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花生芽茎白藜芦醇的酶解辅助提取工艺

更新时间:2016-07-05

白藜芦醇(Resveratrol)亦称芪三酚,是一种天然多酚类物质,有抗氧化、防癌、抑菌、抗炎症、抗衰老、保护心血管等生理作用[1-4],受到各国学者的广泛关注。早期白藜芦醇的提取主要是以虎杖[5-6]、葡萄[7-9]、桑葚[10]等植物为材料。1997年,美国内华达州拉斯维加斯的美国化学学会会议上首次报道发现食用花生中含有白藜芦醇[11],并引发了以花生为材料制取白藜芦醇的新热潮。花生果仁、果壳、红衣[12]及其根、茎、叶[13-17]和芽[18]等部位中均可提取白藜芦醇。据有关研究表明:花生发芽5 d后,蛋白质逐渐降解为肽和氨基酸,糖及纤维素含量显著增加,脂肪含量降低,具有重要生理功能的白藜芦醇含量迅速増加,是未发芽花生含量的5倍以上[19]。杨振等利用三维荧光法直接测定花生芽不同部位白藜芦醇的含量,结果表明花生芽不同部位白藜芦醇的含量有明显不同,以花生芽茎中白藜芦醇的含量最高[20]。本实验以花生芽茎为实验材料,采用酶法辅助有机溶剂提取法通过单因素试验和响应面优化试验对酶解温度、酶用量、酶解时间等因素进行研究,并分析各因素的变化规律,以期获得酶法辅助乙醇提取白藜芦醇的优化工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料:花生米,蚌埠市超市售。

本文将基于图像处理的思想引入到滚动轴承的故障特征提取中来,提出基于SNMF-SVDD的滚动轴承复合故障诊断.首先对滚动轴承的3种复合故障信号进行双谱分析,得到3种运行状态下的双谱时频图像.对时频图像进行SNMF进行分解,得到双谱时频图像的稀疏系数矩阵作为SVDD的训练及测试特征向量.通过实验验证了所述方法具有较高的分类精度.此外,为突出SNMF在双谱时频图像特征提取中的优越性,对比了基于NMF-SVDD的分类结果.结果证明所述方法具有高的分类精度.

试剂:白藜芦醇标准品,分析标准品 ≥98%,阿拉丁;无水乙醇,柠檬酸钠,柠檬酸均为分析纯;纤维素酶(10000 U/g),湖南新鸿雁生物工程有限公司。

1.2 仪器与设备

BS224S型电子分析天平,北京赛多利斯仪器系统有限公司;XHF-D高速分散器,宁波新芝生物科技股份有限公司;数显恒温水浴锅,江苏金坛市荣华仪器制造有限公司;高速冷冻离心机,上海菁华科技仪器有限公司;SHB-Ⅲ循环水式真空泵,巩义市予华仪器有限公司;TU-1901型双光束紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司。

1.3 实验方法

1.3.1 花生催芽

花生米用自来水浸泡12 h,利用自制多孔发芽瓶避光、通风处催芽,催芽期间每隔6-8 h用水将花生米自上而下淋洗一遍,以防花生发霉变坏。一周以后,待花生芽茎长至5-7 cm时,取下芽茎,冲洗,擦干表面水分备用。

1.3.2 白藜芦醇的提取

准确称取花生芽茎2.0 g于100 mL锥形瓶中,加入20 mL蒸馏水,用高速匀浆机在9500 r/min下匀浆36 s。加入适量纤维素酶,酶解后再加入80 mL 60%的乙醇溶液,在60 ℃下提取2 h[21],抽滤、离心去沉后取上清液10 mL待测。

1.3.3 白藜芦醇的提取量测定

对于教师而言,要和学生打成一片、亲密无间,要了解他们的喜怒哀乐,观察学生的能力差异,弄清每个学生的个性特长,这是优秀教师的重要标志。

1.3.3.1 白藜芦醇标准曲线的绘制

1.2.1 发挥了财政农发资金的杠杆作用和乘数效应。全市立项“创投”项目通过财政补助或贴息投入的方式,只需约财政资金2.82亿元,撬动比例约为1∶5,发挥了乘数效应。

准确称取白藜芦醇标准品5.0 mg,用60%的乙醇溶液溶解定容于25 mL容量瓶中,得到浓度为200 μg/mL的白藜芦醇母液。精密吸取母液,配制浓度分别为0.0000、0.9600、1.9200、2.8800、3.8400 μg/mL的白藜芦醇标准液,于305 nm处测定吸光度值[22],得回归线性方程为Y=0.1342X-0.0350 (R2=0.9995),线性范围为0.52-6.39 μg/mL。在此范围内,白藜芦醇提取量与吸光度值成正相关。

1.3.3.2 待测液中白藜芦醇提取量的测定

取待测液于305 nm处测定吸光度值,由回归线性方程得出白藜芦醇浓度,并通过以下公式计算白藜芦醇提取量。

白藜芦醇提取量(μg/g)=C×V×n/W

式中C表示白藜芦醇质量浓度(μg/mL),V表示白藜芦醇溶液体积(mL),n表示稀释倍数,W表示花生芽茎鲜重质量(g)。

由图4可知,酶解温度为 55 ℃,固定酶解时间,花生芽茎中白藜芦醇的提取量随着纤维素酶用量的增加先增加后减小;固定酶用量,花生芽茎中白藜芦醇的提取量随着酶解时间的增加而增大。由图5可知,酶用量为3.12 mg/g,固定酶解温度,随着酶解时间的延长白藜芦醇的提取量逐渐增大;固定酶解时间,白藜芦醇的提取量随着酶解温度的升高呈现出先增大后减小的趋势。由图6可知,酶解时间为 65 min,固定酶解温度,花生芽茎中白藜芦醇的提取量随纤维素酶量的增大,呈现出减小的趋势;而当酶量固定,白藜芦醇的提取量随温度增加而呈现出先增大后减小的趋势[25]

楚神话不仅是楚国古代文学的主要内容之一,也是重要的古代文化遗产。作为一种文化现象,楚的神话不是孤立存在的,从微观角度看,它有自己的文化体系特征。从宏观上看,它具有广泛而深刻的文化背景,楚的神话是祖先留下的宝贵精神财富,其中大多数原始神话都充满了悲剧色彩,主要体现在人与自然和社会生活环境的悲剧中。但是,却还有着一种积极进取、崇尚道德、修身崇德、兼济天下、抑制情感和道德伦理的文化特征,不仅激发了先民的精神力量,而且使得中华文明的精神得到继承跟发扬。

1.3.4.1 酶解温度对白藜芦醇提取的影响

在纤维素酶用量4 mg/g,pH值5条件下,分别置于45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃温度下酶解60 min。考察酶解温度对白藜芦醇提取的影响。

1.3.4.2 酶解时间对白藜芦醇提取的影响

在纤维素酶用量4 mg/g,60 ℃,pH值5条件下,分别水解55、60、65、70、75、80 min。考察酶解时间对白藜芦醇提取的影响。

由图1可知,在酶解温度60 ℃以下时,白藜芦醇提取量随着温度的增加而变大,当酶解温度达到60 ℃时达到最大平均提取量147.914 μg/g。当温度过高时超过了该纤维素酶的最适温度,细胞破碎效果变差,导致白藜芦醇的提取量降低。所以,选择60 ℃为酶解温度变量零水平。

在纤维素酶用量分别为2、3、4、5、6 mg/g,60 ℃,pH值5条件下水解60 min。考察酶用量对白藜芦醇提取的影响。

[5]李胜华,伍贤进.超声波法提取虎杖中白藜芦醇的优化工艺研究[J].食品工业科技,2008,29(7):162-164.

试验在单因素实验结果的基础上,采用Box-Behnken设计,以白藜芦醇提取量为响应值,分别以酶解时间、酶用量、酶解温度对应三个独立变量。设计了3因素3水平的响应面分析试验。中心点处处理5次,其他处理1次。试验的因素水平编码见表1。

表1 响应面分析因子及水平表

水平编码因素 酶解时间/min(A) 酶用量/mg·g-1(B) 酶解温度/℃(C) -155350060460+165570

2 结果与分析

2.1 不同单因素对白藜芦醇提取量的影响

2.1.1 酶解温度对白藜芦醇提取的影响

在1.3.4.1节条件下,酶解温度对花生芽茎中白藜芦醇提取量的影响如图1所示。

图1 酶解温度对白藜芦醇提取量的影响

1.3.4.3 酶用量对白藜芦醇提取的影响

2.1.2 酶解时间对白藜芦醇提取的影响

在1.3.4.2节条件下,酶解时间对花生芽茎中白藜芦醇提取量的影响如图2所示。

图2 酶解时间对白藜芦醇提取量的影响

由图2可知,酶解开始时白藜芦醇提取量在逐渐增大,当酶解到60 min时,所测得白藜芦醇提取量达到最大,随着酶解时间的延长,白藜芦醇提取量逐渐降低。钱时权等[23]在利用纤维素酶提取山葡萄渣中白藜芦醇时也出现过此现象,原因可能如他所述:因酶解时间延长导致酶解效果不理想所致。因此,选择60 min为酶解时间变量零水平。

苍峄铁矿的重要特点之一是具有明显的层控性。苍峄铁矿带产有多层矿层,连续性较好的有3层,这些矿层无一例外地处于新太古代泰山岩群山草峪组变质岩系,层位控制非常明显[7-8]。该套地层变质程度较深,岩性较为单一,主要为(黑云)角闪变粒岩、角闪岩、角闪片岩及磁铁石英岩,含矿建造主要为条带状磁铁石英岩、磁铁角闪岩及角闪磁铁石英岩。矿床矿体整体产状与地层产状相同或基本一致。含矿建造内主要特点是条带较发育,条带主要由石英和磁铁矿微细颗粒相间排列组成,条带宽度不一,一般在0.5~2cm之间。

2.1.3 酶用量对白藜芦醇提取的影响

在1.3.4.3节条件下,酶用量对花生芽茎中白藜芦醇提取量的影响如图3所示。

图3 酶用量对白藜芦醇提取量的影响

由图3可知,当酶用量为4 mg/g鲜花生芽茎时,白藜芦醇达到较大提取量。酶用量大于4 mg/g鲜花生芽茎时,对白藜芦醇提取量的影响不大。因此,为了降低酶用量成本,以酶用量4 mg/g鲜花生芽茎为酶用量变量零水平。

“4”是在第一学年,在校学习基础理论知识,上企业进行4个周的专业认知和岗位认知的学习;“8”是在第二学年,在校学习专业理论知识,通过实训室、课训练专业基本技能后再上企业根据岗位需求,到企业进行8周的岗位技能锻炼;“1”是在第三学年,学生进入企业进行顶岗实习。

2.2 响应面试验设计及结果

在认真总结多年来对危险货物申报人员和集装箱装箱现场检查员的管理实践经验的基础上,结合党中央、国务院关于建设“诚信中国”的总体要求,建立了“两员”诚信管理制度,进一步加强对“两员”日常从业情况的监管,具体诚信管理制度由交通运输部海事局制定。

根据Box-Behnken中心组合试验设计原理,综合分析单因素实验,以白藜芦醇提取量为响应值,以酶解时间、酶用量和酶解温度为自变量。分别以-1、0、1代表低、中、高水平,中心组重复5次,共设计17组实验,实验结果如表2所示,应用Design-expert6.0对实验结果进行多元回归分析(见表3)。

对于学校来说它不是私人建筑,而是社会公共建筑,与社会中学生家长和周围居民等紧密联系。所以教育建筑的建设,不单单是满足其自身的功能要求就好,而是要考虑更多的制约因素。所以校园空间规划从宏观层面来说要以整体空间为出发点,协调平衡各方面制约,分析出项目本质的目标诉求。以整体为出发点有利于把握建设项目在所处环境中的主要矛盾,突出主要特点,明确了主从关系,提供了具体要素应遵守的规则和秩序[6]。

表2 Box-Behnken试验设计及结果

试验号酶解时间/min(A)酶用量/mg·g-1(B)酶解温度/℃(C)白藜芦醇提取量/μg·g-11-10-1108.793±2.8512011112.519±2.7763000124.359±3.0184-1-10112.146±2.9455110111.028±3.014601-1105.067±2.4157000122.951±2.467810-1116.617±3.1749101112.519±3.047100-1-1118.852±2.741111-10121.238±2.49512000121.088±2.44813-101112.146±2.11414-110120.343±2.32515000123.696±2.57816000123.323±2.641170-11104.694±2.104

表3 回归方程方差分析表

项目平方和自由度均方F值P值显著模型668.37974.2624.390.0002**A7.9517.952.610.1502B7.9517.952.610.1502C6.9416.942.280.1748A222.85122.857.510.0289*B287.75187.7528.820.0010**C2285.551285.5593.800.0001**AB84.70184.7027.820.0012**AC13.88113.884.560.0701BC116.751116.7538.350.0004**残差21.3173.65失拟项15.2535.081.980.2593净误差6.0641.51总离差689.6816

注:*表示影响显著(0.01<P<0.05);**表示影响极显著(P<0.01)。

可得到预测模型如下:

Y=123.08+1.00A-1.00B-0.93C

-4.60AB-1.86AC+5.40BC-2.33A2-4.57B2

由图6可以看出,喷浆速度从10 m/min升高到180 m/min,均衡室进口压力从-22000 Pa升高到9000 Pa左右,压力增长31000 Pa,增长幅度较大;溢流室压力从-28000 Pa降到-32500 Pa左右,压力降低4500 Pa,降低幅度较小。

2.2.1 响应面结果与方差分析

-8.24C2

对回归方程进行方差分析及显著性检验,结果见表3。

酶用量、酶解时间和酶解温度3个因素间交互作用的响应曲面和等高线图如图4-图6所示。由等高线图形状可看出各因素间交互作用的大小,椭圆形表示两因素交互作用显著,而圆形则与之相反[24]

从方差分析表中还可以看出:FA=2.61,FB=2.61,FC=2.28,即各因素对花生芽茎白藜芦醇提取量的影响程度大小顺序为:酶用量=酶解时间>酶解温度。由已知回归方程,利用响应面软件分析,对优化后的回归方程求解,可得到花生芽茎中白藜芦醇最大提取量提取条件为:酶解时间65 min、酶用量3.12 mg/g、酶解温度55.38 ℃,在此提取条件下模型预测白藜芦醇提取量为124.872 μg/g。

2.2.2 各因素间的交互作用

由表3可知,该模拟回归显著,失拟项不显著,方程中二次项B2C2ABBC项的影响都显著,且该模型说明该模型与实际实验拟合较好,自变量与响应值之间线性关系显著,可以用于花生芽茎白藜芦醇提取工艺的预测。

图4 酶解时间与酶用量对白藜芦醇提取量影响的响应面图()和等高线图()

图5 酶解时间与酶解温度对白藜芦醇提取量影响的响应面图()和等高线图()

图6 酶用量与酶解温度对白藜芦醇提取量影响的响应面图()和等高线图()

1.3.4 单因素试验

2.3 提取工艺条件的验证

对最佳提取工艺条件进行验证实验,考虑到模拟最佳条件的操作可控制性,将酶解温度55.38 ℃改为55 ℃,即实际验证试验条件为酶解时间65 min、酶用量3.12 mg/g、酶解温度55 ℃,重复三次得提取测定花生芽茎中白藜芦醇平均提取量为125.785 μg/g,较为接近预测值。说明通过响应面优化后得出的回归方程具有一定的实践指导意义。

2.4 比较试验

取质量相同的花生芽茎,分别以加酶(酶用量3.12 mg/g)和不加酶(酶用量0 mg/g),按优化方案条件进行提取。两种方法提取白藜芦醇的平均提取量分别为125.694 μg/g 和69.542 μg/g,结果显示酶法辅助提取效果更佳,白藜芦醇的平均提取量是不加酶法的1.8倍。

3 结论

以纤维素酶的酶解时间、酶用量、酶解温度为自变量,白藜芦醇提取量为响应值,采用Box-Behnken响应面法建立了影响因素的二次回归模型并分析数据。在酶解pH为5.0,料液比为1∶10的条件下[13],确定最佳酶解条件为酶解时间65 min、酶用量3.12 mg/g、酶解温度55 ℃。经验证,白藜芦醇平均提取量为125.785 μg/g,较为接近预测值,并且比无酶解提取高出1.8倍。该模型能较好预测纤维素酶辅助有机溶剂提取花生芽茎中白藜芦醇。

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1.3.5 响应面法优化试验

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研究表明男护生愿意从事护理行业最主要因素:我院男护生认为从事护理行业得到的报酬较高,好就业,随着在医院入职上班,男护生社会地位也相对会提高,而医院里女护士较多,男护生认为自我价值可以的到体现,展现机会也较多;择偶选择空间大,医院男护生较少,所以科室选择范围广,工作激情较高。其次有些因素也会导致男护生对从事护理行业有所顾虑,比如男性的特点(如粗心等),同学生沟通咨询不足等;同时男护生认为就业指导越早越好,其次作为就业指导中心要帮助男护生提高求职技能。

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陶志杰,王改玲,项蕊,钱时权,柯春林
《蚌埠学院学报》 2018年第2期
《蚌埠学院学报》2018年第2期文献

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