蒸汽爆破对杭白菊茎叶酚类成分的影响及其装备改进

作     者：朱宵欢 

作者单位：浙江科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：龚金炎

授予年度：2024年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：蒸汽爆破 球阀 清洗装置 杭白菊 酚类物质 

摘      要：蒸汽爆破技术作为一种具有节能、环保、高效、安全等优点的新型预处理技术,它已成为目前最受欢迎的物理化学预处理技术之一。 杭白菊作为浙江著名的食药两用的菊科植物,大量研究表明其花富含多酚活性成分,具有较好的抗氧化活性,而其副产物茎和叶中的酚类物质还未得到有效开发利用。 本文尝试对蒸汽爆破机器的爆破系统进行改进并增加清洗系统,并采用蒸汽爆破技术处理杭白菊茎和叶,研究蒸汽爆破对其多酚组分的含量、组成及生物活性的影响,主要研究内容如下: (1)首先针对两次蒸汽爆破实验中间的清洗步骤繁重、耗时的缺点,进行了设备设计改进,实现两次蒸汽爆破实验间的自动化清洗,提高实验效率。一是通过Solidworks绘制蒸汽爆破设备的部分结构三维图,分析汽爆装置的主要构件和工作原理。二是对汽爆装置在两次汽爆间清理流程的自动化改进与设计,设计了一个分道的装料口,首先通过2个球阀连接2个汽爆爆体气缸缸体,再通过伺服电机控制滑带移动喷头,使得两个汽爆爆体气缸缸体进行轮换汽爆和清洗工作。通过Ansys模拟仿真了设计中球阀在22℃,100℃和200℃条件下的总变形量、应力和应变的静力学分布和流体介质在常温工作条件下对管道内壁的压力。 (2)研究不同蒸汽爆破条件(压力0.5-1.5 MPa、维压时间30-120 s、物料目数20-60目)对杭白菊茎中的酚类组分的含量、抗氧化活性及其体外消化特性的影响。结果表明,汽爆处理后,杭白菊茎的总酚和总黄酮最大含量分别高达16.08mg/g和247.52 mg/g,是原茎的2.08倍和2.17倍左右,其抗氧化性也显著提高。汽爆处理杭白菊茎检测到原茎中没有的3,5-二-O-咖啡酰奎宁酸、蒙花苷、木犀草素、芹菜素和金合欢素。此外,汽爆杭白菊茎中3-O-咖啡酰奎宁酸、4,5-二-O-咖啡酰奎宁酸、蒙花苷、木犀草素的含量显著增加。在体外胃肠消化过程中,汽爆处理后的杭白菊茎中的蒙花苷的释放量显著高于原茎,其抗氧化性也显著提高。 (3)研究了在汽爆压力0.5-2.0 MPa、维压时间30-150 s及粉末目数20-100目的条件下,汽爆对杭白菊叶酚类成分含量、抗氧化活性及其体外消化特性的影响。结果表明,汽爆处理后,杭白菊叶的总酚和总黄酮含量显著提高,实验内最大含量分别高达38.57 mg/g和207.91 mg/g,是原叶的4.65倍和1.38倍左右,其抗氧化性也显著提高,但α-葡萄糖苷酶抑制率没有显著变化。此外,汽爆杭白菊叶中4-O-咖啡酰奎宁酸、金合欢素和芹菜素的含量显著增加,而且检测到原叶中没有的3,4-二-O-咖啡酰奎宁酸。在体外消化过程中,汽爆处理后的杭白菊叶在胃消化液中的总酚含量,抗氧化性都比未经过汽爆处理的杭白菊叶高,而肠消化液中总酚含量和抗氧化性反而减少。