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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法優(yōu)化山楂籽黃酮超聲波輔助提取工藝
- 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：
- 山楂籽是山楂工業(yè)的重要副產(chǎn)品，其中富含潛在的促進(jìn)健康的黃酮類化合物。本文運(yùn)用響應(yīng)面試驗(yàn)對(duì)超聲波輔助提取山楂籽總黃酮的條件進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)使用 PB設(shè)計(jì)和BB設(shè)計(jì)獲得各重要的變量和水平。使用響應(yīng)面研究法，優(yōu)化出重要參數(shù)的最佳水平，在最佳條件下，黃酮的產(chǎn)量是傳統(tǒng)回流提取的1.32倍。
- 詳細(xì)介紹：
- 山楂在薔薇科植物的家庭中是一種常見(jiàn)的山楂屬植物，多分布于北半球，主要在中國(guó)、歐洲及北美等地。目前為止，已經(jīng)有超過(guò)1000種這種屬類植物被發(fā)現(xiàn)并命名。山楂在中國(guó)作為水果被普遍種植，新鮮的山楂被加工成果汁或制成罐裝產(chǎn)品。山楂中含有大量生物活性物質(zhì)，其中最重要和最有效的成分是黃酮類化合物。據(jù)估計(jì)人類每日的黃酮類化合物攝取量高達(dá)1克。而且黃酮類化合物的攝入高低一直與冠心病死亡率承負(fù)相關(guān)。現(xiàn)已研究證明黃酮類化合物具有抗氧化性和自由基清除特性等生物特定。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了山楂葉及山楂水果中提取的黃酮類化合物組成及其抗氧化性研究。山楂籽是一種重要山楂加工工業(yè)的副產(chǎn)品，許多研究表明：有研究表明山楂籽中含有豐富的黃酮類物質(zhì)，是開(kāi)發(fā)黃酮的優(yōu)質(zhì)資源。山楂籽中黃酮品質(zhì)優(yōu)良，具有明顯而良好的調(diào)血脂保健功能。因此，從山楂籽中提取黃酮類化合物并進(jìn)一步研制開(kāi)發(fā)成天然藥物和食品添加劑，可充分發(fā)揮我國(guó)山楂籽的資源優(yōu)勢(shì)，提高山楂的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而，據(jù)我們所知，只有有限的文獻(xiàn)記載了從山楂籽中提取黃酮類化合物，因此，有必要建立一種更有效、可靠的山楂籽黃酮類化合物提取方法。 幾個(gè)常規(guī)提取技術(shù)（如加熱、沸騰、回流和索氏提取等）已被用于從植物原料中提取黃酮類化合物。但這種方法均存在一定缺點(diǎn)，它需要消耗的大量的溶劑和耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。為了尋求更大規(guī)模的、對(duì)環(huán)境更友好的方法，減少有機(jī)溶劑用量，縮短萃取時(shí)間，提高提取率，開(kāi)發(fā)一些新型的萃取技術(shù)，其中酶法提取、微波萃取、超臨界流體萃取、加速溶劑萃取已經(jīng)成為從植物材料中提取黃酮類化合物的有效方法。在這些技術(shù)之中，與其它提取技術(shù)相比，如微波萃取和超臨界流體萃取技術(shù)是一種廉價(jià)、高效的選擇，并且它的運(yùn)行更加容易操作。超聲萃取獲取黃酮類化合物的主要原因是通過(guò)在溶劑的超聲波產(chǎn)生的影響，超聲波能產(chǎn)生力學(xué)效應(yīng)，允許滲透進(jìn)更大的樣品基體溶劑，增加接觸表面之間的固體和液體間隙，加快提取速度和節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到快速、高效提取目的。 因此，本文利用超聲輔助技術(shù)從山楂籽中提取黃酮類化合物方面進(jìn)行系統(tǒng)研究分析，對(duì)運(yùn)行參數(shù)通過(guò)響應(yīng)面研究法進(jìn)行了PB設(shè)計(jì)和BB設(shè)計(jì)，提升山楂籽黃酮類化合物提取技術(shù)，充分利用山楂加工廢棄物（山楂籽）開(kāi)發(fā)功能食品基料。以其為山楂籽綜合利用及加工過(guò)程的環(huán)境污染問(wèn)題提供一條有效的解決途徑。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 常規(guī)提取技術(shù)已被用于從植物原料中提取黃酮類化合物。但這種方法均存在一定缺點(diǎn)，它需要消耗的大量的溶劑和耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。目前黃酮類提取方法的研究已有很大進(jìn)展。因此，本研究嘗試將超聲輔助提取技術(shù)應(yīng)用于山楂籽黃酮類化合物提取中，對(duì)運(yùn)行參數(shù)通過(guò)響應(yīng)面研究法進(jìn)行了PB設(shè)計(jì)和BB設(shè)計(jì)，提升山楂籽黃酮類化合物提取技術(shù)，以其為山楂籽綜合利用及加工過(guò)程的環(huán)境污染問(wèn)題提供一條有效的解決途徑。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1、采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)山楂籽黃酮超聲波輔助提取工藝條件進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，不僅快速有效，而且科學(xué)合理、結(jié)果準(zhǔn)確可靠。2、將超聲提取技術(shù)成功應(yīng)用于山楂籽黃酮類化合物提取，大大節(jié)約了溶劑用量、提取時(shí)間，顯著提高了山楂籽黃酮提取率，證實(shí)了超聲提取技術(shù)能有應(yīng)用于山楂籽黃酮提取中。3、將低碳生產(chǎn)與提高產(chǎn)品附加值有效結(jié)合，解決功能性食品開(kāi)發(fā)原料短缺問(wèn)題，也極大提高山楂加工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，提高果農(nóng)收入，促進(jìn)社會(huì)建設(shè)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 隨著我國(guó)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，山楂種植業(yè)得到快速發(fā)展。全國(guó)山楂年產(chǎn)量100萬(wàn)噸左右，僅山東省年產(chǎn)量18.6萬(wàn)噸。每年約有近40萬(wàn)噸的山楂籽成為工業(yè)廢料，不僅造成了資源的浪費(fèi)，還嚴(yán)重污染了環(huán)境。研究表明山楂籽中含有豐富的黃酮類物質(zhì)，且品質(zhì)優(yōu)良，是開(kāi)發(fā)黃酮的優(yōu)質(zhì)資源。因此，從山楂籽中提取黃酮類化合物并進(jìn)一步研制開(kāi)發(fā)成天然藥物和食品添加劑，可充分發(fā)揮我國(guó)山楂籽的資源優(yōu)勢(shì)，提高山楂的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 山楂籽是山楂工業(yè)的重要副產(chǎn)品，其中富含潛在的促進(jìn)健康的黃酮類化合物。本文運(yùn)用響應(yīng)面試驗(yàn)對(duì)超聲波輔助提取山楂籽總黃酮的條件進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)使用 PB設(shè)計(jì)和BB設(shè)計(jì)獲得各重要的變量和水平。建立了一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)表示各個(gè)變量及其相互作用的影響，相關(guān)系數(shù)（R2=91.6%）表明了黃酮產(chǎn)量的實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值的高度吻和。使用響應(yīng)面研究法，優(yōu)化出重要參數(shù)的最佳水平：超聲溫度65℃，超聲時(shí)間37min，提取溫度91℃，提取時(shí)間為1.5 h，固液比1:18，乙醇濃度72％。在最佳條件下，黃酮超聲輔助提取率達(dá)到了91.7%，黃酮的產(chǎn)量為16.45±0.02 mg/g (p<0.05)，是傳統(tǒng)回流提取的1.32倍。
獲獎(jiǎng)情況
- Ultrasonics Sonochemistry （IF2.93）雜志審稿中，現(xiàn)在正在提交修改版。
鑒定結(jié)果
- 該研究為進(jìn)一步研制開(kāi)發(fā)成天然藥物和食品添加劑提供良好原料和技術(shù)支持。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理、實(shí)驗(yàn)方法先進(jìn)、數(shù)據(jù)充實(shí)、可靠，書寫規(guī)范，研究結(jié)果具有一定創(chuàng)新。
參考文獻(xiàn)
- 山楂籽是山楂工業(yè)的重要副產(chǎn)品，其中富含潛在的促進(jìn)健康的黃酮類化合物。本文運(yùn)用響應(yīng)面試驗(yàn)對(duì)超聲波輔助提取山楂籽總黃酮的條件進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)使用 PB設(shè)計(jì)和BB設(shè)計(jì)獲得各重要的變量和水平。在提取黃酮的產(chǎn)量方面，建立了一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)表示各個(gè)變量和它們相互作用的影響，相關(guān)系數(shù)（R2=91.6%）表明了黃酮產(chǎn)量的實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值的高度吻和。使用響應(yīng)面研究法，決定了重要參數(shù)的最佳水平：超聲溫度65℃，超聲時(shí)間37min，提取溫度91℃，提取時(shí)間為1.5 h，固液比1:18，乙醇濃度72％。在最佳條件下，黃酮超聲輔助提取率達(dá)到了91.7%，黃酮的產(chǎn)量為16.45±0.02 mg/g (p<0.05)，是傳統(tǒng)回流提取的1.32倍。 文獻(xiàn)查詢網(wǎng)址及登錄密碼如下： Your username is: avilamycin Your password is: chuanhe5675
同類課題研究水平概述
- 山楂樹(shù)是我國(guó)特有的果樹(shù)之一，適宜性強(qiáng)，具有凈化空氣、防止水土流失的等作用，是良好的園林觀賞和城市工礦區(qū)綠化樹(shù)種。山楂果實(shí)含有多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和功效成分，決定了它具有開(kāi)胃消食、健脾化積、增強(qiáng)食欲、抗癌、防癌、增強(qiáng)心肌收縮力、防止冠心病、抗衰老、抗氧化、有效持久的降血壓、降膽固醇、舒張心臟冠狀動(dòng)脈等作用。我國(guó)山楂種植面積發(fā)展很快，總產(chǎn)量達(dá)100萬(wàn)噸，約占水果總產(chǎn)量的1%，僅山東省年產(chǎn)量18.6萬(wàn)噸。每年至少有近40萬(wàn)噸的山楂籽作為廢棄物處理，不僅造成了資源的浪費(fèi)，還嚴(yán)重污染了環(huán)境。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展帶來(lái)的大氣污染與生態(tài)環(huán)境的惡化，物資相對(duì)豐富和人民生活水平的提高，但同時(shí)又嚴(yán)重背離科學(xué)飲食原則而引發(fā)的營(yíng)養(yǎng)失衡，生活舒適程度改善伴隨著體育運(yùn)動(dòng)量的減少，加上生活節(jié)奏加快和心理壓力增大而導(dǎo)致的心理衛(wèi)生失調(diào):所有這些因素共同作用的結(jié)果，患富貴?。ǜ哐Y、肥胖癥、糖尿?。?、心血管病和癌癥的人數(shù)的比例在我國(guó)逐年攀升。黃酮化合物具有明顯而良好的抗氧化、調(diào)血脂、抗癌、預(yù)防心腦血管等生物功能。研究表明山楂籽中含有豐富的黃酮類物質(zhì)，且品質(zhì)優(yōu)良，是開(kāi)發(fā)黃酮的優(yōu)質(zhì)資源。因此，從山楂籽中提取黃酮類化合物并進(jìn)一步研制開(kāi)發(fā)成天然藥物和食品添加劑提供提供良好原料及技術(shù)支持，可充分發(fā)揮我國(guó)山楂籽的資源優(yōu)勢(shì)，提高山楂的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。不但降低山楂的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也污染了環(huán)境。 近年來(lái)，超聲波輔助提取技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于提取各種生物活性成分。低頻高能超聲波作為一種輔助提取技術(shù)具有增加提取率，加快提取速度和節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)。目前黃酮類提取方法的研究已有很大進(jìn)展。因此，本研究嘗試將超聲輔助提取技術(shù)應(yīng)用于山楂籽黃酮類化合物提取中，提升山楂籽黃酮類化合物提取技術(shù)，以其為山楂籽綜合利用及加工過(guò)程的環(huán)境污染問(wèn)題提供一條有效的解決途徑。以其為山楂的精深加工奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)，提高了山楂的經(jīng)濟(jì)效益，增加農(nóng)民收入，提供大量就業(yè)機(jī)會(huì)，推進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)和諧社會(huì)的建設(shè)。
