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蒜瓣经破碎后,其中的蒜氨酸在蒜氨酸酶的作用下形成大蒜素(Allicin),结构式为CH2=CHCH2S(O)-SCH2CH=CH2。大蒜素能够抵抗微生物,诱导癌细胞的凋亡,杀灭肿瘤细胞,提高免疫能力,抑制NO合成,降低血清胆固醇和甘油三酯水平,减少动脉粥样硬化的形成以及血小板的凝集等功能,因此具有重要的研究价值。
通过比较,选择快速简便的分光光度法作为检测大蒜素的方法。以提取率为指标,通过正交试验,考察了酶解反应温度和酶解反应时间对蒜氨酸酶酶解蒜氨酸生成大蒜素的影响,得到较好的反应条件--酶解反应时间10min、酶解反应温度25℃。酶解反应时间和酶解反应温度对蒜氨酸的转化率有显著影响。
研究了微波辅助水提取和超声辅助乙醇溶液提取大蒜素的过程。相对传统浸提方法,超声和微波辅助提取技术可以提高传质速率而缩短浸提时间。试验表明微波辅助水提取大蒜素的提取效率高于超声辅助提取。
以提取率为指标,考察了微波提取时间、微波强度、提取温度、液料比四个单因素对微波辅助提取过程的影响。在此基础上按L16(45)正交试验设计设计了四因素四水平的正交表试验,每次试验加料量为200g,得到的较优参数组合:微波提取时间3min、微波强度1400W、提取温度20℃、液料比31:1(mL/g)。各因素对提取率都有显著影响,影响的主次顺序:微波提取时间>液料比>微波强度>提取温度。在优化的条件下,大蒜素的提取率为1256.1mg/(100g新鲜大蒜)。
以提取率为指标,进行了脉冲超声辅助提取单因素寻优试验,较优参数:超声提取时间36min、脉冲超声幅宽2s、超声脉冲频率0.3571s-1、提取温度25℃、液料比16:1(mL/g),在此条件下的提取率为458mg/(100g新鲜大蒜)。
采用分子蒸馏技术分离除去多糖和蛋白等物质,对提取液中大蒜素进行纯化。以微波辅助提取液为原料,大蒜素的重相浓度、得率和回收率为指标,考察了进料速度、加热温度、真空度、进料温度和刮膜转速五个单因素对分子蒸馏过程的影响。选择进料速度、加热温度和真空度三个影响较大的因素进行优化。运用响应面试验设计对分子蒸馏过程的操作条件进行优化,通过响应面分析得到了重相浓度、得率和回收率与进料速度、加热温度和真空度三个因素之间关系的回归方程。分别为:
回收率=83.111-0.02195T-1830.724V-0.018609f2+10272.76V2;
得率=7.102+0.251f-0.243 T-15.719 V+0.0026T2;
重相浓度=0.481-0.233f-0.0015 T+0.047f2-4.117V2。
式中:T--加热温度(℃),Ⅴ--真空度(MPa),f--进料速度(/min)。
得到较优的一级分子蒸馏操作条件为进料速度5mL/min、加热温度40℃和真空度0.084MPa。通过一级分子蒸馏,大蒜素的浓度从0.1199mg/mL增加到0.1486mg/mL,浓度提高了0.35倍左右。