木本植物花粉营养物质的测定分析技术

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1、扬州大学扬州大学专科生毕业实习报告报告题目：木本植物花粉营养物质的测定分析技术学生姓名：郭力所在学院：园艺与植物保护学院专业班级：现代园艺 0801指导教师：陈鹏完成日期：2010 年 5 月扬州大学专科毕业读书报告文献综述扬州大学专科毕业读书报告文献综述木本植物花粉营养物质的测定分析技术木本植物花粉营养物质的测定分析技术现代园艺 0801 班 郭力 104609353592 指导老师：陈鹏摘要：本文综述了木本植物花粉营养物质的测定分析技术，介绍了木本植物花 粉破壁的概念及其破壁的方法，营养物质的主要成分和测定的方法。 关键字：花粉，破壁，营养物质，分析技术前言中国花粉年产量约 1500t，居

2、世界首位。如何合理开发利用我国的花粉资源,是 非常值得人们去研究的课题。 花粉具有低脂肪、高蛋白的特点,其营养价值比牛奶、鸡蛋高得多,同时具 有独特的医疗效用,因此越来越受到人们的广泛重视1-3，它被人们誉为“完全 营养品”4。在我国 80 年代以来大量的进行了对花粉药用价值的研究，近几年， 我国花粉药用研究进展甚快成果显著。各国都对花粉的研究成果已广泛应用于 食品，化妆品，医疗等领域。瑞典将花粉食品用于美容；日本将花粉食品用做 营养品；法国国立研究中心将花粉作为抗衰老和延年益寿的保健食品；巴黎防 疫院将花粉作为助长儿童发育的机能食品；苏联科学院对 200 多位百岁老人作 了调查,发现这些“老

3、寿星”大都是养蜂爱好者,他们平时常以花粉作为食品食 用。奥运会上一些体育健将也以花粉来增强体力,1984 年我国参加奥运会的体 育健儿,也都服用我国自己生产的花粉食品。 1 1、木本植物破壁的方法木本植物破壁的方法近代科学研究和临床应用充分肯定了花粉的医疗保健作用,蜂花粉对心脑血 管疾病、前列腺癌、前列腺增生、肝病、习惯性便秘、贫血、糖尿病、哮喘等 均有一定的治疗作用5-8。但是,由于花粉具有坚韧的细胞壁(由孢粉素、果胶 质、纤维素等组成),其结构中的孢粉素具有耐酸、耐碱、耐温、耐压以及对胃 酸和其他消化系统酶非常稳定的理化特性,这样既影响了花粉营养成分的吸收利 用,也阻止了提取时营养物质的释

4、放,大大限制了花粉的深层开发和利用,因此花 粉的破壁就显得尤为重要2。目前随着国内外对花粉研究的深入,人们在花粉的 破壁上也进行了不少的研究,取得了一定的进展。 1 1 破壁的方法破壁的方法1.1 物理方法 1.11 超声波破壁法9-13 由于花粉表面有一层非常坚硬的外膜,通过冷热的急剧变化使花粉的外膜因 破坏而产生裂痕,在裂痕的周围由于超声空化产生的气泡进行强烈的振动,其振 动力克服了花粉外膜与花粉之间的结合力,起到了扯裂的作用。为了使外膜被 “扯”下来,则在外膜上要用微冲击波,而超声波在空化气泡的爆裂过程中是可 以产生微冲击波。该技术的工艺流程是:花粉加水润湿冷冻升温融化超 声作用重复后

5、3 个环节 该方法中冷冻所用的仪器是可以制冷到-25的可控温的冰箱,升温融化是在温度低于 45的恒温水浴锅中进行,另外超声波的功率与细胞的破壁率在一 定的范围内呈线性关系,常用 500 W、30 kHz,一次超声作用时间不能超过 10 min,否则会由于作用时间过长而引起破壁花粉溶液的温度过高破坏花粉的营养成分。 1.1.2 温差破壁法14,15 由于花粉在低温下容易脆化,在根据细胞内的胞内水在低温下结成冰而在骤 然的升温条件下来不及与细胞壁同时融胀的特性,这样便容易引起胞内的冰刺破 花粉细胞壁,从而得到破壁的目的,如果再加其他外力的作用更促进了破壁率的 增加。该方法是将花粉灭菌后,置于-10

6、冰箱内存放 24 h 以上,迅速投入 80 的热水中搅拌,迅速冷却至 40-45,并在恒温连续搅拌提取 8-10h,过滤,滤液减 压浓缩可得到高营养的花粉提取液,提取率达 72.3%。 1.1.3 高压气流破壁法16 高压气流法即为高压气流粉碎破壁法,该法要求用含水量不高于 4%的干燥 花粉,在除湿清洁的房间里进行粗磨过筛,然后投入高压气流粉碎机中,使花粉细 小粉粒随着超音速强气流旋转撞击在高强度的环状陶瓷圈上,致使花粉破碎,破 壁率达 95%-99%。破壁后花粉干燥易包装、存放和运输,同时还可以方便射线 辐射灭菌。 1.2 生化方法 1.2.1 有机溶剂破壁法花粉均具有萌发孔结构,可利用有机

7、溶剂浸泡花粉的方法进行破壁。该方法 是以一定比例的有机溶剂浸泡花粉,让有机溶剂进入花粉粒,经过一定时间的浸 泡并加以搅拌,即可把花粉的营养成分提取出来。然后,在减压装置内回收有机 溶剂。 1.2.2 发酵破壁法 自身发酵法。花粉本身是含有多种酶类和微生物,在适当条件下发酵所得到 容易消化吸收的食用花粉。该方法是将花粉的含水量调整为 14%-30%,置发酵 盘内,36-38下发酵 48-72 h(每隔 10-12 h 将花粉上下翻动一次),发酵完毕后低 温干燥、粉碎即得食用花扮。 1.2.3 混合酶系破壁法17-19 先用纤维素酶或纤维毒酶和果胶酶一起处理花粉,然后再用蛋白酶处理从而 得到最高的

8、花粉破壁率的方法，该方法是花粉 50g,加水 3000 mL,再添加纤维 素酶和果胶酶各 0.1g,反应温度维持在 40-45,间歇搅拌 3h,然后在反应液中添 加蛋白酶 0.1g,继续搅拌 3 h,加热使酶失活可得破壁花粉混合液。尚德静等人利 用灵芝菌、金针菇、香菇、猴头菌等食用菌所产的不同酶系进行破壁也取得较 好效果,其中灵芝菌株所产的酶系破壁率高达 82.4%,猴头菌株最低。该方法既 可以破碎花粉壁,又能缩短食用菌发酵周期,还能除去花粉的不良味道,这为花粉 在食品工业、医药工业及化妆品日用工业的广泛应用提供了保证。 1.3 其他方法 1.3.1 扩增萌发孔法 吴大平20等人研制了一种花粉

9、培养液,利用该溶液培养花粉,可以扩大花粉 的萌发孔(沟),然后通过有机溶剂乙醇、乙醚、乙酸等将花粉的有效成分提取出 来。该技术的流程是:花粉过筛去杂杀菌干燥混合培养液 B 培养有 机溶剂浸提抽滤重复最后 2 个环节 2 次合并滤液(即可得破壁后花粉的有效成分)。该技术的关键是培养液 B 溶液的选择,以及有机溶剂的选择。他们经 过大量的试验最后筛选出如下的操作步骤:培养液 B 培养质量分数 10%乙酸 体积分数 10%乙醇质量分数 50%乙醚浸提油滤重复,其相应成分的 提取率接近酶法破壁的效果。 1.3.2 液态冷冻破壁法 冷冻可以使花粉变脆,利用这个特性,使用液态氮气极低温冻结的方法,在冷 冻

10、状态下冲击破坏花粉外壁,并同时加入酸性乙醇溶液来提取花粉中的营养物质,不 仅不会破坏花粉的有效成分,而且能将花粉内容物完全抽提出来。该方法是在不 锈钢容器中加入 60%-70%液态氮,然后缓慢而少量地加入花粉,浸泡 60-90s 使花 粉完全冻结脆化后,捞出花粉并用冲击式粉碎机将其粉碎。在破碎的花粉 5 kg 中,加入体积分数 5%的乙醇溶液 50kg 和质量分数 10%的醋酸溶液 2.5kg,50下 搅拌提取 2h,再以 5000r/min 离心 30 min,上清液于 40下减压浓缩至折射糖度 为 35,即可制成浓缩花粉浸出液 10kg,破壁率可达 90%以上,成品易保存,但该 种工艺较繁

11、琐,且一次性处理花粉量又较少,很难规模化生产。 2 2 营养物质的测定方法营养物质的测定方法科学家们发现，每颗小小的花粉都像微型的“营养库”，其主要成分包括： (1)脂类物质,包括油类、脂肪类和类脂 3 种。脂类主要以不饱和脂肪酸和类脂 的形式存在。(2)糖类, 花粉中的碳水化合物主要以糖的形式存在, 种类繁多, 糖在干花粉中占 25%-48%。(3)有机酸, 包括甲酸、丙酮酸、乳酸、原儿茶酸、 没食子酸、香英兰酸、阿魏酸等。(4)黄酮类化合物, 一般以苷的形式存在, 包 括: 黄酮醇、槲皮酮、山奈酚、杨梅黄酮、木犀黄索、异鼠李素、原花青素、 二氢山奈酚、柚苷和芹菜苷等。(5)其他:花粉中还含

12、有丰富的蛋白质、氨基酸、 维生素、萜类、甾醇类、矿物元素、100 种左右的酶、激素、核酸等活性成分。2.1 脂肪酸的测定方法21 脂肪酸之于脂肪的性质和特点方面的作用,就像氨基酸之于蛋白质。氨基酸 的组分决定蛋白质的性质,脂肪酸的组分决定脂肪的性质。因此,脂肪酸对脂肪 的性质和特点十分重要。对脂肪酸的研究和测定方法有多种: 2.1.1 气相色谱法(GC)以前多用填充柱,目前多为毛细管,分离精度大大提高此法一般要求对脂肪酸 进行酯化,然后才能测定。对一些常见脂肪酸,可与已知脂肪酸的保留时间对照 来鉴定,但要求试验条件高度同一,一般尽量每次试验,每次用新的标准品。但也 有用标准图谱(一般存于电脑)

13、与试验图谱比较,然后根据相对保留时间和峰面积 归一化法算出脂肪酸相对百分含量,此法的缺点是不能确定脂肪酸结构。用以上 方法，Ching and Ching、赵秀英、傅志军、刘剑秋等先后测定了许多花粉的脂 肪酸。 2.1.2 气相色谱质谱联用(GC-MS)此法汲取气相色谱法优点,而用质谱进行脂肪酸的定性。这种方法得出图谱后, 行人工解析,计算机检索确认结构,用归一化确定含量,国外 Stenfan 等用此法测 定了向日葵等花粉中的脂类组分。 2.1.3 高效液相色谱法(HPLC) 一般要把脂肪酸进行衍生,变成有紫外一可见光吸收特性,再用相应的紫外一 可见光波进行 HPLC 分析,利用此法 Lope

14、r、Bangukoa Muniategui、Farag 等测定了花粉中的多种脂肪酸。 如赵秀英等(1992)用气相色谱法对 3 种蜂花粉主要营养成分比较研究发现, 南瓜花粉中的酸类物质主要是不饱和脂肪酸,达到 77.073%。傅志军等(1995)对 山白树花粉分析表明,油酸、亚油酸、亚麻酸占总脂肪酸总量的 48.39%。刘剑 秋等(1998)测定杨梅花粉发现, PUFAs 为 41.748%,SFAs 为 25.873%,两者比值 高达 1.613。 2.2 糖类的测定方法 糖是一种碳水化合物，它们的化学式大多是(CH2O)n。其中 C 就是碳， H2O 是水的化学式，这也是他们被称为碳水化合

15、物的原因所在。糖可以分为四 大类：单糖（葡萄糖等），寡糖（蔗糖、乳糖、麦芽糖等等），多糖（淀粉、 纤维素等）以及糖化合物（糖蛋白等等）。测定糖类的方法有很多种，比如： 高效液相色谱法、萨氏法，高锰酸钾滴定法等。 2.2.1 高效液相色谱法（HPLC） 糖的 HPLC 测定主要有两种类型22:一种是采用阳离子交换柱或者凝胶柱, 以水、醋酸钙溶液或稀酸等作为流动相；第二类是用化学键合固定相柱,流动相 为乙腈-水。由于糖的结构特殊及其本身不含强紫外和荧光吸收的官能团,一般 采用示差折光检测器检测,但该检测器灵敏度较低,对糖的检测限一般在微克级 水平,且不能使用梯度洗脱,使糖的分离测定受到一定限制。若

16、将糖经化学反应 转变成具有紫外吸收性或荧光性的衍生物,则可应用灵敏度高的紫外吸收检测器 或荧光检测器,使检测限提高到纳克级水平。如张坚、刘凤云等人用高效液相色 谱法测定出了蜂蜜中的还原糖约为 77.91%,葡萄糖 38.37%,果糖 39.54%。23 2.2.2 萨氏(Somogyi)法 将一定量的样液与过量的碱性铜盐溶液共热，样液中的还原糖定量地将二价 铜还原为氧化亚铜，生成的氧化亚铜在酸性条件下溶解为一价铜离子，并能定 量地消耗游离，碘被还原为碘化物，而一价铜被氧化为二价铜。剩余的碘用硫 代硫酸钠标准溶液滴定，同时做空白实验，根据硫代硫酸钠标准溶液消耗量可 求出与一价铜反应的碘量，从而计算出样品中还原糖含量。 Cu2+还原糖Cu2O KIO3+5 KI+3H2SO4=3H2SO4+3H2O+3I2 Cu2O+H2SO42Cu+SO42-+H2O 2Cu+I2=2Cu2+2I- I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI 2.2.3 高锰酸钾滴定