定鹿銜草提取物中總多酚的含量[J].長(zhǎng)治醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，24（1）：8～9. [10]張楠，孫長(zhǎng)虹，季民.響應(yīng)曲面法研究蓖齒眼子菜克藻效應(yīng)的環(huán)境因子[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2010，30（4）：483～484.
同類課題研究水平概述
- 植物多酚最早是于1796年,Seguin首次提出“tannin”一詞。1920年，K.Freudenberg提出了植物多酚的科學(xué)分類方法，即根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，將植物多酚分為水解單寧（棓酸酯類多酚）和縮合單寧（黃烷醇多酚或原花色素）。1962年Bate Smith定義了“tannin”為相對(duì)分子量500-3000的能沉淀生物堿、明膠及蛋白質(zhì)的水溶性酚類化合物。1981年Haslam在單寧的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提出了“plant polyphenols”這一術(shù)語(yǔ)，它包括了單寧和單寧有生源關(guān)系的化合物。隨著植物多酚研究的深入，植物多酚在醫(yī)學(xué)、食品、制革工業(yè)、日用化工等方面都表現(xiàn)出了越來(lái)越重要的作用。多年以來(lái)，人們一直加入抗氧化劑來(lái)防止食品腐敗。而酚類衍生物是抗氧化劑中重要的一類物質(zhì)。開發(fā)植物多酚在國(guó)際上非常熱門，已開發(fā)出林林總總的產(chǎn)品，如茶多酚、葡多酚、蘋果多酚、柑橘多酚、可可豆多酚等。 目前，在紅菜苔多酚提取方面還沒(méi)有看到相關(guān)報(bào)道，但有不少關(guān)于紅菜苔色素的研究，如孫雨安等人采用提取工藝對(duì)食用紫色菜苔色素進(jìn)了研究，并對(duì)色素在不同酸度、溫度、光照等條件下的穩(wěn)定性進(jìn)行了探討；又如章艷通過(guò)正交試驗(yàn)分析溫度、時(shí)間、固液比、微波火力大小等因素對(duì)其色素提取的影響，得出最佳工藝條件；李燕等人用響應(yīng)曲面法優(yōu)化超聲輔助提取蘆薈凝膠多糖的工藝。 紅菜苔的莖皮和葉片中富含植物多酚，采用適當(dāng)?shù)墓に?，提取紅菜苔莖皮和葉片中的多酚，對(duì)于充分開發(fā)利用紅菜苔，具有重要的意義。
