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香辛料精油中抗菌成分分离鉴定、功能协同强化及量化研究

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论文说明:插图和附表清单、缩略词

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第一章绪论

1.1研究目的和意义

1.2挥发油介绍

1.2.2挥发油物理性质

1.2.3植物挥发油的化学组成

1.3挥发油提取研究进展

1.3.1水蒸汽蒸馏法

1.3.2溶剂浸提法

1.3.3吸收法

1.3.4冷压法

1.3.5冷冻法

1.3.6超临界流体萃取法

1.4挥发油分离纯化研究进展

1.4.1冷冻处理

1.4.2化学分离法

1.4.3分馏法

1.4.4层析法

1.4.5分子蒸馏法

1.5挥发油应用研究进展

1.6挥发油抗菌研究进展

1.6.1挥发油体外抗菌实验方法研究进展

1.6.2挥发油在食品中抗菌研究进展

1.6.3抑菌作用的类型

1.6.4 EO中各成分间的协同与拮抗作用

1.6.5 EO成分及食品保藏方法间的协同与拮抗作用

1.7 EO用于食品的一些规定、法规

1.8 EO的安全性

1.9 EO的感观性质

1.10 EO的应用前景

1.11有待研究的方面

1.12本课题解决的问题

1.13本课题的创新性

第二章十四种植物挥发油及其滤液体抗菌活性研究

2.1引言

2.2材料与方法

2.2.1原料与试剂

2.2.2菌种

2.2.3培养基

2.2.4仪器设备

2.2.5工艺路线

2.2.6挥发油提取

2.2.7挥发油脱水

2.2.8样品制备

2.2.9菌液制备

2.2.10体外抗菌试验

2.3结果与讨论

2.3.1挥发油提取

2.3.2体外抗菌研究

2.4小结

第三章肉桂、丁香、牛至和百里香挥发油有效成分的GC测定及GC/MS鉴定

3.1引言

3.2材料与方法

3.2.1原料与试剂

3.2.2仪器设备

3.2.3挥发油提取

3.2.4 GC测定

3.2.5 GC/MS测定

3.2.6样品测定

3.3结果与讨论

3.3.1GC测定

3.3.2四种挥发油的GC/MS鉴定

3.4小结

第四章抗菌方法及四种挥发油和主成分抗菌活性研究

4.1引言

4.2材料与方法

4.2.1原料和试剂

4.2.2菌种

4.2.3培养基

4.2.4仪器设备

4.2.5试验方法

4.3结果与分析

4.3.1抗菌方法研究

4.3.2四种挥发油及四种成分MIC的测定

4.4本章结论

第五章肉桂挥发油中肉桂醛的纯化及鉴定研究

5.1引言

5.2材料与方法

5.2.1原料与试剂

5.2.2仪器设备

5.2.3化学法分离肉桂醛

5.2.4柱层析法分离肉桂醛

5.2.5 GC测定

5.2.6 GC/MS鉴定

5.3结果与讨论

5.3.1肉桂挥发油的GC测定

5.3.2化学法纯化肉桂醛

5.3.3层析法纯化肉桂醛

5.3.4肉桂油纯化方法的选择

5.3.5 GC/MS鉴定化学法纯化后的肉桂油

5.4本章结论

第六章肉桂醛、丁香酚、百里香酚和香芹酚的最小抑菌浓度、最小杀菌浓度和时间-杀菌曲线研究

6.1引言

6.2材料与方法

6.2.1试剂

6.2.2菌种

6.2.3培养基

6.2.4仪器设备

6.2.5试验方法

6.3结果与分析

6.4小结

第七章复配方法及四个EO成分复配抗菌活性研究

7.1前言

7.2材料和方法

7.2.1原料与试剂

7.2.2菌种和培养基

7.2.3仪器

7.2.4样品制备

7.2.5菌液制备

7.2.6单个成分抗菌试验

7.2.7复配试验

7.3结果与分析

7.3.1单一成分抗菌研究

7.3.2四种EO成分之间复配研究

7.3.3肉桂醛与其它成分复配研究

7.3.4百里香酚与其它成分复配研究

7.3.5香芹酚与其它成分复配研究

7.3.6丁香酚与其它成分复配研究

7.3.7复配方法的确定

7.3.8四种EO成分复配结果判定及协同分析

7.3.9四种EO成分与其它成分复配结果判定及协同分析

7.3.10协同机理推测

7.4小结

第八章四种EO成分对大肠杆菌的抗菌机理初步探讨

8.1前言

8.2材料和方法

8.2.1原料与试剂

8.2.2菌种及培养基

8.2.3仪器

8.2.4流式细胞仪

8.2.5溶液配制

8.2.6菌液制备

8.2.7膜电位(membrane potential,MP)测定

8.2.8膜渗透性测定

8.2.9电导率测定

8.3结果与分析

8.3.1四种EO成分对大肠杆菌的膜电位研究

8.3.2四种EO成分对大肠杆菌的膜渗透性研究

8.3.3四种EO成分对大肠杆菌的电导率研究

8.4小结

第九章四种EO成分的量效分析及数理方程建立

9.1引言

9.2试验方法

9.2.1化学精度计算法

9.2.2偏最小二乘法

9.2.3相关系数法

9.3结果与分析

9.3.1四个EO成分物化参数和量化参数的计算

9.3.2四个EO成分量效分析

9.3.3四个EO成分的抗菌数理方程的建立

9.4小结

第十章本章结论和建议

10.1主要结论

10.2建议

参考文献

致谢

作者简历

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摘要

香辛料是日常膳食和加工食品中常用的呈香物质,所含的挥发油(EO)是一类抗菌性强、抗菌谱广的天然抗菌剂,极具开发潜力。 以六种食源腐败细菌和真菌为对象,对14种香辛料EO抗菌活性进行了初步筛选,结果显示,14种EO对六株测试菌都有一定的抑制作用,顺序为:丁香、肉桂、牛至、百里香>大蒜、藿香>肉豆蔻、艾叶、干姜、荆芥、八角茴香、香茅、薄荷和鱼腥草。14种香辛料滤液对细菌抑制效果不明显,对真菌没有抑制作用。 采用GC和GC/MS测定四种EO的成分及其含量,鉴定出丁香油28个成份,主成分为丁香酚,含量78.11%,第一次发现丁香油中含有a-橙椒烯;肉桂油31个成份,主成分为肉桂醛,含量83.04%,胡椒烯、杜松-4,9-二烯和杜松-3,9-二烯这三个成分第一次发现;牛至油26个成分,主成分为百里香酚和香芹酚,含量分别为37.13%和15.72%,香芹酚含量与报道有很大不同;百里香油27个成份,主成分为百里香酚,含量为30.74%,香芹酚含量与报道有明显差别。 首次采用醛基-亚硫酸氢钠加成法和柱层析法对肉桂挥发油进行分离纯化,肉桂醛含量分别达99.01%和96.04%,得率分别达82%和71%。进一步分析显示,醛基.亚硫酸氢钠加成法适合醛或甲基酮类含量较高的EO,层析法适应范围更广。 比较目前几种抗菌试验方法,发现肉汤稀释.活菌计数法最为准确。基于此方法,以五种微生物为抗菌对象,测定了四种EO及其主成分抗菌活性:肉桂油、牛至油>丁香油>百里香油,百里香酚、香芹酚、肉桂醛>丁香酚;丁香酚、肉桂醛、百里香酚和香芹酚为主要抗菌成分。 从静态角度测定了四种EO成分的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC),结果表明,对沙门氏菌的MIC和MBC:肉桂醛>百里香酚、香芹酚>丁香酚,对大肠杆菌的MIC和MBC:百里香酚、香芹酚>肉桂醛>丁香酚。从动态角度测定两株菌的生长曲线和四个EO成分的时间-杀菌曲线,确定了四个EO成分对两株菌的杀菌效果和杀菌时间,为抗菌试验的培养时间、电导率测定提供理论支持。 比较目前几种复配试验方法,发现棋盘法试验设计结合两种结果判断的方法最为准确。基于此方法,研究了四种EO成分之间、四种EO成分与其它协同成分之间的关系,结果表明,四个EO成分两两之间对沙门氏菌,都具有协同抗菌的作用;对大肠杆菌,肉桂醛与百里香酚、肉桂醛与香芹酚组合是相加作用,肉桂醛与丁香酚、百里香酚与香芹酚、百里香酚与丁香酚、香芹酚与丁香酚组合是协同作用;对两株试验菌,四个EO成分与:EDTA-二钠或乙酸都有很强的协同作用,与Naa或柠檬酸较强的协同作用,与乳酸没有协同作用。单一成分对沙门氏菌的抗菌活性强于对大肠杆菌,但当两两复配时,对大肠杆菌的抗菌效果明显强于对沙门氏菌。另外,就大肠杆菌而言,协同性强弱:百里香酚>丁香酚>香芹酚>肉桂醛,协同贡献:丁香酚>百里香酚>香芹酚>肉桂醛。 以细胞膜电压、膜渗透性和电导率等为靶点,采用流式细胞仪等先进仪器,在细胞水平上,对四种EO主成分的抗菌机理进行了初步探索。结果表明:膜电位强弱:丁香酚>百里香酚、香芹酚>肉桂醛,膜渗透性强弱:丁香酚>肉桂醛、百里香酚、香芹酚,电导率强弱:肉桂醛>百里香酚、香芹酚>丁香酚。综合以上测定结果,可初步解释为,这四个EO主成分能够对大肠杆菌的细胞膜产生作用,降低了膜电位和质子运动力量,增强了膜的渗透性,导致胞内离子外泄,从而抑制微生物生长,当达到一定程度时,甚至能杀死微生物。采用热力学、电化学和量子化学等理论,初步探索了EO成份的量效关系。在22个量化、物化和抗菌成分浓度参数中,影响沙门氏菌和大肠杆菌灭菌率最大的参数是抗菌成分浓度,其次是8个物化参数,量化参数没有显示出明显的作用;物化参数对两种菌的影响刚好相反,这可能跟两株菌自身有关。在分析量效关系的基础上构建了EO成份与抗菌效果的数学模型。

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