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微切助技术提取辣椒活性成分及其对蛋鸡影响
作 者: 李化强
导 师: 徐永平
学 校: 大连理工大学
专 业: 生物化工
关键词: 辣椒碱 辣椒红色素 微切变-助剂互作技术 响应面分析法 蛋鸡
分类号: S816.7
类 型: 博士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
饲料添加剂与畜禽养殖业息息相关,饲用抗生素和化工合成的饲料添加剂因为成本低、见效快等优点,已经有几十年的应用历史,目前仍有较大范围应用。但这两类饲料添加剂又具有显而易见的弊端,饲用抗生素导致的抗生素残留和抗药性是食品安全关注的焦点,化工合成的饲料添加剂因“三致作用”而受到消费者的长期质疑。欧盟对于饲用抗生素的使用一再限制,我国不断公布新的禁用或限用兽药清单,都表明饲用抗生素和化工合成类饲料添加剂逐渐淡出是大势所趋。而防治动物疫病、提高畜禽产品品质仍是养殖业界和消费者的需求,所以迫切需要开发绿色、高效的新型饲用抗生素替代品。辣椒是受全世界多国人民青睐的调味品,辣椒的抗炎、镇痛、减脂等生物学作用已经被广泛证实,辣椒饲喂蛋鸡以加深蛋黄颜色也在家禽养殖业有应用先例,但对于辣椒抗家禽致病菌作用机制的研究鲜有报道,作为蛋黄着色剂的应用也仅停留在使用高比例辣椒粗粉的水平。本研究以红辣椒为原料,应用本团队自主研发的具有自主知识产权的微切变-助剂互作技术(ZL200510130852.3)对其进行处理,添加固态的脆性和锐性的无机盐或环糊精为助剂,与辣椒粗粉共同进行研磨,使辣椒独有的活性物质辣椒碱和辣椒红色素高效释放,易于被动物消化道吸收、利用、富集。具体研究内容与结果如下:1.助剂筛选实验结果表明,应用羟丙基-p-环糊精作为助剂,辣椒碱与羟丙基-p-环糊精在高能机械力的作用下可能形成复合物。在单因素试验的基础之上,经响应面法优化后,得到各因素对辣椒碱提取率的影响顺序为:研磨时间>]HP-β-CD助剂的添加量>提取时间>液料比;微切变-助剂互作技术提取辣椒碱的最佳工艺为:羟丙基-p-环糊精为助剂添加量11.10%,研磨时间39min,液料比40:1mL/g、提取时间17min。在此条件下,辣椒碱的平均提取率可达到1.78‰。与传统热回流提取法相比较,辣椒碱提取率提高了28.16%。2.使用微切变-助剂互作技术提取辣椒中辣椒红色素,筛选出羟丙基-p-环糊精为最佳助剂。在单因素试验的基础之上,经响应面法优化后,得到各因素对辣椒红色素色价的影响顺序为:研磨时间>羟丙基-p-环糊精助剂的添加量>提取时间>液料比;微切变-助剂互作技术提取辣椒红色素的最佳工艺条件为:羟丙基-β-环糊精添加量11.00%、研磨时间39mmin、液料比60:1mL/g、提取时间22min。在此条件下,3次平行试验结果显示实际测得辣椒红色素的平均色价为57.12,比传统热回流提取提高了18.11%。3.体外抗菌实验结果表明,辣椒碱对于沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌都有抗菌作用,TTC法测定的辣椒碱对沙门氏菌最低抑菌浓度为0.4mg/mL。辣椒碱抗沙门氏菌的主要抑菌活性是通过抑制其呼吸代谢的三羧酸循环循环通路,从而导致胞内代谢受阻,加药4h后超微形态即发生改变,7h后开始出现菌体细胞内容物外溢,沙门氏菌已发生不可逆损伤。4.通过蛋鸡体内实验考查微切变-助剂互作技术处理的干红辣椒粉对蛋鸡生产性能及蛋黄颜色的影响。实验结果表明,以0.5%剂量添加入蛋鸡基础日粮的辣椒微切助粉,饲喂蛋鸡7d后即可使蛋黄颜色高于比色扇13级,14d时已经超过比色扇最高级15级,皆显著高于基础日粮组、加丽素红组、辣椒红色素组的蛋黄色级。停喂7d后,蛋黄色级13,依然高于各对照组。对于辣椒微切助粉组蛋黄颜色稳定性考察结果显示,经水煮、油炒、盐腌后,蛋黄颜色只降低1个色级左右,与对照组降低幅度相同。对于蛋鸡生产性能及生理生化指标的考察结果表明,饲喂微切助辣椒粉可以增加蛋重,而且对其他指标没有负面影响,显示其具有进一步开发成为新型高效、安全的蛋黄着色剂的潜力。综上所述,基于响应面法利用微切变-助剂互作技术对干红辣椒进行优化处理,得到的辣椒微切助粉具有抗蛋鸡主要致病菌,提高蛋鸡生产性能,加深蛋黄颜色的功能,以此为基础开发新型饲料添加剂,具有良好的产业化前景和从源头保障动物源性食品安全的双重意义。
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全文目录
摘要 4-6 Abstract 6-8 缩略词表 8-14 引言 14-16 1 文献综述 16-38 1.1 畜禽养殖业概况及存在的问题 16-17 1.2 饲用抗生素替代品研究概况 17-22 1.2.1 天然植物性饲料添加剂的概述 17-18 1.2.2 天然植物性饲料添加剂的分类 18-21 1.2.3 天然植物性饲料添加剂作用机理 21 1.2.4 天然植物性饲料添加剂在畜禽养殖中的优势 21 1.2.5 天然植物性饲料添加剂在畜禽养殖中存在的问题 21-22 1.3 微切变-助剂互作技术的研究概况 22-28 1.3.1 微切变-助剂互作技术的产生和发展 22-24 1.3.2 微切变-助剂互作技术的原理 24-25 1.3.3 微切变-助剂互作技术的优点 25-26 1.3.4 微切变-助剂互作技术的发展前景 26-27 1.3.5 微切变-助剂互作技术在植物活性成分提取中的应用 27-28 1.3.5.1 植物活性成分提取的现状 27 1.3.5.2 植物活性成分的传统提取方法 27-28 1.4 辣椒的研究概况 28-36 1.4.1 辣椒简介 28-29 1.4.2 辣椒主要成分 29-35 1.4.2.1 辣椒红色素的研究概况 29-31 1.4.2.2 辣椒碱的研究概况 31-35 1.4.3 辣椒作为饲料添加剂的应用 35-36 1.5 本论文选题意义与主要研究内容 36-38 1.5.1 研究目的和意义 36 1.5.2 研究内容 36-38 2 基于响应面法利用微切变-助剂互作技术提取辣椒碱 38-74 2.1 实验材料与仪器 39-40 2.1.1 实验材料和试剂 39 2.1.2 实验仪器 39-40 2.2 实验方法 40-45 2.2.1 辣椒碱含量的检测 40 2.2.2 微切变-助剂互作技术提取中助剂的筛选 40-41 2.2.3 辣椒碱与助剂作用情况的初步考察 41-42 2.2.4 不同预处理后辣椒粉末的粒度及形态分析 42 2.2.5 微切变-助剂互作技术提取工艺的优化 42-44 2.2.5.1 循环水温度 42 2.2.5.2 单因素试验 42-43 2.2.5.3 响应面分析试验 43-44 2.2.6 超微粉碎提取 44 2.2.7 物理混合提取 44 2.2.8 索氏回流法提取 44-45 2.2.9 统计学分析 45 2.3 结果与讨论 45-72 2.3.1 辣椒碱含量的分析结果 45-46 2.3.2 微切变-助剂互作技术提取中助剂的筛选 46-47 2.3.3 辣椒碱与助剂作用情况的初步考察 47-51 2.3.4 不同预处理后辣椒粉末的粒度和形态分析 51-52 2.3.5 不同预处理方法对辣椒碱提取率的影响 52 2.3.6 循环水温度对辣椒碱提取率的影响 52-53 2.3.7 以Na_2CO_3为助剂的微切变-助剂互作技术提取工艺的优化 53-63 2.3.7.1 单因素试验结果 53-57 2.3.7.2 响应面法试验结果 57-63 2.3.8 以环糊精为助剂的微切变-助剂互作技术提取工艺的优化 63-72 2.3.8.1 单因素试验结果 63-66 2.3.8.2 响应面法试验结果 66-72 2.3.9 微切变-助剂互作技术提取与热回流提取的比较 72 2.4 小结 72-74 3 基于响应面法利用微切变-助剂互作技术提取辣椒红色素 74-102 3.1 实验材料与仪器 74-75 3.1.1 实验材料和试剂 74-75 3.1.2 实验仪器 75 3.2 实验方法 75-79 3.2.1 辣椒红色素含量的检测 75 3.2.2 微切变-助剂互作技术提取中助剂的筛选 75-76 3.2.3 供试样品溶液的制备 76 3.2.4 微切变-助剂互作技术提取工艺的优化 76-78 3.2.4.1 循环水温度 76 3.2.4.2 单因素试验 76-77 3.2.4.3 响应面分析试验 77-78 3.2.5 超微粉碎提取 78 3.2.6 物理混合提取 78 3.2.7 索氏回流法提取 78-79 3.2.8 统计学分析 79 3.3 结果与讨论 79-100 3.3.1 微切变-助剂互作技术提取中助剂的筛选 79-80 3.3.2 不同预处理方法对辣椒红色素提取的影响 80-81 3.3.3 循环水温度对辣椒红色素提取的影响 81 3.3.4 以Na_2CO_3为助剂的微切变-助剂互作技术提取工艺的优化 81-91 3.3.4.1 单因素试验 81-85 3.3.4.2 响应面法试验结果 85-91 3.3.5 以环糊精为助剂的微切变-助剂互作技术提取工艺的优化 91-100 3.3.5.1 单因素试验 91-94 3.3.5.2 响应面法试验结果 94-100 3.3.6 微切变-助剂互作技术提取与热回流提取的比较 100 3.4 小结 100-102 4 辣椒碱体外抗菌作用 102-115 4.1 实验材料 103-104 4.1.1 供试菌种 103 4.1.2 试验试剂 103 4.1.3 主要仪器 103-104 4.2 实验方法 104-107 4.2.1 辣椒碱的抑菌活性实验 104-105 4.2.1.1 供试细菌的液体培养 104 4.2.1.2 抑菌实验 104 4.2.1.3 抑菌指标判定 104 4.2.1.4 最低抑菌浓度的测定 104-105 4.2.1.5 辣椒碱对沙门氏菌生长曲线抑制作用的测定 105 4.2.2 透射电镜样品的制备 105 4.2.3 辣椒碱对菌体电导率的影响 105 4.2.4 呼吸代谢抑制实验 105-106 4.2.4.1 沙门氏菌菌悬液的制备 105-106 4.2.4.2 呼吸速率的测定 106 4.2.4.3 呼吸抑制率的计算 106 4.2.4.4 呼吸叠加率的计算 106 4.2.5 SDH和MDH活性检测 106-107 4.3 结果与讨论 107-113 4.3.1 辣椒碱的抑菌活性 107-108 4.3.2 TTC法测定辣椒碱对沙门氏菌的最低抑菌浓度(MIC) 108 4.3.3 辣椒碱抑制沙门氏菌生长作用曲线 108-109 4.3.4 辣椒碱对沙门氏菌超微结构的影响 109-110 4.3.5 辣椒碱对沙门氏菌电导率的影响 110-111 4.3.6 辣椒碱对沙门氏菌呼吸代谢的影响 111-112 4.3.7 辣椒碱对SDH和MDH活性的影响 112-113 4.4 小结 113-115 5 微切变-助剂互作技术制备的辣椒微切助粉对蛋鸡生产性能的影响 115-137 5.1 实验材料与仪器 116-117 5.1.1 实验动物 116 5.1.2 实验试剂 116 5.1.3 实验仪器 116-117 5.2 实验方法 117-122 5.2.1 添加剂制备 117-118 5.2.2 实验分组及设计 118 5.2.3 检测指标与方法 118-122 5.2.3.1 生产性能指标 118-119 5.2.3.2 鸡蛋品质指标 119-122 5.2.3.3 液生化指标的测定 122 5.2.3.4 盲肠内容物沙门氏菌数的测定 122 5.2.4 统计学分析 122 5.3 结果与讨论 122-136 5.3.1 辣椒微切助粉对蛋鸡生产性能的影响 122-124 5.3.2 辣椒微切助粉对鸡蛋品质的影响 124-133 5.3.2.1 对蛋形指数、蛋壳厚度、蛋壳相对重和哈夫单位的影响 124-125 5.3.2.2 对蛋黄系数、蛋黄相对重、蛋黄含水量、蛋清含水量的影响 125-126 5.3.2.3 蛋黄颜色(RYCF) 126-129 5.3.2.4 水煮、油炒和腌制后蛋黄颜色的变化情况 129-131 5.3.2.5 对蛋清和蛋黄中蛋白质的影响 131-132 5.3.2.6 对蛋黄中脂肪/鲜蛋重、磷脂含量和胆固醇含量的影响 132-133 5.3.3 辣椒微切助粉对蛋鸡血液生化指标的影响 133-134 5.3.4 辣椒微切助粉对蛋鸡盲肠内沙门氏菌数的影响 134-136 5.4 小结 136-137 结论与展望 137-140 结论 137-139 展望 139-140 创新点摘要 140-141 参考文献 141-151 附录 专利授权书 151-152 攻读博士学位期间发表学术论文情况 152-154 攻读博士学位期间专利申请授权情况 154-155 致谢 155-156 作者简介 156-157
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中图分类: > 农业科学 > 畜牧、动物医学、狩猎、蚕、蜂 > 普通畜牧学 > 饲料 > 饲料添加剂
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