野生火棘果果胶的提取 毕业论文

野生火棘果果胶的提取 毕业论文 ANSHUN UNIVERSITY 本 科 毕 业 论 文(设计) THESIS OF BACHELOR (2009,2013年) 目: 野生火棘果果胶的提取 系 别: 化学与生物农学系 专业班级: 化学2009级 学生姓名: 学号: 200904014071 指导教师: 职称: 讲师 起讫日期: 2012.9.1,2013.4.9 安 顺 学 院 本科毕业论文(设计)原创性申明 本人郑重申明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发或撰写的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 作者签名: 日期: 本科毕业论文(设计)版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权安顺学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密?,在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密?。 (请在以上相应方框内打“?”) 作者签名: 日期: 导师签名: 日期: 摘 要 野生火棘果果胶的提取 专业:化 学 学 号:200904014071 姓名: 柴 运 指导教师:柯杨 摘 要 安顺地区经济发展相对缓慢,植被覆盖率较低,火棘果树适应性强,性喜温暖和阳光充足的环境,适合在安顺地区栽种。火棘果树内还含有一定的果胶,而且栽种火棘果树提高植被覆盖率。所以研究火棘果果胶的提取既可以提高安顺的经济发展,又可以提高植被覆盖率,这是一个两全其美方案。本文研究盐析法提取野生火棘果中的果胶,盐析法提取果胶具有成本低,得率高、果胶制品纯度高等特点,是目前最先进工艺技术。利用实验探寻盐析法提取野生火棘果果胶的各项实验数据,寻找最佳的提取技术。 关键字: 火棘果 果胶 盐析法 I I ABSTRACT Extraction of wild Pyracantha fortuneana fruit gum Abstract Anshun regional economic development is relatively slow, the vegetation coverage is low, Pyracantha fortuneana fruit adaptability, likes the warm and sunny environment, suitable for planting in Anshun area. Pyracantha fortuneana fruit also contains a certain plant Pyracantha fortuneana fruit pectin, and increase the cover rate. Extraction of Pyracantha fortuneana fruit so glue can improve Anshun's economic development, but also can improve the vegetation coverage, this is a scheme to satisfy both sides. Extraction of pectin in Pyracantha fortuneanas the salting-out method, salting-out method of extracting pectin has the advantages of low cost, high yield, high purity of pectin products, is currently the most advanced technology. The experimental data using the wild Pyracantha fortuneana fruit glue to explore experimental extraction salting-out, extraction technology to find the best. Keywords: Pyracantha fortuneana fruit, pectin, salting-out method II 目 录 目 录 第一章 前言 ............................................1 第二章 实验部分.........................................2 2.1 实验原理 ........................................................... 2 2.2 实验仪器与试剂 ..................................................... 2 2.2.1 实验仪器: ................................................... 2 2.2.2 实验试剂: ................................................... 2 2.3 仪器工作条件 ....................................................... 2 2.4 实验 ........................................................... 2 2.4.1试剂的配制 .................................................... 3 2.4.2样品的预处理 .................................................. 3 2.4.3工艺流程 ...................................................... 3 第三章 实验方法.........................................4 3.1盐的选择 ........................................................... 4 3.2 溶液PH ............................................................ 4 3.3.Al(SO)的用量 ..................................................... 4 243 3.4盐析时的最佳温度 ................................................... 5 3.6脱盐液酸的用量 ..................................................... 6 3.7脱盐液的最佳用量 ................................................... 6 3.8脱盐的最佳时间 ..................................................... 7 第四章 实验结果与研究 .............................. 10 4.1实验结果 .......................................................... 10 4.2实验分析 .......................................................... 10 4.3 实验改进方法 ...................................................... 10 第五章 小结 ........................................... 11 摘 要 第六章 建议 ........................................... 12 参考文献 .............................................. 13 致谢 .................................................. 14 第一章 前言 第一章 前言 安顺属于喀斯特地貌,冬无酷暑,夏无严寒,气候宜人,是一个旅游城市。经济发展模式相对单一、滞后,植被覆盖率较低。所以寻找既可以增加安顺的经济模式,又可以提高安顺的植被覆盖率的方法是刻不容缓的。 随着国家对西部发展的关注,安顺应该稳中求进,发展资源节约型、环境友好型的经济模式,让安顺发展起来。安顺是一个旅游城市,有许多旅游资源,以这些旅游资源为依托,发展多模式的经济模式。 火棘果树适应性强,性喜温暖和阳光充足的环境,适合在安顺地区栽种。火棘果树内还含有一定的果胶,而且栽种火棘果树提高植被覆盖率。 本文就以上的问题做了一些研究,采用盐析法提取野生火棘果的果胶,从野生火棘果里提取果胶。利用实验寻找提取果胶的相关数据,为提取火棘果果胶产业化提供一些研究。 果胶(Pectin)是一组聚半乳糖醛酸,它通常为白色至淡黄色粉末,稍带酸味,具有水溶性,工业上即可分离,其分子量约5万,,30万,主要存在于植物的细胞壁和细胞内层,为内部细胞的支撑物质。在适宜条件下其溶液能形成凝胶和部分发生甲氧基化(甲酯化,也就是 [1]形成甲醇酯),其主要成分是部分甲酯化的α(l,4),D,聚半乳糖醛酸。残留的羧基单 [2]元以游离酸的形式存在或形成铵、钾钠和钙等盐。它的分子(CHO)。 6107 [3--7]查看相关资料,此次实验采用盐析法提取果胶。盐析法是在药水提液中,加入无机盐至一定浓度,或达饱和状态,可使某些成分在水中溶解度降低,从而与水溶性大的杂质分离。胶体的盐析是加盐而使胶粒的溶解度降低,形成沉淀析出的过程,是胶体的聚沉现象的一种。 [8]盐析法提取果胶具有成本低,得率高,果胶制品纯等特点。 检验果胶利用紫外可见分光光度计检测,分子的紫外可见吸收光谱是由于分子中的某些基团吸收了紫外可见辐射光后,发生了电子能级跃迁而产生的吸收光谱。由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构,其吸收光能量的情况也就不会相同,因此,每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线,可根据吸收光谱上的某些特征波长处 [9-10]的吸光度的高低判别或测定该物质的含量,这就是分光光度定性和定量分析的基础。 1 第二章 实验部分 第二章 实验部分 2.1 实验原理 果胶在水溶液中的溶解度取决于果胶分子表面离子周围的水分子数目,即主要是由果胶分子外周亲水基团与水形成水化膜的程度以及果胶分子带有电荷的情况决定的。果胶溶液中加入盐后,由于盐与水分子的亲和力大于果胶,致使果胶分子周围的水化层减弱乃至消失。同时,盐加入果胶溶液后由于离子强度发生改变,果胶表面的电荷大量被中和,更加导致果胶溶解度降低,之果胶分子之间聚集而沉淀。由于各种果胶在不同盐浓度中的溶解度不同,不同饱和度的盐溶液沉淀的果胶不同,从而使之从其他蛋白中分离出来。将硫酸铵、硫化钠或氯化钠等加入果胶溶液,使果胶表面电荷被中和以及水化膜被破坏,导致果胶在水溶液中的稳定性因素去除而沉淀。 沉淀后利用紫外可见分光光度计进行检测,分子的紫外可见吸收光谱是由于分子的某 [11]些基团吸收了紫外可见辐射光后,发生了电子能级跃迁而产生的吸收光谱。由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构,其吸收光能量的情况也就不会相同,因此,每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线,可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别测定该物质,这就可以确定提取物是果胶。 2.2 实验仪器与试剂 2.2.1 实验仪器: PHS—3C型精密PH计、ZKW—D型恒温水浴锅、UV—8000S型紫外可见分光光度计、DZF—l 型真空干燥箱、高速离心机等。 2.2.2 实验试剂: 安顺学院后山野生火棘果 95,乙醇 、硫酸 、盐酸 、氨水 、硫酸铝 、蒸馏水等 ,试剂均为分析纯 2.3 仪器工作条件 使用UV—8000S型紫外可见分光光度计,采用吸收峰,吸光度标准曲线法测定果胶的最大吸收峰。 2.4 实验方法 2 第二章 实验部分 2.4.1试剂的配制 稀硫酸:PH 1.5,2.5 2.4.2样品的预处理 所有玻璃仪器均需用去离子水清洗,再用超纯水浸泡过夜,在采样和制备过程中应注意不使试样被污染。 将火棘果用清水漂洗,除去泥沙、尘土等杂质。然后在 60?C左右下进行烘干预处理,使其水含量将至 19%以下,最后粉碎,细度在65目以下注意粉碎不能细,否则影响果胶的质量。 2.4.3工艺流程 湿果渣?干燥? 粉碎过筛? 水解(HSO)? 热过滤(Al(SO))?滤液? 24243沉淀? 离心分离? 脱盐? 过滤? 洗涤?脱色?干燥? 研细? 果胶 3 第三章 实验方法 第三章 实验方法 3.1盐的选择 盐析法是利用果胶分子结构中的羧基被铝、铜、锌、钾等金属离子中和生成不溶于水的果胶盐而从溶液中分离出来的方法,结果查阅相关资料,本文采用的盐使用Al(SO)。 243 3.2 溶液PH 图3—1 PH值对果胶提取的影响 盐析的时候,PH对果胶的产量和质量有影响。 经上图分析可知:PH为5以后,果胶的提取率就没多大变化。PH为5时果胶的产量和质量最好。 3.3.Al(SO)的用量 243 4 第三章 实验方法 图3—2 Al(SO)用量对果胶提取率的影响243 Al(SO)用量少则果胶沉淀不完全,用量大既浪费又给下一步脱盐操作带来243 困难。 经过上图分析可知:Al(SO)的用量为5ml时,果胶的提取率最佳。 243 3.4盐析时的最佳温度 图3—3 盐析温度对果胶提取率的影响 盐析时,温度低了,果胶沉淀慢,而且不完全,温度高了,果胶沉淀可能分解,产量会变低。 经过上图分析可知:40?—60?之间,果胶提取率到达最大,40?时,曲线处于上升趋势,60?时,曲线处于下降趋势。所以提取的最佳温度为50?。 3.5盐析的最佳时间 5 第三章 实验方法 图3,4 盐析时间对果胶提取率的影响 盐析时间过长,产量到达最大值后会减低,时间太短的话,果胶沉淀又不完全。 经过上图分析可知:盐析的最佳时间为50min。 3.6脱盐液酸的用量 图3,5 脱盐液中盐酸用量对果胶提取率的影响 3+果胶沉淀脱盐时,PH大于1.5,沉淀中的Al很难被置换出来,就会使果胶的溶解度降低;而PH小于1.0的时候,果胶的颜色太深,还可能造成果胶降解。 脱盐液的组成:60%的乙醇,4%的盐酸,36%的蒸馏水。 经过上图分析可知:盐酸用量为3%时曲线处于下降趋势,盐酸用量为5%时,与4%无多大差别,所以盐析液中盐酸的用量为4%为最佳。 3.7脱盐液的最佳用量 6 第三章 实验方法 图3,6 脱盐液的用量对果胶提取率的影响 3+脱盐液中乙醇、盐酸、水的体积比为60:4:36。脱盐液用量太少,Al置换不完全,影响果胶的产量;脱盐液用量过大,对产量没多大影响,但是这样造成浪费。 经过上图分析可知:300ml时,曲线处于下降趋势,400ml时,与350ml无多大差别,所以脱盐液的最佳用量为350ml。 3.8脱盐的最佳时间 图3,7 脱盐时间对果胶提取率的影响 3+ 脱盐时,时间过短,Al置换不完全,时间过长,果胶在酸性条件下又会降解。 3+3+ 经过上图分析可知:20?时,Al置换不完全,果胶里还含有Al,由于30?时,曲线处于下降趋势,50?时,曲线也是处于下降趋势。30?—50?时,曲线平滑,所以最佳盐析时间为40min。 7 第三章 实验方法 3.9果胶的产量 按照上述最佳条件,进行3次重复实验。得到果胶的产率为6.24%。 8 第三章 实验方法 3.10果胶的脱色 得到果胶后,进行脱色处理。 由于提取果胶萃取液色泽较深,可用1.5%,2.0%的活性炭脱色,经5,25min,活性炭用量0.5,2.5g/ml,60?,80?的条件下,做对比实验。 表3,1 果胶脱色的相关数据 项目 数据 脱盐时间(min) 5 10 15 20 25 颜色 微黄 淡黄 无色 无色 无色 活性炭的用量(g0.50 1.0 1.5 2.0 2.5 ,100ml) 颜色 微黄 淡黄 无色 无色 无色 脱色的温度(?) 60 65 70 75 80 颜色 无色 无色 无色 无色 无色 经过上图分析可知:果胶脱色活性炭用量 1.5 g/100 mL,脱色温度 70?,脱色时间 15 min。 9 第四章 实验结果分析与研究 第四章 实验结果分析与研究 4.1实验结果 果胶是一组聚半乳糖醛酸,实验提取物的紫外-可见分光光度计谱图:在200,250nm具有典型的多糖的吸收峰,表示提取物是果胶。 图4,1 火棘果果胶的紫外-可见分光光度计谱图 用硫酸铝作为提取果胶的盐,得出野生火棘果果胶提取的最佳工艺:盐析pH值为5;饱和硫酸铝溶液5ml;盐析时间为50min;盐析温度为50?;脱盐液中盐酸用量4,,乙醇60,,脱盐液用量350ml,脱盐时间为40min。 果胶脱色活性炭用量 1.5 g/100 mL,脱色温度 70?,脱色时间 15 min。 4.2实验分析 查阅资料得知,本次实验的产品较少,可能的原因有: (1)仪器对工作条件可能没有调至最佳状态。 (2)水纯度不够,以及使用的酸对纯度不够或不纯。 (3)样品没有混匀。 (4)硫酸酸性过大。 (5)环境因素。 4.3 实验改进方法 实验前做好清洗和预热工作,使系统稳定,把实验仪器工作条件调至最佳。严格制取蒸馏水、稀硫酸。使用高纯度的溶剂等。主观方面,应该更加严谨实验态度,多反复实验几次,必要时一测一校。 10 第五章 小结 第五章 小结 利用盐析法提取火棘果中的果胶,省去了果胶溶液浓缩工序,提取时间减少很多,虽然相对得率低些,但乙醇用量少,能耗小。综合成本较低,有很好的应用前景 。 火棘果中果胶的提取的实验操作简单,实验药品常见且价格低,具有较高的实用价值。但是由于火棘果中果胶含量较低,果胶的提取率又不高,但本论文有一定的参考价值。 通过实验结论可以初步估定安顺市的火棘果中果胶含量较低。但这并不代表栽种富含果胶的植物不可以带动经济发展和提高植被覆盖率,我们应该秉着科学发展的态度,寻找富含果胶的植物,继续研究果胶的提取技术。 11 第六章 建议 第六章 建议 果胶是在食品、医药和其它工业中应用的重要多糖之一,在国内市场较大,销路很好 ,且生产果胶的资源丰富 ,具有极高的经济潜力。 随着国家对贵州地区的重视,安顺应该借此机会,后发赶超,加快经济社会建设。结合安顺市具体情况,就果胶提取及绿化问题上提出几点建议: (1) 加大教育宣传力度,栽种富含果胶的植物。 (2) 引进果胶提取相关企业及人才,带动科学研究。 (3) 政府制定相关奖励机制,提高农村栽种热情。 (4) 建立健全多种经济模式,努力提升经济社会建设。 12 参考文献 参考文献 [1]赵利,王杉.果胶的制备及其在食品工业的应用综述.1999-09-20 [2]于铭章.果胶对山楂加工的影响.河北林果研究.2009-9-15. 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[9] 孔瑾,李新峥,常景玲 ,等(盐忻法从干南瓜皮中提取果胶的技术研究 [10] 李昌厚 紫外可见分光光度计及其应用 化学工业出版社 2010 ,4(8):125,146 [11]朱淮武.有机分子结构波谱解析.化学工业出版社2005(2,26 13 致谢 致谢 四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号,而于我的人生却只是一个逗号,我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下,走得辛苦却也收获满囊,在论文即将付梓之际,思绪万千,心情久久不能平静。伟人、名人为我所崇拜,可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人,我的导师,柯杨。我不是您最出色的学生,而您却是我最尊敬的老师之一。您治学严谨,学识渊博,思想深邃,视野雄阔,为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔,置身其间,耳濡目染,潜移默化,使我不仅接受了全新的思想观念,树立了宏伟的学术目标,领会了基本的思考方式,从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。 感谢我的妈妈,焉得谖草,言树之背,养育之恩,无以回报,你永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚谢意～ 同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。 最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学,以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。 14 实验方法 15