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        正交優(yōu)化超聲波輔助提取玫瑰花多糖的工藝及口服液制備研究

        2021-12-23 12:16:50馬利平劉會超秦令祥
        現(xiàn)代食品 2021年21期

        ◎ 馬利平,劉會超,秦令祥

        (1.河南科技學院,河南 新鄉(xiāng) 453003;2.漯河食品職業(yè)學院,河南 漯河 462300)

        玫瑰花,也稱刺玫花,是薔薇目、薔薇科植物玫瑰的干燥花或花蕾[1]。玫瑰花起源于中國,在世界各地都有種植。中醫(yī)研究發(fā)現(xiàn),玫瑰花甘溫、微苦,歸肝脾經(jīng),具有降血脂、抑菌、抗病毒、防衰老等功效,被稱為“花中皇后”[2-6],是一種藥食同源的花卉。玫瑰花多糖是玫瑰中重要的生物活性成分,具有抗氧化、降血糖和抗衰老等作用[7-9],廣泛用于食品、醫(yī)藥、制茶、保健品等領域[10-11]。本文通過正交試驗優(yōu)化玫瑰花多糖提取工藝,并對玫瑰花多糖口服液制備工藝進行研究,為玫瑰花多糖的提取及應用提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        玫瑰花(干):市內(nèi)張仲景大藥房;苯酚、硫酸、葡萄糖、無水乙醇(均是分析純):國藥集團化學試劑有限公司。

        1.2 儀器與設備

        JY92-ⅡN超聲波細胞粉碎儀:南京曉曉儀器設備有限公司;ZA3AS分析天平:上海贊維衡器有限公司;RE-2000E旋轉蒸發(fā)器:山東博科再生醫(yī)學有限公司;M400D臺式低速離心機:上海邁皋科學儀器有限公司;UV1800PC紫外-可見分光光度計:安徽寧懷儀器有限公司;DZF-6090真空干燥箱:濟南歐萊博技術有限公司;ZD-10L小型破壁粉碎機:廣州雷邁機械設備有限公司。

        1.3 超聲波輔助提取玫瑰花多糖

        玫瑰花(60 ℃烘箱中干燥至恒重)→玫瑰花粉(經(jīng)破壁機粉碎,過60目篩)→加一定比例的水、混勻→超聲波輔助提取(一定的超聲功率、超聲溫度、超聲時間)→提取液離心(5 000 r·min-1,10 min)→上清液減壓濃縮→乙醇溶液沉淀(加3倍體積95%乙醇)→靜置(4 ℃冰箱,靜置24 h)→離心(5 000 r·min-1,10 min)→真空干燥→即得玫瑰花粗多糖。

        1.4 玫瑰花多糖含量的測定

        采用苯酚-硫酸法測定玫瑰花多糖含量[12]。玫瑰花多糖得率的計算:

        玫瑰花多糖得率=(提取的多糖質量/提取的玫瑰花粉樣品質量)×100%

        1.5 玫瑰花多糖的提取試驗設計

        1.5.1 單因素試驗設計

        準確稱取5份10.0 g玫瑰花粉末,按照1.3的方法提取,研究不同因素對玫瑰花多糖得率的影響。固定條件為:料液比1∶30(g·mL-1),超聲波功率500 W,超聲溫度60 ℃,超聲時間30 min。分別設定料液比為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40和1∶50(g·mL-1),超聲波功率為200 W、300 W、400 W、500 W和600 W,超聲溫度為30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃和70 ℃,超聲時間為10 min、20 min、30 min、40 min和50 min,進行單因素試驗。

        1.5.2 正交試驗設計

        在單因素試驗的基礎上,選取表1列出的4個因素,采用L9(34)正交試驗優(yōu)化提取工藝。試驗水平設計見表1。

        表1 正交試驗因素水平表

        1.6 玫瑰花多糖口服液的制備方法

        1.6.1 工藝流程

        玫瑰花多糖(一定含量)→調配均勻(甜味劑、酸味劑等)→定容→均質→灌裝→殺菌→冷卻→成品。

        1.6.2 操作要點

        (1)玫瑰花多糖:按照1.3方法制備得到玫瑰花多糖。

        (2)混合調配:將玫瑰花多糖提取液、白砂糖、檸檬酸、黃原膠按一定比例添加。

        (3)均質:料液在65 ℃,壓力40 MPa,均質1次。(4)灌裝:在85 ℃時灌裝封口。

        (5)殺菌:放入高壓殺菌釜,設定殺菌溫度121 ℃,時間20 min。

        (6)冷卻、成品:殺菌好的口服液分段冷卻,檢驗。

        1.7 感官評價

        為使制備的口服液品質較好,分別挑選10名具有一定經(jīng)驗和鑒別能力的人進行感官評價,感官評價標準見表2。

        表2 玫瑰花多糖口服液感官評價標準表

        1.8 玫瑰花多糖口服液制備的試驗設計

        1.8.1 單因素試驗設計

        稱取5份20.0 g 玫瑰花多糖,按照1.6的方法制備玫瑰花多糖口服液,研究不同因素對感官評價的影響。固定條件是:玫瑰花多糖添加量30%,白砂糖添加量8%,檸檬酸添加量0.08%,黃原膠添加量0.06%。分別加入玫瑰花多糖(15%、20%、25%、30%和35%),白砂糖(2%、4%、6%、8%和10%),檸檬酸(0.02%、0.04%、0.06%、0.08%和0.10%),黃原膠(0.03%、0.04%、0.05%、0.06%和0.07%),進行單因素試驗。

        1.8.2 正交試驗設計

        在單因素試驗基礎上,選取表3所列的4個因素,采用L9(34) 的正交優(yōu)化玫瑰花多糖口服液的制備工藝。試驗水平設計見表3。

        表3 正交試驗因素水平表

        1.9 數(shù)據(jù)處理

        每組試驗平行進行3次,結果為3次的平均值;試驗數(shù)據(jù)采用Office進行作圖;正交試驗數(shù)據(jù)分析采用正交設計助手ⅡV3.1專業(yè)版進行。

        2 結果與分析

        2.1 玫瑰花多糖的提取工藝優(yōu)化

        2.1.1 料液比

        由圖1可知,玫瑰花多糖得率隨著溶劑量的增大呈逐漸升高,最后趨于平緩。這是因為,料液比較小時,隨溶劑量的增大,溶劑與物料濃度差加大,傳質加快,玫瑰花多糖得率升高;當溶劑的量增大到一定程度后,多糖已基本完全溶出,再繼續(xù)增大溶劑,得率也不會明顯增加,而趨于平緩。故取料液比為1∶30為佳。

        圖1 料液比對玫瑰花多糖得率的影響圖

        2.1.2 超聲功率

        由圖2可知,玫瑰花多糖得率隨著超聲功率的增大而升高,并趨于穩(wěn)定。這是因為,增大超聲功率,空化作用加強,加大了物料細胞破壁程度,玫瑰花多糖得率升高;過大的超聲功率可導致部分多糖結構破壞。故取超聲波功率為500 W為佳。

        圖2 超聲功率對玫瑰花多糖得率的影響圖

        2.1.3 超聲溫度

        由圖3可知,玫瑰花多糖得率隨著超聲溫度的升高先上升后略有下降。這是因為,多糖的溶解度超聲溫度升高而升高,得率升高。當溫度超過60 ℃后,再繼續(xù)升高溫度,多糖會部分發(fā)生水解,得率略有降低。故取超聲溫度60 ℃為佳。

        圖3 超聲溫度對玫瑰花多糖得率的影響圖

        2.1.4 超聲時間

        由圖4可知,玫瑰花多糖得率隨著超聲時間的增加先升高后降低。這是因為,增加超聲時間,多糖溶出增多,得率升高。當超聲時間30 min時,多糖已完全溶出,得率最大,再延長超聲時間,會導致多糖部分破壞和降解,得率降低。故取超聲時間30 min為佳。

        圖4 超聲時間對玫瑰花多糖得率的影響圖

        2.1.5 玫瑰花多糖提取正交試驗結果

        由表4、表5可知,4個因素的影響關系為:A>D>C>B。料液比的影響達到了顯著水平,其他不顯著,通過k值的分析,最佳工藝參數(shù)為A2D2C3B2,即料液比1∶30(g·mL-1),超聲時間30 min,超聲溫度70 ℃,超聲波功率500 W,在此最優(yōu)條件下做驗證試驗,重復試驗3次,玫瑰花多糖平均得率為2.11%。

        表4 正交試驗結果表

        表5 方差分析結果表

        (續(xù)表4)

        2.2 玫瑰花多糖口服液的制備工藝優(yōu)化

        2.2.1 玫瑰花多糖添加量

        由圖5可知,感官評分隨著玫瑰花多糖添加量的增加先增大后降低。當添加玫瑰花多糖30%時,感官評分最高。添加量較低時,口感和質地較差,添加量過大時,玫瑰味太重,影響口感和滋味。故取玫瑰花多糖添加量30%為佳。

        圖5 玫瑰花多糖添加量對感官評分的影響圖

        2.2.2 白砂糖添加量

        由圖6可知,感官評分隨著白砂糖添加量的增加先增大后降低。當添加量為8%時,感官評分最高。白砂糖添加過高和過低均影響產(chǎn)品的口感。故取白砂糖添加量8%為佳。

        圖6 白砂糖添加量對感官評分的影響圖

        白砂糖添加量/%

        2.2.3 檸檬酸添加量

        由圖7可知,感官評分隨著檸檬酸添加量增加先增大后降低。當添加檸檬酸0.08%時,感官評分最高。添加量較小,味道偏甜,酸味不足;檸檬酸添加量過大時,口感偏酸。故取檸檬酸添加量0.08%為佳。

        圖7 檸檬酸添加量對感官評分的影響圖

        檸檬酸添加量/%

        2.2.4 黃原膠添加量

        由圖8可知,感官評分隨著黃原膠添加量增加先增大后降低。當添加黃原膠0.06%時,感官評分最高。黃原膠過低,產(chǎn)生分層;黃原膠過高,產(chǎn)品黏度太大,口感發(fā)黏。故取黃原膠添加量0.06%為佳。

        圖8 果膠添加量對感官評分的影響圖

        2.2.5 玫瑰花多糖口服液制備配方優(yōu)化試驗結果

        由表6、表7可知,4個因素的影響關系為A>D>C>B。玫瑰花多糖添加量的影響達到了顯著水平,其他不顯著,通過k值的分析,最佳工藝參數(shù)為A2D2C1B3,即玫瑰花多糖添加量30%,黃原膠添加量0.06%,檸檬酸添加量0.06%,白砂糖添加量10%。在此最佳條件下作驗證試驗,平行3次,玫瑰花多糖口服液感官評分平均分為89分。

        表6 正交試驗結果表

        表7 方差分析結果表

        3 結語

        本試驗采用超聲波輔助提取玫瑰花多糖及制備口服液,并對其工藝進行優(yōu)化。得到超聲波輔助提取的最佳工藝參數(shù)為:料液比1∶30(g·mL-1),超聲時間30 min,超聲溫度70 ℃,超聲波功率500 W,在此條件下玫瑰花得率為2.11%。玫瑰花多糖口服液最佳工藝參數(shù)為:玫瑰花多糖添加量30%,黃原膠添加量0.06%,檸檬酸添加量0.06%,白砂糖添加量10%。該條件下玫瑰花多糖口服液感官評分為89分。本試驗結論可為玫瑰花多糖的開發(fā)、推廣及應用提供一定的參考。

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