冷冻浓缩技术发展论文

2022-04-20

摘要:现阶段社会经济快速发展,有力推动医药行业的进步。药品主要维护人们人体健康,人们对其重视程度不断提高。冷冻干燥技术又称升华干燥。将含水物料冷冻到冰点以下,使水转变为冰,然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。物料可先在冷冻装置内冷冻,再进行干燥。但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。今天小编为大家推荐《冷冻浓缩技术发展论文(精选3篇)》,仅供参考,希望能够帮助到大家。

冷冻浓缩技术发展论文 篇1:

猪卵母细胞冷冻技术研究进展

摘要:综述了猪卵母细胞的冷冻保存方法和解冻方法,同时对保存效果、影响保存的因素、保护剂的选择等进行探讨。最后,展望了猪卵母细胞冷冻技术的应用前景。

关键词:卵母细胞;冷冻保存;猪

近年来,随着动物胚胎生物技术的迅速发展,对卵母细胞的需求日益增加,仅通过回收体内成熟卵母细胞已经无法满足科研和生产的需要。而从屠宰场回收废弃卵巢加以利用以获取大量卵母细胞,可望成为一条有效的途径。动物卵母细胞是母系遗传信息的载体,通过冷冻保存动物的卵母细胞,不但可以建立雌性动物的基因库,还可充分利用卵母细胞资源,使体外受精、转基因和核移植技术研究不受时间和地域的限制。另一方面,通过体外受精实现胚胎的体外生产,也可为胚胎生物技术提供丰富的材料来源。猪卵母细胞冷冻的研究还可为丰富低温生物学的理论、方法和实践提供重要的依据。

1 猪卵母细胞的冷冻保存方法

1.1 玻璃化冷冻

玻璃化冷冻是把卵母细胞置于高浓度冷冻保护液中,经短时间平衡或不平衡,直接投入液氮保存。卵母细胞在冷冻液中脱水至一定程度后,内源性胞质大分子(如蛋白质、脂类)及已渗透入胞内的冷冻保护剂浓缩,在冷冻过程中形成胞内玻璃化而不形成冰晶,因而避免了细胞内形成冰晶造成的化学和物理损伤,使卵母细胞得到保护。目前,玻璃化冷冻多采用两步法,即先用低浓度的冷冻保护剂预平衡3~5min,再放入终浓度冷冻液,立即装管,经液氮熏蒸1~2min后或不熏蒸而直接投入液氮。该法的特点是细胞在室温脱水后不需要降温程序,简便易行。

1.1.1 麦管(Straw)法 以EFS40作为玻璃化冷冻液。GV期或MⅡ期卵母细胞经TCM199清洗后转移到EFS20中,平衡1min,再转移到数个约100μL的EFS40小滴中,每滴约含卵母细胞15枚,并平衡1min。利用虹吸或注射器吸入麦管。装完管后,在液氮蒸汽中平衡3min后投入液氮或直接投入液氮中。

1.1.2 GMP管法 卵母细胞平衡后吸入GMP管。吸入的物质全部为含卵母细胞的冷冻液。装管完成后,在液氮蒸汽中平衡3min后投入液氮。

研究表明GMP的内径较小,且热传导性能好,故降温速率更快,冷冻效果好;此外,GMP还可以克服OPS管在液氮中容易上浮和炸裂的缺点,便于储存。

1.2 程序化冷冻

卵母细胞用冷冻保护剂平衡处理后,以1℃/min速度降温,在-5~-7℃诱发结晶,然后以0.3~0.8℃/min的速度降温至一30~-40℃,投入液氮中保存。将GV期或MⅡ期卵母细胞在TCM199中洗2-3次,转移到冷冻保护剂(EG,DMSO,Gly)中,进行逐步浓度梯度平衡。然后装入0.25mL的塑料麦管,每管含卵母细胞约15枚。装管完成后,放人已设置好的程序化冷冻仪中。

1.3 OPS法

Vajta等使用OPS法获得成功,大大提高了猪卯母细胞的存活率。他将普通0.25mL细管加热,拉制成约为原来1/2的内径,将胚胎放入1~2μL的冷冻液后利用虹吸法将卵母细胞吸入拉制后的OPS管。由于OPS管内径更细,减少了卵母细胞周围的冷冻液量,从而使冷冻速率大大提高,使卵母细胞在冷冻过程中可迅速通过致死温区而不至于受到损害。Francoise等已利用OPS法冷冻猪卵母细胞,移植后获得冻胚仔猪。

1.4 微滴法

微滴法(microdroplet)是使用微量冷冻液进行冷冻的一种方法。将含有卵母细胞的冷冻小滴(约6μL)直接滴入到液氮中冻成固态,然后收集这些固态颗粒于小管中,置于液氮中保存。另一种做法是,先在1mL冷冻管中做成含卵母细胞的微滴,然后将冷冻管直接投入液氮中保存。微滴法操作简单,在猪上的应用也取得突破。Misumi等用微滴法保存猪卵母细胞,解冻并培养24h后,卵母细胞存活率为91.3%,显著高于细管法,经胚胎移植后共获得27头仔猪,表明有较好的效果。

1.5 电镜铜网法

电镜铜网法是新近出现的一种玻璃化冷冻方法。它利用电镜铜网作为卵母细胞载体,使卵母细胞处于小体积(1μL)冷冻液中,然后直接投入液氮保存,其冷冻速率可达3000℃/min以上。Martino等用电镜铜网法冻存猪卵母细胞,解冻后形态正常率为60%,体外受精后卵裂率和囊胚发育率分别达到29%和10%。

1.6 固体表面法和冷冻环法

Begin等用固体表面法(solid-surface vitri-fi-cation,SSV)和冷冻环法(cryoloop virification,CLV)进行猪卵母细胞的超低温冷冻,其中,SSV法是将含有卵母细胞的冷冻液滴到浸入液氮的金属表面,其卵母细胞冻后存活率为60%,而CLV法是将含卵母细胞的冷冻液滴于冷冻环薄膜上,然后浸入液氮,结果取得了89%的存活率。

1.7 其他方法

除了在冷冻载体上进行技术改进之外,添加保护因子和对卵母细胞进行细胞处理也能改善猪卵母细胞的冻存效果。Men等在研究体外生产猪囊胚超低温冷冻时发现,向体外发育培养基中加入胎牛血清,能显著提高解冻后的胚胎存活率。在细胞处理方面,有学者在冻存猪卵母细胞之前,显微去除其内脂肪颗粒或先进行离心后再冻存,结果大大提高了卵母细胞的存活率,证明去脂处理是提高冻后存活率的方法。此外,Dobrinsky等证明在冷冻液中加入细胞松弛素B,也能提高猪卵母细胞的冷冻效率。

2 猪卵母细胞的解冻方法

2.1 玻璃化法解冻

麦管或GMP管取出液氮罐,在37℃的空气中平衡后,推注到塑料皿中,用移卵管直接转移到0.5mol/L蔗糖溶液中平衡5~10min,平衡好后洗涤。

2.2 程序化法解冻

冷冻保存一段时间后,从液氮中取出麦管,在空气中平衡10s,再投入到37℃的恒温水中平衡20s,擦净附在麦管上的水珠,用带橡皮套的注射器将含卵母细胞的冷冻液推注于10cm的塑料皿中。用移卵管吸取卵母细胞,转移到低浓度的冷冻液中进行稀释。以EG为例来说明,先将卵母细胞转移到6%EG中平衡5min;再转移到3%EG中平衡5min;平衡好后,再转移到0.5mol/L蔗糖溶液中平衡5min;之后,转移卵母细胞至TCM199(含10%FCS,下同),洗涤3~4次。

3 猪卵母细胞冷冻效果评价

3.1 形态学评价

冷冻一解冻后的卵母细胞经洗涤数次后放到较高倍数的倒置显微镜下进行形态学检查。凡能恢复到正常状态,胞质饱满、均一,透明带完整,GV期卵母细胞外卵丘细胞未脱落等视为形态正常。

3.2 体外培养

冷冻一解冻后的GV卵母细胞在TCM199成熟培养基中继续培养44h后,能看到其外卵丘细胞扩散(扩散,但范围小)的,视为有活力。扩散范围大者(>5倍卵母细胞直径)或有pbI出现者,视为具有发育能力。

3.3 台盼蓝染色

将洗脱抗冻剂后的卵母细胞转移到0.3%台盼蓝中,37℃染色3min,然后洗涤4~5次,放到实体镜下观察。活的卵母细胞不着色,死的卵母细胞蓝染。FDA(二乙酸荧光素)染色:卵母细胞脱除抗冻剂后,放到5%~10%FDA染色液中,37℃染色3min,放到TCM199中洗涤3-5次,立即拿到荧光显微镜下观察。胞质发荧光的卵母细胞视为有活力,不发荧光视为死细胞。

3.4 体外受精鉴定

将冷冻一解冻后的MⅡ期卵母细胞体外受精,若有卵裂现象说明该卵母细胞具有发育潜力。

4 影响猪卵母细胞冷冻的因素

4.1 常见因素

猪卵母细胞在冷冻一解冻的过程中由于受很多因素的影响,造成了其冷冻效率低,克服这些常见因素的影响是低温生物学的一项重要课题。常见的卵母细胞受损因素可归纳如下:(1)细胞内冰晶形成,细胞结构破坏;(2)细胞外冰晶形成,引起物理损伤;(3)冷冻保护剂的毒性;(4)胞膜内外渗透压差引起细胞萎缩或膨胀;(5)冷冻对细胞的损伤;(6)细胞质量等。因此,超低温冷冻卵母细胞的存活取决于渗透性抗冻保护剂通透性的快慢、化学毒性的大小和非渗透性抗冻保护剂的渗透压作用及有无冰晶生成等。传统的程序冷冻方法一般采用EG、DMSO、Gly等为主体的渗透性抗冻保护剂,因其浓度低、对细胞的化学毒性较小,故冻前需较长的降温冷却时间,另外还需要人工植冰,冰晶的生成会对细胞造成物理性的损伤而影响其活力。而添加大分子物质蔗糖可使溶液不生成冰晶,在冷冻过程中可以解除对卵的化学毒性。因此对猪卵母细胞的冷冻效果明显好于传统程序化冷冻。

另外,近十年来研究者改细管冷冻法为OPS法,由于提高了降温速度,可减少冷冻损伤。又因为卵母细胞与高浓度的玻璃化溶液接触时间小于1min,从而大大减小了化学毒性和渗透性的损伤,使猪卵母细胞冷冻保存有所突破。

4.2 特殊因素

众所周知,猪卵母细胞中含有大量的脂肪颗粒,多数学者认为,这使它本身对温度更敏感,更易于受到损伤,是猪卵母细胞较难冻存的重要原因。

5 冷冻保护剂的选择

很多学者在冷冻剂的种类和浓度上做了大量的研究,试图找出一种适合于猪卵母细胞冷冻的最佳程序。Huang等以细胞毒性试验来研究Gly、DMSO、EG、1,2-丙二醇(PROH)4种常用的冷冻保护剂对猪卵母细胞的影响。结果说明在猪卵母细胞冻存上,各种冷冻保护剂均具有保护猪卵母细胞的作用,但效果不一样,甘油的效果较差,EG相对较好。然而,许多研究者在冷冻保存猪卵母细胞时,仍选择甘油作冷冻保护剂。因此,究竟哪一种冷冻保护剂对猪卵母细胞更有效迄今尚未定论。

6 应用前景

就目前看,玻璃化冷冻比程序化冷冻更具可操作性和前瞻性;而减少卵母细胞与冷源(如液氮等)的空间距离,提高冷冻降温速度,可能是提高猪卵母细胞冷冻效率的最为有效的方法。其他技术如离心、去脂肪颗粒等也能在一定程度上提高冷冻效率,但操作繁杂,有待优化。总的说来,为使猪卵母细胞冷冻保存实用化,开发新技术、进一步提高冷冻效率是十分必要的。

参考文献:

[1]陈晓宇.刘东,李青旺,等猪卵巢卵母细胞的收集和体外成熟培养[J].上海农业学报,2003,19(2):75—78.

[2]桑润滋,朱士恩,杨利国.等.动物繁殖生物技术[M].北京:中国农业出版社,2002:247—261.

[3]张德福,张忠明,徐平动物胚胎生物技术发展概况[J].上海实验动物科学,2003,23(2):119—122.

[4]张德福,王凯,王英,等.香猪卵母细胞体外成熟及体外受精研究[J].上海实验动物科学,2000,20(3):172—173.

[5]张德福,朱良成.刘东,等.猪卵母细胞冷冻保存研究[J].中国农业科学,2006,39(6):1233—1240.

[6]朱良成,芮荣,张德福.猪卵母细胞超低温冷冻保存技术研究进展[J].动物医学进展,2006,27(3):125.

作者:彭礼繁 罗光彬

冷冻浓缩技术发展论文 篇2:

制药工艺中冷冻技术的应用分析

摘要:现阶段社会经济快速发展,有力推动医药行业的进步。药品主要维护人们人体健康,人们对其重视程度不断提高。冷冻干燥技术又称升华干燥。将含水物料冷冻到冰点以下,使水转变为冰,然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。物料可先在冷冻装置内冷冻,再进行干燥。但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。当前制药行业尤其重视冷冻技术,该技术环节复杂,但效果明显。本文中笔者以冷冻技术为切入点,分析制药工艺中该技术的具体应用。希望通过本文论述,为行业技术进步贡献一份力量,提高药品质量,维护人体健康。

关键词:制药工艺;冷冻技术;应用要点

1 引言

冷冻干燥技术[1]又称升华干燥。将含水物料冷冻到冰点以下,使水转变为冰,然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。物料可先在冷冻装置内冷冻,再进行干燥。但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。升华生成的水蒸气借冷凝器除去。升华过程中所需的汽化热量,一般用热辐射供给。冷冻干燥是利用冰晶升华的原理,在高度真空的环境下,将已冻结了的食品物料的水分不经过冰的融化直接从冰固体升华为蒸汽,一般真空干燥物料中的水分是在液态下转化为汽态而将食品干制,故冷冻干燥又称为冷冻升华干燥。冷冻的目的就是保证产品干燥,因此冷冻技术又被称为冷冻干燥技术。该技术优点众多,在制药行业中有着广泛应用。冷冻改造技术诞生于一百多年前,技术发展过程中经历诸多波折。目前人们广泛重视该技术,在制药、食品等行业发挥着重要作用。具体到制药行业来说,通过应用冷冻技术可以保证药品药性的稳定,保证治疗效果,本文就此展开相关论述。

2 冷冻技术概述

近些年人们愈发重视冷冻技术,也被认为时目前最优秀的干燥工艺,因此在实际中有着广泛应用,比如最常见的水果保鲜等。社会高速发展背景下,人们越来越看重自身健康,制药行业中引入更多的先进科技。基于冷冻技术的稳定性特点,因此得到人们关注。但其本身也容易受到其他因素影响,造成应用难度较大,技术特点[2]如下所示:(1)冷冻技术通常仅能在低温环境下使用;(2)处理的药液均为事前装好,计量准确;(3)处理中可以避开物化等模式,确保产品的稳定;(4)稳定药品药性,整个过程中在冷冻环境下进行,冻结干燥后药品体积缩小与变化,但颜色、形状及成分基本不变,可以有效避免产生浓缩现象;(5)通常技术条件下,材料冻干后呈现疏松多孔的情形,类似以海绵,这种状态具有极佳的复水性能与溶解度,水中溶解时多出现冰晶的形态,同时易溶于无机盐等相关物料中,有效避免一般干燥方式中随着水分减少无机盐逐渐溢出与硬化的情况。

3 制药工艺中冷冻技术的应用

药品冷冻过程由数个环节构成,其主要原理为低温下冻结药品溶液,真空环境下完成升华干燥,并去除其中存在冰晶,解析干燥去除药品中存在的结合水,得到最后的干制品。冷凍技术处理的药品计量准备,活性较大,具体应用如下所示:

3.1 产品预冻

该环节主要固定药品方便后期干燥,整个环节极为重要,一旦处理不当,很容易产生质量问题。整个环节中严格控制时间、温度及真空度。首先控制预控温度,预控温度过高或过低都会影响冻干效果,温度过高产品不完全冻结,造成抽空中出现一些不可逆变化,温度过低则会浪费资源影响成型;预冻时间严格控制,为保证产品完全冻干,达到冻干温度后进行一段时间保温。根据时间情况控制预冻时间,通常0.5~2h左右可以完全冻结。配置预冻液。预冻液是通常我们在对药物进行冷冻处理之前所配置的液体。因为在制药过程中,大多数都是利用器皿直接冷冻成固体,再将固体研制成粉末,只有很少的原料会直接使用药水来制成液体。通常,我们还会在与预冻液中加入一些特定物质,来保证配置液体的稳定性,同时还能增加它的美学性,使其看起来更加的美观。冷冻预冻液。它是为确保药物特性,在药品生产过程中通过水的升华活动来保证药品效果的一种方式。一般来讲,因为不同的预冻液进行预冻时采用的器皿不同,我们都是根据需要或要求放置在不同的器皿中进行预冻,而在不使用器皿的时候也会使用西林瓶等一些其他装置来放置。同时,不同预冻液在冷冻时还应根据具体情况进行处理,通常都是在特定的箱子内进行冷冻处理,或是通过冰柜等一些其他方式来进行冷冻。

3.2 干燥处理

干燥处理时冻干的主要过程,目的是为了将物料中的冰升华,同时保证冰不会溶化,物料冻结点饱和蒸汽压高于冰周围的水蒸气。通常在制造药品的时候,并不是一次性经期干燥到底的,而是分成第一阶段和第二阶段两部分来进行分步干燥处理。在第一阶段则是除去所有的冷冻水在这过程中,将处理好的药料事先放到冻干装置中,开启设备,给升温板加热,为升华活动提供足够的热能;而第二阶段中只有部分的水会被处理。控制干燥温度,这个温度点不应该超过共熔点,共熔点附近升华速度最快。可以将性质稳定、容易成型或加甘露醇等辅料比例较大的产品温度一次性升到最大值,加热时间可以稍微长点,方便操作及缩短生产周期;产品性质不稳定的则可以将温度设置为共熔点以下2~5℃,采用阶梯式升温干燥方式。控制升华干燥时的真空度,压强低有利于升华,但实际中真空中益于升华,这是因为适宜的真空度能促进热量的传递和水分子的扩散,在较低的真空度下会降低升华速率,在较高的真空度下会阻碍热对流,同样会降低冻干速率。真空度一般控制在15-30Pa范围内,有利于缩短生产周期并且保证产品的质量。

4 冷冻技术发展趋势

冷冻技术在我国制药行业中有着大范围使用,特别是西药生产过程中,冷冻技术有着极大的应用比例,一般在抗生素生产、抗病毒药物生产及活性成分等药物中,此外也在各种疫苗、针剂与促生素生产中。相比于其他主要技术,我们可以发现在冷冻技术有着广泛应用,通过该技术可以提高药品精准性、溶解速率,此外还可以提高药效,有效延长药品的存放时间与使用寿命。传统药品生产过程中,药品容易发生变形或无法保持活力等,冷冻技术的出现可以有效避免这些情况的发生。但实际生产中技术复杂,造成药品处理难度过大,出现变性情况。此外技术本身也存在一些问题,比如速率不高、耗能过大且耗时过长、前期投入成本过大等。

5 结语

总而言之,制药工艺中广泛应用冷冻技术,保证药品活性与减少制药损失。技术应用过程中要求较高,最突出的就是车间洁净度,同时给制药行业制冷空调设计与研究人员提出更高要求。冷冻技术在制药行业中的应用,可以有效保证药品活性与治疗效果,因此其必将有着更为广泛的应用,带动制药行业的进步与发展。希望通过论述为从业者提供一定经验借鉴。

参考文献:

[1]张学亮.冷冻干燥过程残余含水量的预测与控制方法研究[J].电子科技大学,2016,12(12):121-123.

[2]刘洪培.浅析高效液相色谱在药物质量检测中的应用[J].生物技术世界,2016,12(6),121-122.

作者:王影男

冷冻浓缩技术发展论文 篇3:

桑葚资源开发利用研究进展

摘   要  桑葚因其果肉多汁、颜色鲜红、含有丰富的营养及生物活性成分被不断开发利用。根据桑葚加工产品种类(桑葚酒、桑葚酵素、桑葚干、桑葚果汁、桑葚果粉、桑葚深加工产品),介绍桑葚的加工利用研究进展。

关键词   桑葚;开发利用

桑葚是卫生部首批药食两用农产品之一,营养丰富,富含多种维生素、有机酸、游离氨基酸和微量元素,同时含有丰富的花青素、白藜芦醇等生物活性成分和微量元素硒,具有良好的抗氧化、抗衰老、防癌、抗病毒、抗溃疡等作用,被誉为21世纪最佳保健果品。近年来,我国桑葚产业发展迅速,栽培面积和产量不断上升,市场前景良好。目前,桑葚主要用于鲜食,部分用于生产桑葚果酒和果汁。但桑葚柔软多汁,极易受损伤,造成汁液流失和腐败变质,其在常温下的保存时间仅为12~18 h,极其不耐贮藏,而将桑葚加工开发利用则可以解决桑葚不耐贮藏的问题,同时也可以丰富桑葚产品类型,提升附加值。笔者综述桑葚的开发利用研究进展,以期为桑葚产品的开发利用提供参考。

1 发酵产品

1.1 桑葚酒

桑葚因其果肉多汁、香气幽雅、色素含量高且稳定,成为酿酒的极佳原料[1]。目前桑葚酒的酿造研究集中在酿造酵母筛选,发酵工艺条件优化(如发酵温度、时间、初始糖度等),保持和提高桑葚酒风味、感官、营养品质等方面。

大多数桑葚酒的酿造还是采用非专一酿酒酵母,如安琪酵母公司生产的干酵母。胡康等[2]选择桑葚果、桑叶、桑园土壤、自然发酵桑葚酒为原料,进行桑葚酒专用酵母菌选育,通过分离、纯化、筛选得到一株SH1菌株,该菌种发酵生产的桑葚酒味纯正、风味良好,符合桑葚酒发酵的要求。谭霄等[3]采用一种产γ-氨基丁酸JM037酿酒酵母发酵生产桑葚酒,得到的桑葚酒中γ-氨基丁酸含量高达1 180 mg·L-1,极大地提高了桑葚酒的保健功能。

胡永正[4]对桑葚酒发酵工艺进行优化,确定初始含糖量200 g·L-1、接种量0.3%、发酵温度25 ℃为最佳发酵条件。孙中理等[5]研究如何保持桑葚酒品质,发现在发酵后期提高适当的温度,有助于主发酵彻底完成,可以有效避免残糖量过高的现象,而整个发酵过程中相对较低的平均发酵温度更有利于成品酒质量,尤其对酒的香气感官评价具有积极作用。

1.2 桑葚酵素

酵素是指以动物、植物、菌类为原料,经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的可食用产品[6]。由于其产品含有丰富的特定活性成分,对保健养生意识逐渐增强的消费者具有很强的吸引力,因此,酵素产品开发具有巨大的市场空间。

桑葚自身含有豐富的酚类、花色苷等活性成分,是生产酵素的良好原料。侯银臣等[7]以复合乳杆菌为菌种制备桑葚酵素,对发酵工艺进行了探索,得出桑葚酵素的最佳工艺条件为发酵液初始pH值6.0、种子液接种量1.6%、发酵17 h,该条件下得到的酵素产品DPPH自由基清除率高达96.82%。郭伟峰等[8]以超氧化物歧化酶(SOD)活力为指标,醋酸菌为发酵菌种,研究得到的桑葚酵素饮料SOD酶活力达24 122.2 U·mL-1,比桑葚果汁 的SOD酶活力提高了123%。Kwaw E等[9]以总酚为指标,优化了乳酸杆菌发酵桑葚果汁制备桑葚酵素饮料的工艺。

由于酵素产品最终评价指标较为复杂,不同的研究采用了不同的评价指标,酵素产品缺乏统一的质量标准体系。因此,酵素评价标准及体系将是未来研究的重点内容之一。

2 桑葚干

干燥技术能极大地解决桑葚不耐贮藏等问题。近年来,干燥技术发展迅速,最常用的是热风干燥,成本低、易操作,但干燥时间长;随之发展的微波干燥、热泵干燥、冷冻干燥、压差膨化干燥等技术在一定程度上优势明显,但需根据原材料的不同,选择最佳的干燥方式,才能更好地保留营养和保证品质。

李娇娇等[10]研究了真空冷冻干燥的真空度、干燥时间、处理量3个因素对桑葚干品质的影响,试验得出在真空度40 Pa、干燥21 h、处理量90 g时,桑葚复水性最好,色泽保持率在80%以上,且维生素C、花色苷、总酚保留率分别为82.38%、91.79%、87.50%。

由于目前的干燥技术都存在一定缺陷,因此,联合干燥技术是未来干燥技术的发展方向。李丰廷[11]分别比较了真空冷冻干燥、热风干燥、真空冷冻+热风联合干燥对桑葚品质的影响,得出真空冷冻+热风联合干燥比单独使用真空冷冻干燥的效率高,且花色苷、绿原酸、芦丁含量显著高于热风干燥。李兆路等[12]采用热风+变温压差膨化联合干燥技术,得到桑葚干燥最佳工艺条件为热风70 ℃预干燥3 h、膨化温度80 ℃、抽空温度70 ℃、停滞5 min、抽空2.5 h,与单一热风干燥相比,大大缩短了干燥时间,且产品营养物质保留率高,颜色鲜亮,口感酥脆。

3 桑葚果汁

近年来,我国果汁饮料行业有了很大的发展。据统计,我国年消费果汁300万吨左右,人均年消费量仅2 L,而美国人均年消费量20.9 L、加拿大30.1 L、德国21.7 L,都远远高于中国人均消费量,因此我国果汁加工行业发展潜力巨大。新营养型、新概念型、无添加型果汁是未来发展的方向和思路。桑葚具有天然营养、颜色艳丽的优点,是制作果汁的良好原料。

杜宝磊[13]采用响应面方法对桑葚制汁酶解工艺进行了研究,复配使用果胶酶和纤维素酶,在pH值5.0、酶解温度49.5 ℃、酶解2.6 h条件下,桑葚出汁率高达86.13%,显著提高了桑葚原料的利用率。桑葚复合饮料也是当前研究热点,如蓝莓桑葚复合饮料[14]、桑葚芦荟复合饮料[15]、桑葚红茶复合饮料[16]等,不同物料之间风味互补、协调增效,能够满足不同消费人群的口感要求。

为增加饮料的保健功效,仰玲玲[17]以葛根、桑葚、蜂蜜为原料,研究开发出一款新型解酒保健饮料。张根生等[18]将含有金属硫蛋白的鸡蛋水解成多肽,再与桑葚汁复配制得一款金属硫蛋白多肽桑葚汁饮料,由于金属硫蛋白是参与机体重金属解毒、微量元素代谢、自由基消除等作用的物质,因此,这款饮料对人体具有较好的保健作用。

4 桑葚果粉

桑葚果粉以固体粉末形式存在,具有风味独特、营养丰富、保存时间长、便于携带等优点,是果蔬汁精深加工领域的研究热点。其可作为后期面食品、膨化食品、肉制品、焙烤食品、乳制品等各类加工食品的原料。

桑葚果粉的干燥技术目前主要有热风干燥、泡沫干燥、喷雾干燥、冷冻干燥等。刘瑜[19]采用新鲜桑葚湿法粉碎磨浆后添加麦芽糊精,经真空冷冻干燥技术制得溶解性好、花色苷保留率高、营养损失小的桑葚果粉,其最佳制备工艺条件为桑葚匀浆3 min、麦芽糊精添加量为3%、料液比为2.5∶1。王瑞颖等[20]比较了喷雾干燥和冷冻干燥对桑葚粉热力学特性和稳定性的影响,表明喷雾干燥技术得到的桑葚粉的净等量吸附热、微分熵、积分熵高于冷冻干燥的桑葚粉,但积分焓低于冷冻干燥桑葚粉。

泡沫干燥是一种新型的干燥技术,它通过增大物料表面积,加速水分蒸发,从而提高干燥速率,非常适合于热不稳定、含糖量高、黏性大的物料干燥加工。李斌等[21]采用中短波红外70 ℃泡沫干燥技术对桑葚粉进行干燥,得到水分含量为0.107 g·g-1、粒径19.037 μm、水分活度为0.173、玻璃化转变温度为5.033 ℃的桑葚果粉,与热风干燥相比,其矢车菊素-3-O-葡萄糖苷、矢车菊素-3-O-芸香糖苷的保留量更高。

5 桑葚深加工产品

5.1 花色苷提取

花色苷是桑葚重要的生物活性物质,也是桑葚呈紫红色或紫黑色的呈色物质,具有抗氧化、消炎、保护心血管、缓解视疲劳等重要功效,目前已被广泛应用于食品、化妆品、药品等行业。

花色苷提取主要采用溶剂提取法,常用溶剂为水、乙醇、甲醇,又因花色苷在中性、碱性条件下不稳定,故会采用酸化醇类进行提取[22]。为提高花色苷得率,超声波、微波等技术被用于辅助提取。罗政等[23]对比溶剂提取和微波辅助提取桑葚的花色苷,发现微波辅助提取比溶剂提取的花色苷提取率高出15%~20%。谭佳琪等[24]采用超高压技术提取桑葚花色苷,在压力270 MPa、保压6 min、料液比1∶35、62%乙醇条件下,桑葚花色苷得率为4.93 mg·g-1,与热回流提取、超声波提取相比,得率分别提高了25.93%、18.26%。

由于桑葚花色苷提取液中还含有多种其他物质,如糖、蛋白质等杂质,因此想要鉴定和利用花色苷,还需对其进行纯化处理,可采用大孔树脂法、高速逆流色谱法及各种技术联合法等进行提纯。

5.2 桑葚多糖提取

桑葚多糖提取方法主要有溶剂提取、超声波和微波辅助提取、酶法提取等,其中热水浸提后采用80%乙醇沉淀去除其中小分子物質、色素等,是最传统的多糖提取法。

刘玉玲等[25]将桑葚用90%乙醇浸泡2次,每次6 h,再用60 ℃超声提取30 min,保留滤液,滤渣超声重复提取2次,合并滤液后浓缩,该条件下桑葚多糖提取率为9.42%。刘胜利[26]将纤维素酶法提取、超声波辅助提取及两种方法联合提取进行比较研究,得到3种提取方法的桑葚多糖提取率分别为14.77%、14.49%、16.86%,表明联合提取可提高桑葚多糖得率。

冯斌[27]将高压脉冲电场用于桑葚多糖提取研究,考察了电场强度、温度、料液比、脉冲频率4个因素对提取率的影响,得到在处理强度40 kV·cm-1、温度90 ℃、料液比12∶1、脉冲频率12 000 Hz的最佳工艺条件下,桑葚多糖得率为15.05%,该方法具有高效、快速、能耗少等优点,尤其适合在天然产物多糖提取中应用。

6 小结

桑葚是一种非传统水果,但由于其富含生物活性成分,深受消费者喜爱。近年来,桑葚加工业持续发展,产品种类日益增多,加工技术不断创新,但依然存在许多不足:1)桑葚加工多为初加工产品,未来应结合消费者消费习惯,不断改良初加工产品的品质,生产营养、健康的新型高端产品。2)深加工产品太少,需加强对桑葚保健功能成分和机理的深入研究,提高桑葚的经济价值,不断完善桑葚资源整个产业链,共同推进桑葚资源的开发利用。

参考文献:

[1] 李冬香,陈清西.桑葚功能成份及其开发利用研究进展[J].中国农学通报,2009,25(24):293-297.

[2] 胡康,周金虎,颜雪辉,等.桑椹酒专用酵母菌的选育[J].酿酒,2017,44(4):34-39.

[3] 谭霄,曾林,赵婷婷,等.产γ-氨基丁酸酿酒酵母JM037酿造桑葚酒风味物质分析[J].食品与发酵工业,2017,43(12):191-198.

[4] 胡永正.桑葚酒发酵工艺优化及动力学研究[D].成都:西华大学,2018.

[5] 孙中理,王超凯,彭奎,等.桑葚果酒主发酵温度控制对产品质量的影响[J].酿酒科技,2017(10):52-56.

[6] T/CBFIA08001-2016.酵素产品分类导则[S].

[7] 侯银臣,吕行,黄继红,等.发酵条件对桑葚酵素抗氧化能力的影响[J].河南农业大学学报,2019,53(2):251-256.

[8] 郭伟峰,王红梅,邹晓桐,等.桑葚酵素饮料的发酵工艺研究及其质量评价[J].食品研究与开发,2019,40(5):88-93.

[9] Kwaw E, Ma Y, Tchabo W, et al. Effect of lactic acid fermentation on the phytochemical, volatile profile and sensory attributes of mulberry juice[J].Journal of  Food Nutrition Research,2017,56(4):305-317.

[10] 李娇娇,郜海燕,陈杭君,等.真空冷冻干燥桑葚果工艺参数优化[J].浙江农业学报,2015,27(6):1067-1072.

[11] 李丰廷,邹波,徐玉娟,等.真空冷冻与热风联合干燥对桑葚干品质的影响[J].广东农业科学,2017,44(11):129-137.

[12] 李兆路,陈芹芹,毕金峰,等.桑椹脆果热风-变温压差膨化联合干燥工艺[J].中国食品学报,2016,16(2):173-180.

[13] 杜宝磊.超高压杀菌桑葚汁工艺优化及贮藏稳定性研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2016.

[14] 陈蕾,王辰龙,鲍俊杰,等.蓝莓桑葚复合饮料的加工与研制[J].农产品加工(学刊),2014,5(10):39-41.

[15] 李欣芮,刘畅.桑葚芦荟复合保健饮料研制[J].饮料工业,2016,19(4):45-48.

[16] 汤楚琦,赵节昌.桑葚功能性复合饮料加工工艺研究[J].农产品加工,2019,4(7).37-39.

[17] 仰玲玲.新型葛根桑葚复合解酒饮料制备工艺研究[J].安徽农业科学,2016,44(20):76-80.

[18] 张根生,常虹,王芮,等.鸡蛋金属硫蛋白多肽桑葚汁饮料的研制[J].畜牧与饲料科学,2016,37(10):49-54.

[19] 劉瑜,黄文,王益,等.桑葚果粉的制备工艺及其稳定性研究[J].食品工业科技, 2019, 40(04):184-189.

[20] 王瑞颖,赵亚,石启龙.干燥方式对桑葚粉热力学特性与贮藏稳定性影响[J].食品与发酵工业,2018,44(2):247-255.

[21] 李斌,王夷秀,毕金峰,等.热风与中短波红外泡沫干燥对桑葚粉品质的影响[J].食品科学,2017,38(17):47-52.

[22] 唐榕,宁恩创,林莹.桑葚花色苷的提取纯化及稳定性[J].食品工业科技,2018,39(14):181-185.

[23] 罗政.桑葚花色苷提取工艺的研究[D].南宁:广西大学,2017.

[24] 谭佳琪,王瑜,孙旗,等.桑葚花色苷超高压提取工艺优化及其组分分析[J].食品工业科技,2018,39(21):158-164.

[25] 刘玉玲,纪国力.桑葚中多糖的提取及含量测定[J].中国医药科学,2012(18):109-110.

[26] 黄锁义.桑葚多糖提取方法的比较[J].安徽农业科学.2012,40(5):2699-2700.

[27] 冯斌,朱保昆,廖头根,等.高效提取桑葚多糖的工艺优化研究[J].食品工业,2014,35(4):8-10.

(责任编辑:易  婧)

作者:曾小峰 曾顺德 曾志红 高伦江 尹旭敏 刁源 商桑

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