毕业论文 烘干温度、粉碎粒度对松针粉中β-胡萝卜素含量的影响.doc

生物医药工程系2011届本科毕业论文烘干温度、粉碎粒度对松针粉中-胡萝卜素含量的影响学 生：学 号：专 业：指导教师：完成时间： 20116 目 录摘 要1Abstract21 选题背景31.1选题的目的意义31.2选题的依据31.2.1产业发展的需要31.2.2国内外研究概况32.1研究方法与技术路线522 实验仪器、试剂和材料62.3样品采集时间、地点及方法62.4样品预处理方法62.5样品的加工方法62.5.1样品的不同烘干温度62.5.2样品的不同粉碎粒度72.5.3超声波处理、旋转蒸发、真空过滤72.6 HPLC测定加工方法的合理性73 结果与分析93.1烘干温度对松针粉质量（关键指标一胡萝卜素）影响的探讨93.2不同粉碎粒度对松针粉质量（关键指标一胡萝卜素）影响的探讨94 讨论与建议10参 考 文 献11致 谢12摘 要陕南地区松针资源丰富，价格低廉。松针粉含有多种维生素和矿物质元素，具有很高的营养和药用价值，是生产绿色、保健食品和绿色添加剂的宝贵资源，日益受到人们的重视，但目前市场上松针粉的产品质量参差不齐（主要是胡萝卜素含量下降，质量不合要求）。本文通过对松针粉生产工艺中烘干温度、粉碎粒度关键过程对比研究，使用高效液相色谱对6种加工工艺中-胡萝卜素含量进行对比分析，从而对未来的加工过程及其应用提出了一些建设性的意见。关键词 松针 粉碎 粒度 旋转蒸发 高效液相色谱 胡萝卜素 -胡萝卜素AbstractPine needles in southern Shaanxi is rich in resources, low price. Pine needle powder contains vitamins and minerals with high nutritional and medicinal value, is the production of green, health food and green additive valuable resources, increasing attention has been paid, but the products on the market the quality of mixed pine needle powder arrhythmia (mainly nutrients decreased, the quality of sub-requirements).Based on the pine needle powder in the production of new dry process, crushed Comparison of key processes, for the first time on 6 species by high performance liquid chromatography of the pine needle powder processing of -carotene content compared to the processing of the future and The application made a number of constructive comments.Keywords Pine needles Ordinary smash Ultra-fine grinding Rotary Evaporator HPLC Carotene -carotene1 选题背景1.1选题的目的意义 松针粉是将从松树上修剪下来的幼嫩枝条和针叶收集起来，经过干燥、粉碎而成的。近年来很多试验证实，松针含有动物生长所必需的生物活性物质和营养成分。 松针粉含有丰富的胡萝卜素、叶绿素和多种维生素并含有17种氨基酸和十几种微量元素及多种植物杀菌素。 它能增强动物机体的新陈代谢，防治疾病、促进生长和提高生产性能1。 松针来源于山林 ，受污染少而且是可再生资源， 是生产绿色保健食品和绿色添加剂的可贵资源，今后对松针粉的开发和利用将会越来越受到人们的重视。近年来，松针粉在国内外的饲料、医药、保健品、食品等多种领域得到广泛应用，特别是在饲料加工、兽药载体行业，用量呈逐年递增趋势2，而且松针粉的价格也有逐年上涨之势。陕南地区的松针资源丰富、价格低廉，因此对松针粉生产工艺的研究具有重要的现实意义及商业前景。1.2选题的依据 1.2.1产业发展的需要陕南地区松针资源丰富，价格低廉，据调查商洛境内有油松林 8 6 2万亩，是全国油松种子重点产区之一3。但目前陕西地区松针的开发大多是一些小规模的厂家，市场上松针粉良莠不齐，主要是由于加工过程工艺管理不强，造成胡萝卜素含量下降，质量不合要求。因此对其加工工艺的研究也是现实产业发展的需要。1.2.2国内外研究概况1.2.2.1松针的保健、药理功效 中国是世界上最早认识和利用松树物的国家。我国最早的医学专著神农本草经和皇帝内经就将松树物称为“仙人之食物”，所谓仙人就是今天看来那些耳聪目明的长寿老人。梁代陶弘景本草经集注)叙及神农挑选的365种药物所含120种上等药物时，首次将松果和松针列为上等药。其松香、松实、松针历代均入药用。而松针采集最为方便，其最早入药记载名医别录上品卷第一：“松叶，昧苦温，主治风湿痹气，生毛发，安五脏，守中，不饥，延年。”本草纲目日：“松针，气味苦、温，无毒，久服令人不老，轻身益气，主治风湿疮，生毛发，安五脏，守中，不饥延年。”近来研究表明，其能祛风燥湿、杀虫、止痒。治疗风湿痿痹、跌打损伤、失眠、浮肿、湿疮、疥癣，并能预防流脑、流感、钩虫病等4。国外研究5认为，松叶中含有溶解人体内老化物，调整和促进身体组织机能，增进人体健康的物质。并具有增强免疫力，提高抗病能力的作用。近年来被广泛应用于治疗治疗风湿病、代谢综合征、美容，改善亚健康状态、增强运动能力等方面。松针含17种氨基酸，其中包括人体必须的8种氨基酸。各供试样品中，均以蛋氨酸、色氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸等4种氨基酸的含量最高，占必须氨基酸总量的734一9456。松针中富含胡萝卜索及维生素。各类松针的胡萝卜素含量在60350mgkg，远高于胡萝卜中的含量，且含维生素A、维生素E、维生素C及B族维生素等，尤其是维生素C含量最高，成熟松针又比幼松针高1720倍7。国外学者从新鲜马尾松针的石油醚提取物中分得一胡萝卜素、维生素E，植物甾醇8。松针中叶绿素含量达322mgkg，现常用作提取叶绿素的原料。松针中还含有脂肪酸，脂肪酸的分布特征与松科植物种子相似，如十八碳二烯酸、十八碳三烯酸、二十碳三烯酸3种脂肪酸的分布规律很明显，被称为松科的特征脂肪酸圈，亦含可溶性糖，无机元素如磷、钙、铁、硒，还含有甾醇、苦味酸、色原酮、黄酮、甙类、萜类等化学成分峨蚍。法国科学家马斯魁勒博士发现松皮、松针中含有大量的抗氧化剂黄酮类化合物前花青素，在后来的研究中马斯魁勒博士发现前花青素可以清除体内过多的自由基，降低机体的过氧化脂质，从而达到延缓人体器官衰老的目的。1.2.2.2松针粉的饲用价值下面是一个由江西省永丰县松针粉厂送检提供检验的分析报告，此样品是经中国林科院林产化工研究所测定，松针粉含有 40 多种活性物质和营养成分（见表 1、 表2）9试验证明10，在猪饲料中添加35的松针粉，可使猪增重15，若将1头20kg重的仔猪养成lOOkg，育肥时间可缩短1-2个月，且猪的毛皮光亮红润，肉质改善明显，瘦肉率有所提高。同时还减少了猪瘟、肺疫、副伤寒、流感等疾病的发生。给哺乳母猪每天每公斤体重加喂29松针粉，可使仔猪白痢的发病率从89减少到28，同时还可提高仔猪的断奶体重。对早期补饲松针粉的仔猪在两个月断奶时，增重幅度可提高1764。在公猪日粮中添加4的松针粉，其采精量可提高8。陈龙星等（2000）11 经试验发现, 应用松针粉作为猪饲料添加剂, 有利于促进猪的生长发育, 提高日增重, 特别是添加量4% 时,平均每头日增重比对照组增加91g 提高13.2% 肉料比提高11.84% 具有明显的增重效果和经济效益。在饲料中添加3%5% 的松针粉，可全面提高雏鸡免疫功能， 提高抗病、 抗逆能力、 提高成活率10%左右。 在促进雏鸡的生长方面， 可使雏鸡的生长期由原来的110d缩短到100d，每只鸡的饲料消耗由原来的7.5kg降到6.5kg。西安农科院在蛋鸡配合料中添加6%松针粉，产蛋率增加9.1%，受精率为94.1%， 节约饲料15.1%，并且其蛋黄颜色变深，味道鲜美；在肉鸡饲料中添加3%的松针粉，可加快生长速度， 缩短生长期12。由于松针粉的以上的特性，它被广泛的应用于畜牧业生产用来提高动物的品质性能，降低生产成本，为畜牧业做出了巨大的贡献。前苏联从上个世纪五十年代末就建立了第1 个年产 4 5 0 t 松针粉加工厂，目前产量已达2 0多万t ，还远远不能满足市场的需要。 加拿大、 英国、 罗马尼亚、 捷克、瑞典等国相继也都生产和应用松针粉饲喂畜禽13。1.2.2.3松针粉的质量等级松针粉可分为特级 、一级、 二级和三级。 各等级的粗纤维含量不应高于 32%， 水分为8%12%。 此外特级、 一级和二级的粗杂质含量应分别不高于5%、5%和8%； 每千克松针粉的胡萝卜素含量应分别达到90mg、70mg和60mg。2.1研究方法与技术路线设计依据：由松针粉的质量等级划分标准可知松针粉的等级是由粗纤维的含量、含水量，和胡萝卜素共同决定的。含水量可通过烘干时间和保存方式上的简单控制达到要求，粗纤维的含量可通过粉碎机以及筛子来控制。因此控制的难点是如何达到规定等级胡萝卜素含量的要求。前苏联曾颁布的松针粉国家标准的质量指标14及国内文献15提出的质量标准， 主要都是以胡萝素含量的高低来定其等级的。在本次实验松针粉的生产工艺的研究过程中，始终也以胡萝卜素含量的高低作为衡量松针粉质量好坏的标准。胡萝卜素属于一种萜类，是视黄醇（维生素A）的二聚物。且拥有多种结构，最主要的两种是-胡萝卜素与-胡萝卜素，此外还有-胡萝卜素、-胡萝卜素与-胡萝卜素三种。胡萝卜素在肝脏中可以转变成维生素A。由于松针中的天然胡萝卜素绝大部分为一胡萝卜素，所以其他异构体对测定结果无显著影响16。松针粉的加工工艺流程为:原料(松针)采集切碎烘干粉碎成品包装通过对松针粉生产过程中不同条件的控制，重点是对松针粉生产过程中烘干、粉碎方式的不同选择，设置一系列平行试验通过HPLC（High Performance Liquid Chromatography高效液相色谱）测定-胡萝卜素含量以比较哪一种方式较好。见下图： 10g55烘 普通粉碎A克 超声波处理 、旋转蒸干 色谱检测 干至恒重 超细粉碎A克 超声波处理 、旋转蒸干 松 切碎 10g80烘 普通粉碎A克 超声波处理、旋转蒸干 针 干至恒重 超细粉碎A克 超声波处理、旋转蒸干 色谱检测 10g105烘 普通粉碎A克 超声波处理、旋转蒸干 干至恒重 超细粉碎A克 超声波处理、旋转蒸干 色谱检测 上图中普通粉碎是指松针粉的粒度较大，超细粉碎是指松针粉的粒度较小（用60目的筛子过滤）。22 实验仪器、试剂和材料仪器、试剂：剪刀、干燥箱、粉碎机、筛子、旋转蒸发仪、真空过滤泵、液相色谱仪（岛津-10A），丙酮、石油醚、色谱级甲醇、色谱级乙腈、一胡萝卜素标准品。材料：油松（商洛地区常见的松树）。2.3样品采集时间、地点及方法 采集时间：4月10日采集地点是：商洛学院后刘塬村阳面山坡上。采集方法：在松林中选择一棵生长健康、长势中等的松树，摘取其松针。2.4样品预处理方法松针采集后要及时摊放、晾干水分，用剪刀剪成小节。2.5样品的加工方法2.5.1样品的不同烘干温度 （表3）表3 油松松针不同温度直接鼓风烘烤后的结果批次实验次数松针质量烘干温度烘干时间平均恒重色 泽12各10.00g5510h5.22g翠绿22各10.00g806h5.23g翠绿32各10.00g1054h5.20g黄绿从表3的结果可知，相同质量的新鲜松针烘干至恒重结果却略有差异，引起此种原因可能是各批次幼嫩松针的含量差异，导致含水量的不同，在误差范围内可忽略。温度越高，烘干时间越短，但色泽却逐渐加深。2.5.2样品的不同粉碎粒度 按表3中烘干至恒重后，各批次分A、B两组分别用普通粉碎和超细粉碎，超微粉碎后用60目的筛子去粗。然后分组加入锥形瓶中，并贴上标签。表4 不同粉碎方式的各组分标签55粗55细80粗80细105粗 105细质量1.0041g1.0041g1.0043g1.0042g1.0043g1.0042g2.5.3超声波处理、旋转蒸发、真空过滤将以上贴好标签纸的6个锥形瓶，各加入80石油醚和20丙酮的混合溶液，至50mL用保鲜膜封口后放在温度30水浴条件下，使用超声波处理，用超真空泵过滤，收集滤液，旋转蒸干。以流动相定容至25mL棕色容量瓶中，经注射器微孔过滤膜后进行色谱分析。2.6 HPLC测定加工方法的合理性HPLC分析仪：岛津10A。检测器：紫外检测器、色谱柱C18。一胡萝卜素的定量分析条件：紫外检测器检测，波长A为450 nm；流动相为90甲醇+10乙腈；流动相流速为2.0 mLmin；进样量为10L；柱温为35。由于本次HPLC主要是对表4中6种组分的-胡萝卜素含量进行排序，并不需要知道其具体值，因此只需通过其对应峰面积的面积比较，即可得出结果。下面为一胡萝卜素标准品和其中3种待测组分的HPLC图。图1 一胡萝卜素标准品从其色谱峰的分析结果中可知一胡萝卜素其保留时间为25.282图2 55烘干粗松针粉图3 80烘干粗松针粉图4 105烘干粗松针粉根据其色谱图分析结果，得出下表表5 不同浓度的一胡萝卜素对应峰面积组分标准品55粗55细80粗80细105粗 105细峰面积65329.21352299.87175132.76366720.51698632.52330779.84055398.624由上表可知被测组分的一胡萝卜素含量的顺序如下：80细55细80粗105细55粗105粗3 结果与分析3.1烘干温度对松针粉质量（关键指标一胡萝卜素）影响的探讨温度升高，烘干时间减少，但一胡萝卜素含量是先增加后减少。引起此种结果的原因可能是一方面胡萝卜素易被氧化，加热时间过长，空气中的氧和细胞内的氧化酶将其氧化而褐变，导致其含量下降。另一方面温度过高（如实验中的105）虽然缩短了烘干时间，但可能导致氧化过程加速。在实际生产中温度的控制既不能太高也不能太低,80左右为宜。3.2不同粉碎粒度对松针粉质量（关键指标一胡萝卜素）影响的探讨从表5的分析结果可知，相同温度下，超细粉碎的一胡萝卜素含量明显比普通粉碎的含量高。此种结果可能是普通粉碎的松针粉颗粒较大，细胞结构大多未被破坏。而超细粉碎破坏了一部分松针的细胞结构，细胞内的有效成分可直接接触溶媒而溶出，而不再需要通过以往的透壁释放过程，大大减小了细胞壁和细胞膜对有效成分的释出形成的阻力。因此透过细胞壁和细胞膜释出来的一胡萝卜素较多。4 讨论与建议由于松针粉的优良特性，人们对其用量越来越大，在实际加工过程中在控制好烘干温度80左右（不应过高，也不应过低）的同时应尽量选择超微粉碎的方式，使松针粉的粒度尽量的小。本次实验由于条件的限制未做超微粉碎，算是一个缺憾，但是从实验数据可以推测在其它生产条件相同而粉碎方式不同的情况下超微粉碎一胡萝卜素含量比普通粉碎高。现阶段人们对松针粉的应用更多的是饲料行业，附加值还较低，在对其未来的开发上应更多的考虑其保健、药理作用，研制复方松针茶、保健性松针粉食品、饮料等。参 考 文 献1罗士津 瞿明仁 松针粉的研究及应用进展.饲料工业. 2007年第28卷第3期.5458 2李瑞民 围场满族蒙古族自治县松针粉生产的必要性与可行性分析. 河北林业科技，2005年5期. 2023 3贾成明 商洛油松甲三秦. 陕西林业-2002年5期， 1821 4 苏新医学院中药大辞典(上册)上海：上海人民出版社， 19771254 5 毕跃峰， 郑晓珂， 冯卫生.松针的研究进展及开发利用 . 河南中医药学刊， 1999，14（2）.14196. 李泉开松针氨基酸成分的研究中药通报，1988年13期.4217IbataKoichiJ.etalEurPatApplEP,94,666(c1C07C3302)23Novl9838 KazimierczakJActaBioehimPoil99744(4)：8039 刘振贵 松针粉饲用价值及市场展望.江西林业科技，2003年第2期 384010 刘忠琛，裴廷福.松针粉的饲用价值和加工方法.畜牧兽医科技信息，2005年第2期5311 陈龙星 饲料添加松针粉饲养肥育猪试验.福建农业科技，2000年第5期 192012 黄志秋 不同加工方法的松针叶粉对断奶仔猪影响的研究.山东畜牧兽医，2001年12期 171813 沙维，李荣，吴青岚小议松针饲料一种有待开发利用的新饲料. 吉林畜牧兽医，2007年第5期 232514 黄鹤羽 发展饲料工业的重要领域谈谈利用林业资源发展饲料生产的情况 J 饲科研究，1985年1期 353915 维纯、赵秀藏粉状松针生物活性物质饲料添加剂的研制与应用. 中国饲料，1990年第4期1316刘忠琛 松针粉的饲用价值和加工方法. 畜牧兽医科技信息，2005年4期 4347 16林华、夏延斌 高效液相色谱测定甘薯全粉中的一胡萝卜素，2009年第2期 7778致 谢我的指导老师 教授在整个实验过程和论文撰写过程中,予以悉心指导； 同学在实验过程中予以热心帮助；王新军、彭小邦、陈凤娥、冀玉良、邓寒霜、祝社民老师帮助提供本实验所需的仪器、设备、试剂等，并在实验过程中,予以指导；在此谨表谢意。11