亚临界水对植物基质提取过程中新生抗氧化物的生成动力学及其特性研究

Recent years, subcritical water extraction technology attracts attentions from many researchers in view of its non-toxic, environment-friendly and economic characteristics. One application of subcritical water is for extraction of bioactive substances especially the antioxidant from plant substrate. The high temperature and high ion product of subcritical water might cause the neoformation antioxidant which already be proved by researchers. However, the generation mechanism of neoformation antioxidant and its properties was not be reported. The informations of the generation kinetics of neoformation antioxidant and its properties are significant to the application of subcritical water and extract.. In this study, we proposed that use the monomer of carbohydrate which widely exist in plant and the mixture of monosacchride and amino acid as model substrate and treat with subcritical water in various condition in continuous tubular reactor. We also plan to measure the antioxidative ability of treatment mixture.Use the batch reactor to collect the treatment mixture. And separate, purify and qualitative research on the neoformation antioxidant. According to the results of the neoformation antioxidant qualitative research, we hypothesize the generation reaction scheme of neoformation antioxidant, and suggest the reaction rate equation. Take advantage of the maths methods or model to determine the parameter of generation kinetics. We aimed to clarify the generation mechanisms and chemical properties of neoformations antioxidant from plant substrate with subcritical water treatment, and to obtain the basic data and the theoretical information for promoting the application of subcritical water.

亚临界水提取技术因其无毒、环保、经济等特点，近些年来备受关注。利用亚临界水对植物基质进行生物活性物质的提取，尤其是对抗氧化物的提取是亚临界水技术的主要研究方向之一。相关研究证实因高温、高离子积使得在植物基质亚临界水提取过程中可以生成新的抗氧化物。但对新生抗氧化物的生成动力学和特性研究则鲜有报道。.本研究将利用管式流通反应器以植物中广泛存在的糖类单体及单一单糖与氨基酸混合底物作为模式底物，在亚临界水的条件下，进行单一或混合底物不同条件的处理，并对处理物的抗氧化特性进行测定。同时利用批量式反应器对新生抗氧化物进行富集，并对其进行分离、纯化及定性研究。根据抗氧化物的定性试验结果提出反应过程假设并给出反应速率方程，利用数学方法与模型，以与试验数据拟合最佳为标准确定动力学参数。从而明确植物基质亚临界水提取物中新生抗氧化物的化学特性和生成机制，为亚临界水的应用提供基础数据和理论依据。

临界水是指100℃至临界温度374℃这一温度范围内，在外加压力条件下仍然保持液体状态的水, 其特点是高离子积，低介电常数，这使得亚临界水具有酸碱催化剂的性质，也可以替代有机溶剂作为提取剂。亚临界水提取技术因其无毒、环保、经济等特点，近些年来备受关注。利用亚临界水对植物基质进行生物活性物质的提取，尤其是对抗氧化物的提取是亚临界水技术的主要研究方向之一。相关研究证实因高温、高离子积使得在植物基质亚临界水提取过程中可以生成新的抗氧化物。为了推广亚临界技术（提取，反应），明晰研究亚临界水植物提取物中的新生的抗氧化物的性质及其化学反应动力学的性是十分必要的。.本研究对植物中常见的多糖的单体: 半乳糖醛酸（果胶的主要成分，较葡萄糖等更具有反应活性）、葡萄糖醛酸、葡萄糖（纤维素的单体成分）、半乳糖、氨基葡萄糖(壳聚糖的单体成分)及N-乙酰氨基葡萄糖（几丁质的单体成分）进行了亚临界水处理（温度：170-260℃, 滞留时间0-300 s）并对处理液的抗氧化性(DPPH, Rancimat法)进行了检测, 除了N-乙酰氨基葡萄糖处理液外，其他底物的处理液都具有良好的DPPH自由基捕获能力，半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸的处理物在水系Rancimat检测中也同样表现了良好的抗氧化能力，其抑制亚油酸自动氧化的能力较VC还强。这表明底物均在亚临界水作用下产生了抗氧化的新生物。并对主产物进行了定性。本研究对半乳糖醛酸+赖氨酸及半乳糖醛酸+丙氨酸的混合物，进行亚临界水处理（温度160，180℃，滞留时间为5，10，15 min），处理后的混合液同样具有较高的抗氧化活性。对处理后的混合液中物质进行了初步定性。本研究还明确了半乳糖醛酸和氨基葡萄糖降解动力学，二者都遵循一级反应动力学，且通过研究确定了两种底物降解的动力学参数。

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