基本信息
- 项目名称：
- 紫苏黄酮绿色工艺探索--超声波辅助提取及微胶囊包埋技术研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 分析市场前景，确定利用紫苏提取加工紫苏黄酮。分析总结现有技术的不足之处，设计出一条低成本、高得率、高品质、绿色环保、低碳节能，利于产业化生产的工艺流程。 本项目采用超声波辅助技术，提高得率，缩短提取时间，提升产品品质，同时又降低生产成本，降低能耗。另外，合理利用副产物，废料及回收的试剂等，增加额外的经济效益。通过微胶囊包埋技术对所得黄酮进行处理，改善黄酮的功能性质与稳定性。
- 详细介绍：
- 本项目利用超声波辅助技术从紫苏中提取黄酮，并进一步将提取所得黄酮进行微胶囊包埋处理。通过超声波辅助技术达到安全、低耗、无化学药剂残留的目标，同时提高了产率，做到了绿色安全、低碳环保。另一方面，在本项目中，黄酮是一类易氧化变质的物质，而采用微胶囊包埋技术制得的产品有良好的功能性质和贮藏的稳定性，使用方便，可以解决传统工艺所不能解决的关键技术问题。然后，将通过微胶囊化后，获得的溶解性好，并且掩盖了黄酮本身的特殊气味，便于保藏与使用的紫苏黄酮应用于紫苏油、酱油的抗氧化等方面，推广紫苏黄酮的应用。 本项目中的关键技术在于紫苏黄酮提取和微胶囊包埋两个模块。 （1）本项目利用超声波辅助技术优化工艺，然而，乙醇的浓度、提取时间、提取温度、料液比等因素对提取率的影响至关重要，因此，在本项目中，确定最佳提取条件尤为关键。 （2）微胶囊包埋技术的操作中，适宜壁材的选择、喷雾干燥切割时间、干燥温度、泵速等因素是包埋成功的关键。 通过单因素实验与和正交试验分析，确定了超声波辅助提取工艺和微胶囊包埋技术的最佳工艺条件分别为：①乙醇浓度60%、提取温度50℃、料液比1:10、提取60min，此工艺条件下，得率为0.72%；②壁材比2:7、干燥时间8min、干燥温度210℃、泵速15r/min，此工艺条件下，包埋率为90.12%。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本项目是为了通过学习研究从紫苏中提取黄酮的现有技术，优化工艺流程，提高产品得率与品质，充分利用生产资源，降低生产成本，做到绿色环保、低碳节能，实现工厂化生产。同时通过实验研究微胶囊包埋的关键技术，利用微胶囊包埋技术提高紫苏黄酮的功能性质和贮藏的稳定性。并充分利用提取过程中产生的副产物，回收利用提取剂，将生产废料进行再加工，节约资源，降低成本，获得额外的经济效益，利于推广紫苏黄酮的生产与应用。
科学性、先进性及独特之处
- 紫苏根茎叶中富含黄酮，提取率较高，来源广泛，因此，本项目率先使用价格低廉的紫苏进行黄酮提取，以降低生产成本；利用超声波辅助技术，确定最佳工艺条件，提高得率、降低能耗，同时保证了品质；采用微胶囊包埋技术对提取纯化所得黄酮进行稳定化处理，使产品获得良好的功能性质和储藏的稳定性；充分利用提取过程中产生的副产物，回收利用提取剂，并且将生产废料进行再加工，节约资源，降低成本，获得额外的经济效益。
应用价值和现实意义
- 黄酮对人体有抗氧化等多种功效，目前市场需求量大，但因生产成本高、工艺复杂等问题，造成黄酮有市无价。 通过对提取工艺的优化及微胶囊包埋技术的后期加工处理，有效提高黄酮的得率，改善功能性质与稳定性。传统工艺经过优化后，做到了工艺流程简单，设备成本低，试剂可重复利用，并且可将提取过程中产生的副产物进一步加工制成精油，充分利用了原材料，追加成本小，增加了经济效益，利于实现工厂化生产。
学术论文摘要
- 采用超声波辅助技术，从紫苏叶中提取黄酮，并进一步对提取所得的黄酮进行微胶囊包埋处理。通过单因素实验与正交试验分析，确定黄酮提取工艺最佳条件：乙醇浓度60%，提取温度50℃、料液比1:10，提取时间按60min，此工艺条件下，黄酮得率为0.72%；微胶囊包埋最佳工艺条件：壁材比（乳清蛋白：β-环糊精）2:7，喷雾干燥中切割时间8min、干燥温度210℃、泵速15ｒ／min，此工艺条件下，包埋率为90.12%。同时精制副产品，以期实现产业化生产。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 本作品确为学生课外学术科技活动成果。作品创新性强，且具有较强的现实意义。
参考文献
- [1]黄丹，严芳，刘达玉等.紫苏提取物的特性及应用[J].安徽农业科学，2010,38（10）：5094～5096. [2]陆柏益,张英,吴晓琴.竹叶黄酮的抗氧化性及其心脑血管药理活性研究进展[J].林产化学与工业，2005,25（3）：121. [3]马云标,周惠明,朱科学.VE微胶囊的制备及性质研究[J].食品科学，2010,31(02):1～5 [4]蔡涛，王丹，宋志祥.微胶囊的制备技术及其应用[J].化工中间体,2009(12):6～13 [5]朱敏莉，薛伟明，赵彬然等.ACA液芯微胶囊制备工艺优化[J].化工进展，2010，29（1）：124～129.
同类课题研究水平概述
- 近年来， 随着对紫苏含有的多种营养成分和活性物质的深入研究，其开发利用价值也正日益成为世界性的热门研究课题。日本从20世纪60年代就开始了对紫苏的研究，并开发出了保健食用油、保健食品（如饼干、点心等）、紫苏茶、紫苏饮料、紫苏酱油、紫苏增白霜、药品等，目前处于领先地位。美国、加拿大、韩国对紫苏的开发研究也各有特色，如美国已将紫苏列入抗癌食品研制计划等。目前，我国对紫苏的成分、生理功能及开发利用也进行了大量的研究，开发了紫苏调和油、紫苏保健酱油、紫苏啤酒、紫苏天然饮料、紫苏叶保健茶等。 目前，国内外对紫苏的研究，多集中在紫苏籽油、紫苏茶饮的研发上，且已有部分项目投入生产，但对于从紫苏叶中提取黄酮及大量副产物的研究多处于实验阶段，还未实现大规模产业化生产。而关于该项目的大规模生产，工艺流程是其中一大局限因素，其余的因素如原料、加工技术水平等也影响较大。 现阶段，我国国内相关紫苏提取工艺较为传统，工艺大多大量使用各种化学试剂，耗时长，产品中易存在化学试剂的残留，较难保证食品安全，同时，大量使用化学试剂，也是对环境的一大危害。另外，也有一些项目采用非化学法提取黄酮，但是由于这些方法生产率较低，成本投入高，不利于投入生产。而本项目正好解决了安全性与生产效率的问题。 关于微胶囊包埋技术，这一技术始创于20世纪50年代，当时用于无碳复写纸的制造。在国外，这一技术目前已经相当成熟，广泛应用于各行业，如医药、食品、日化用品、印刷、涂料、油墨等行业，尤以医药与食品行业应用最广。而在国内，这一技术与国外相比存在较大的差距，但是这几年也有了迅速的发展，虽然投入生产的项目偏少，但微胶囊技术的应用研究已经开始渗透进各行业。现在，这一技术在其他项目（如VE的微胶囊制备）的应用意见较多报道，但有关紫苏黄酮微胶囊包埋关键技术的研究报道几乎没有。这一技术的开发研究对于紫苏黄酮的深加工具有重大意义。
