食品科学与工程毕业论文：大蒜总黄酮的提取及纯化.doc

1、本科毕业论文（20 届）大蒜总黄酮的提取及纯化所在学院 专业班级 食品科学与工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 长春工业大学学士学位论文II摘 要大蒜在我国资源丰富，是我们常见的一种食物，也是重要的药用植物，其中含黄酮类化合物、大蒜素等多种活性成分。本实验以乙醇作为溶剂提取大蒜中的总黄酮，对其提取工艺条件进行研究。首先对水提取法、乙醇回流提取法以及超声波辅助乙醇回流提取法进行对比，确定了超声波辅助乙醇提取法为最佳提取方法；并通过单因素试验探讨超声波处理时间、提取次数、料液比、提取温度、乙醇浓度及提取时间对总黄酮得率的影响，然后又通过响应面分析确定了超声波辅助乙醇回流提取法的

2、最佳工艺条件：料液比 1:19，提取温度 67，乙醇浓度为 80%，总黄酮得率达到 1.32%。然后采用 AB-8 大孔吸附树脂进行纯化，同时进行紫外光谱和红外光谱实验分析，初步确定了大蒜黄酮主要为橙酮类。最后进行抗氧化试验和抑菌试验，证明大蒜总黄酮有比较强的抗氧化活性和较好的抑菌效果。与研究比较多的大蒜素相比，大蒜黄酮没有刺激性气味，将来可以作为功能性食品的基础原料。关键词: 大蒜总黄酮；响应面；纯化；抗氧化；抑菌 长春工业大学学士学位论文IIIExtraction and Purification of the Total Flavones in GarlicAbstractGarlic

3、Allium is a rich resource in China. It is not only a kind of most common foods but also important medicinal plants. It contains flavonoids, allicin and other active ingredients. This experiment use ethanol as extractive solvent to extract the total flavonoids, and study the optimal extraction condit

4、ions. At first, compared water extraction, ethanol extraction and ultrasonic assisted ethanol extraction were to determine the optimum extraction method was ethanol extraction. Then the effection of extraction temperature, solid to liquid ratio, extraction times, and ethanol concentration on the yie

5、ld of total flavonoids was investigated by single factor test and the optimum extraction conditions with ethanol as solvent was determined by a response surface analysis. The result was liquid ratio 1:19, extraction temperature 67, 82% ethanol, lavones extraction rate reached 1.32%. The AB-8 macro-p

6、orous resin was used to purify, UV and IR spectra analysis initially identified garlic flavonoids which was orange ketones. Finally, inhibitory effect of the total flavonoids in garlic was determined by the antibacterial test. The result proved that garlic had strong oxidation resistance and better

7、antibacterial effects. Garlic flavonoids had no irritating odor compared with the allicin studied more and they could be used as the basic raw material in functional foods.Keywords: Garlic flavonoids; Response surface; Purification; Antioxidant activity; Antibacterial activity长春工业大学学士学位论文IV目 录摘 要 .I

8、Abstract.II1 文献综述 .11.1 大蒜的概述 .11.2 大蒜的主要化学成分 .11.2.1 黄酮类化合物 .21.2.2 有机硫化物 .21.2.3 类固醇皂苷 .21.2.4 氨基酸 .21.2.5 有机锗 .21.2.6 硒 .31.2.7 矿物元素 .31.3 大蒜的生理功能及作用 .31.3.1 防治心脑血管疾病 .31.3.2 预防癌症和抗癌作用 .31.3.3 抗衰老作用 .31.3.4 降血脂作用 .41.3.5 保护肝脏作用 .41.3.6 提 高 机 体 免 疫 力 .41.3.7 预防感冒 .41.4 大蒜的国内外的研究现状 .41.5 黄酮类化合物的概述

9、.51.5.1 黄酮类化合物的分类 .51.5.2 黄酮类化合物的提取 .61.5.3 黄酮类化合物的测定 .71.6 黄酮类化合物的生物活性 .81.6.1 抗氧化活性 .81.6.2 抗肿瘤活性 .81.6.3 抗炎、免疫调节活性 .91.6.4 抗病毒活性 .91.6.5 对心血管疾病的作用 .91.6.6 解毒护肝和细胞保护作用 .9长春工业大学学士学位论文V1.6.7 抗菌作用 .101.7 研究意义 .102 实验材料与方法 .122.1 实验材料 .122.1.1 实验原料 .122.1.2 实验试剂与设备与仪器 .122.3 实验方法 .132.3.1 原料预处理 .132.3

10、.2 预实验 .132.3.3 大蒜总黄酮含量的测定 .142.3.4 大蒜总黄酮提取工艺的确定 .152.3.5 大蒜总黄酮的纯化工艺研究 .172.3.6 大蒜纯化样品的紫外光谱及红外光谱实验 .182.3.7 大蒜总黄酮的生物活性研究 .183 结果分析与讨论 .203.1 预实验结果分析 .203.1.1 大蒜中活性成分的鉴定结果 .203.1.2 提取方法选择结果 .203.2 大蒜总黄酮含量的测定 .203.3 大蒜总黄酮提取工艺确定结果分析 .223.3.1 单因素试验 .223.3.2 响应面实验分析结果 .263.4 大蒜总黄酮的纯化工艺研究 .303.4.1 大孔吸附树脂的

11、选择结果分析 .303.4.2 乙醇浓度对解析效果的影响 .303.4.3 大蒜总黄酮得率的测定 .313.5 大蒜纯化样品的紫外光谱及红外光谱分析 .323.5.1 紫 外 吸 收 光 谱 图 分 析 .323.5.2 红 外 吸 收 光 谱 图 分 析 .323.6 大蒜总黄酮的生物活性研究 .333.6.1 大蒜总黄酮的抗氧化性分析 .333.6.2 大蒜中黄酮的抑菌效果分析 .34结 论 .35致 谢 .36参考文献 .37长春工业大学学士学位论文11 文献综述1.1 大蒜的概述大蒜（Garlic） ，多年生草本植物，百合科葱属。地下鳞茎分瓣，按皮色不同分为紫皮种和白皮种。其辛辣，有刺

12、激性气味，可食用或供调味，亦可入药。大蒜在西汉时从西域传入我国，经人工栽培繁育深受大众喜食。蒜以鳞茎入药，春、夏采收，悬挂通风处，阴干备用。蒜喜湿怕旱，宜选择疏松的沙质土壤、排水良好、有机质丰富的地块栽培。大蒜的品种很多，按照鳞茎外皮的色泽可分为紫皮蒜与白皮蒜两种。紫皮蒜的蒜瓣少而大，辛辣味浓，产量高，多分布在华北、西北与东北等地，耐寒力弱，多在春季播种，成熟期晚；白皮蒜有大瓣和小瓣两种，辛辣味较淡，比紫皮蒜耐寒，多秋季播种，成熟期略早。大蒜的成龄植株，是由叶身、假茎、鳞芽、花萼和茎盘组成鳞茎大形，具有 6-10 瓣，外包灰白色或淡紫色于膜质鳞被。叶基生，实心，扁平，线状披针形，宽约2.5 厘

13、米左右，基部呈鞘状。花茎直立，高约 60 厘米，种子黑色。花期夏季。大蒜不能产生种子，生产上采用营养繁殖的方法，所以它的生长动态与其它葱蒜类蔬菜都不相同。我国大蒜的主要产地：江苏省邳州市、射阳县、太仓市，山东省济宁市金乡县、莱芜市、商河县、苍山县（临沂市） 、广饶县（东营市） 、茌平县、成武县，潍坊市的安丘， 河北永年县、大名县北部，河南省杞县、中牟县贺兵马村，上海嘉定，安徽亳州市、来安县，四川温江县、彭州市，云南大理、陕西兴平市及新疆等地。它原产地在西亚和中亚，自汉代张骞出使西域，把大蒜带回国安家落户，至今已有两千多年的历史。本草经疏 1记载：“ 入足阳明、太阴、厥阴经”。具有行滞气，暖脾胃

14、，消症积，解毒。治饮食积滞，脘腹冷痛，水肿胀满，痈疽肿毒，白秃癣疮，蛇虫咬伤。行气消积，杀虫解毒。用于感冒、菌痢、阿米巴痢疾、肠炎、饮食积滞、痈肿疮疡等功效。用法为煎汤，1.5-3 钱；生食、煨食或捣泥为丸。外用：捣敷、作栓剂或切片灸。宜忌阴虚火旺者，以及目疾、口齿、喉、舌诸患和时行病后均忌食。1.2 大蒜的主要化学成分 2大蒜中含有的有效成分为黄酮类化合物，另外大蒜中还含有大量的挥发油，其中含硫挥发物 43 种，硫化亚磺酸酯类 13 种、氨基酸 9 种、肽类 8 种、甙类 12 种、酶类 11 种。大蒜具有防治肿瘤和癌症、强力杀菌、降血压、降胆固醇、降血脂、抗长春工业大学学士学位论文2衰老、

15、抗疲劳、抗血栓形成、防治糖尿病、保护心血管等功能。1.2.1 黄酮类化合物黄酮类化合物具有多种生物活性，如抗肿瘤活性、抗氧化自由基活性、抗炎及镇痛活性、抗菌及抗病毒活性、抗心血管系统疾病 3等。大量研究表明黄酮类化合物还具有降压、降血脂、抗衰老、提高机体免疫力、镇咳、祛痰等药理活性。1.2.2 有机硫化物大蒜有机硫化物分为挥发性化合物和非挥发性化合物。其中挥发性化合物包括脂溶性有机硫化物和硫代亚磺酸酯类等含硫化合物 4；脂溶性有机硫化物按含硫原子数目分为一硫化物、二硫化物、三硫化物、四硫化物 5。硫代亚磺酸酯类主要有二烯丙基硫代亚磺酸酯、甲基烯丙基硫代亚磺酸酯、烯丙基甲基硫代亚磺酸酯等 4。非

16、挥发性化合物包括水溶性有机硫化物，主要有 S-烯丙基 -L-半胱氨酸(SAC)、S- 烯丙基巯基-L-半胱氨酸(SAMC) 6。1.2.3 类固醇皂苷类固醇皂苷以其糖苷配基的分子结构为基础分为两大类：呋甾皂苷(Furostanol spooning)和螺甾皂苷(Spirostanol spooning)。呋甾皂苷主要有：Proto-eruboside-B 7，Proto-iso-eruboside-B，Sativoside-B1 ，Proto-desgalactotigonin 。螺甾皂苷有：Eruboside-B ，Iso-eruboside-B 8，Sativoside-R1， Sativ

17、oside-R2 9。大蒜提取物中也分离出一系列的类固醇皂苷和皂苷配基。1.2.4 氨基酸大蒜中的氨基酸主要分为 2 类：一类是组成蛋白质的氨基酸，另一类是非蛋白质氨基酸。前者主要包括半胱氨酸、组氨酸、赖氨酸、丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、胱氨酸和缬氨酸等，以前 3 种含量较高 10。非蛋白质氨基酸主要有 S-取代半胱氨酸，如蒜氨酸（S-烯丙基-L-半胱氨酸亚砜，SACS ） ，还有脱氧蒜氨酸 (S-烯丙基-L-半胱氨酸，SAC), (+)- S - (反-1-丙烯基 ) -L-半胱氨酸亚砜和 S-烯丙巯基半胱氨酸等 11。1.2

18、.5 有机锗大蒜是有机锗含量极高的植物。人参中含有极高的有机锗，而蒜的有机锗含量是人参的 3 倍。有机锗能迅速吸收氧气，供给体内各器官，明显的抗癌作用，同时长春工业大学学士学位论文3加强生命体的免疫机能及降低血压的功能。1.2.6 硒大蒜含有微量元素硒，能使人体产生大量谷胱甘肽。硒具有靶向性，通过增高细胞中环腺甘酸的水平，造成抑制癌细胞分裂和增殖的作用，并可以自动识别癌细胞，阻断能量供应，使其因能量枯竭而死亡，而对正常的细胞没有杀伤作用。因此，硒被世界卫生组织称为“抗癌之王” 。另外大蒜中还有有机硒化物包括以硒半胱氨酸为活性中心的硒蛋白和其他形态的含硒化合物 12。1.2.7 矿物元素大蒜中含

19、有丰富的矿物质元素，其中含量以磷为最高，其次为镁、钙、铁、硅、铝和锌等 18。1.3 大蒜的生理功能及作用1.3.1 防治心脑血管疾病大蒜可防止心脑血管中的脂肪沉积，诱导组织内部脂肪代谢，增加纤维蛋白溶解活性，降低胆固醇，抑制血小板的聚集，降低血浆浓度，增加微动脉的扩张度，促使血管舒张，调节血压，增加血管的通透性，从而抑制血栓的形成和预防动脉硬化。大蒜可帮助保持体内一种酶的适当数量而避免出现高血压。1.3.2 预防癌症和抗癌作用大蒜在现代医学中最早用作抗癌药物是 20 世纪 50 年代，发现大蒜中的硫代亚磺酸酯能够抑制肿瘤细胞生长 13。近年来，有关大蒜防癌、抗癌作用的研究日益受到国内外学者的

20、关注，对大蒜抑制肿瘤细胞生长和增殖(抗肿瘤作用)研究取得了显著的成果。大蒜可以减少各种组织和器官，如皮肤、乳房、结肠、结肠、食道、前列腺、膀胱、肺、肝及胃等患恶性肿瘤或癌症的风险 14。1.3.3 抗衰老作用大蒜里的某些成份，有类似维生素 E 与维生素 C 的抗氧化，防衰老特性。研究发现大蒜中超氧化物歧化酶(SOD)含量丰富，大蒜的 SOD 活力为 21.73（U/g） 15。SOD 是一种源于生物体的抗氧化、抗衰老的活性物质，能清除生物体在新陈代谢中产生的有害物质。所以大蒜具有良好的抗氧化、抗衰老的作用。长春工业大学学士学位论文41.3.4 降血脂作用徐彩菊 16研究大蒜粗提物作为保健食品的

21、降脂减肥作用。结果表明，大蒜粗提物 0.2、0.4 和1.2 g/kg剂量组能明显降低高血脂大鼠血清胆固醇（ TC）含量；0.4、1.2 g/kg剂量组能明显降低血清甘油三酯（TG ）含量，同时也明显降低肥胖大鼠的体重、增重和体内脂肪湿重；1.2 g/kg剂量组能明显降低肥胖大鼠的体脂比，其机制可能与调节机体脂质代谢有关。胡献国 17指出，大蒜中的蒜素能够降低血液中有害胆固醇含量，能预防动脉硬化，降低血糖和血脂。美国科学家曾对400例冠状动脉硬化且发生过一次心肌梗死的患者进行试验，一半人每日服加大蒜汁的牛奶，另一半人服不加蒜汁的牛奶，3年后者死亡率较前者高一倍。加大蒜汁组既降低了血压，又减少了

22、心脏病的发病率。1.3.5 保护肝脏作用大蒜具有提高肝脏解毒能力的作用，有助于进入人体内的重金属排出，防止汞、镉等被肠壁吸收。大蒜具有降低人体内转氨酶的作用，可以消除病毒性肝炎所引起的黄疸。大蒜中的微量元素硒，通过参与血液的有氧代谢，清除毒素，减轻肝脏的解毒负担，从而达到保护肝脏的目的。1.3.6 提 高 机 体 免 疫 力大蒜能激活人体巨噬细胞功能。研究发现，大蒜注射液对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬机能有明显促进作用，而且淋巴细胞转化率和玫瑰花瓣状反应均显著提高。大蒜中硒元素是谷胱甘肽过氧化酶的主要组成成分，其抗氧化能力比维生素 E 高 500 倍，对细胞膜有防护作用，参与辅酶 A 和辅酶 Q 的合

23、成，从而提高机体免疫力。1.3.7 预防感冒大蒜制剂对预防感冒有明显效果。大蒜辣素对病原菌和寄生虫有良好杀灭作用，可预防感冒，减轻发烧、咳嗽、喉痛及鼻塞等感冒症状。日本研究人员对小鼠进行试验表明，大蒜具有阻止病原体侵入的作用，即使感染了感冒病毒，大蒜也有阻止发病的功能。1.4 大蒜的国内外的研究现状在古代就有许多关于大蒜的描述，在本草经疏中记载：“入足阳明、太阴、厥阴经”。在 纲目有关大蒜的描述为 “入太阴、阳明 ”。可以说大蒜的药用功效非常大。但是，大蒜含物质较多成分复杂，分离较难，对其各种有效成分研究相应较长春工业大学学士学位论文5少，国内主要是对其综合价值的研究。国外的科学家们对大蒜的研

24、究也给予了高度的重视，从药理、临床、应用等各个领域进行了比较深入系统的研究，获得了大量的研究成果，进一步证明了大蒜不仅是一种优良的保健食品，而且是一种具有广泛用途的天然药品。临床应用治疗感染性疾病。贾鹏应用大蒜素注射液静脉滴注，辅以中药灌肠治疗真菌性肠炎12例，结果痊愈10 例，好转2例，总有效率100。韩旭等应用大蒜素胶囊13服，配合中药冲洗坐浴，治疗念珠菌性外阴阴道炎618例。轻、中、重症有效率分别为100、93.8、70.83 。1.5 黄酮类化合物的概述黄酮类化合物是一类植物中分布很广且重要的天然产物，是具有 2-苯基色原酮（flavone）结构的化合物。分子中含有一个酮式羰基，第一位

25、上的氧原子具碱性，能与强酸成盐，其羟基衍生物多具黄色，故又称黄碱素或黄酮。黄酮类化合物在植物体中通常与糖结合成苷类，小部分以游离态（苷元）的形式存在。绝大多数植物体内都含有黄酮类化合物，它在植物的生长、发育、开花、结果以及低于异物侵袭等方起重要的作用。有关黄酮类化合物的报道最早见著 1962 年，近几十年，又有许多关于黄酮类化合物的专著相继问世。由于黄酮类化合物具有广泛的药理作用，早在 17 世纪，黄酮得到广泛而深入的研究。1.5.1 黄酮类化合物的分类 19(1) 黄酮和黄酮醇类黄酮和黄酮醇广发分布在各种植物中，是最典型的两类黄酮化合物。黄酮类是以2-苯基色原酮为基本母核，3位无氧取代基。而黄酮醇类以2-苯基色原酮为基本母核，3位有含氧取代基。黄酮类化合物种类繁多，其种类多样性的原因有以下三个因素：黄酮糖苷化的糖的种类不同；黄酮糖苷化的位点不同：单糖、双糖或者多糖取代。主要从各种植物的叶、枝、果实、干、心木和根等组织中分离得到。(2) 二氢黄酮二氢黄酮类化合物的主要特征：（1）黄酮的C 2-C3双键消失；（2）C 2是手性碳。在天然产物中，绝大部分二氢黄酮的B环都是朝向纸面内的，为构象。相反，朝向纸面外即为 构象。主要分布于豆科，桑科等植物中。(3) 二氢黄酮醇二氢黄酮醇即3-羟基二氢黄酮，其结构变幻多样，是很多黄酮类化合物的植物主要成分。主要分布于豆科，菊科，桑科等植物中。