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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

紅薯(Ipomoea batatas L.)益生元低聚糖超聲-微波協(xié)同提取工藝優(yōu)化

該研究發(fā)表于 Innovative Food Science and Emerging Technologies（2019），使用 XH-300 系列 開展 超聲-微波協(xié)同提取、益生元低聚糖 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括實驗產(chǎn)率 1.472%；產(chǎn)率 5.476%。

論文編號 288
應(yīng)用方向 超聲-微波協(xié)同提取、益生元低聚糖、紫薯、響應(yīng)面法優(yōu)化、雙歧桿菌增殖、細(xì)胞壁微觀結(jié)構(gòu)
關(guān)鍵結(jié)果 實驗產(chǎn)率 1.472%
核心條件 超聲功率 300 W
論文編號
288
期刊
Innovative Food Science and Emerging Technologies
影響因子
4.085
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2019
設(shè)備型號
XH-300 系列
作者單位
福建農(nóng)林大學(xué)；福建農(nóng)林大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院；福建農(nóng)林大學(xué) 福建省特種淀粉品質(zhì)科學(xué)與加工技術(shù)重點實驗室；福建農(nóng)林大學(xué) 中-愛國際合作食品材料科學(xué)與結(jié)構(gòu)設(shè)計中心
Fujian University of Agriculture and Forestry; College of Food Science, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian, PR China; Fujian Provincial Key Laboratory of Quality Science and Processing Technology in Special Starch, Fuzhou, Fujian, PR China; China-Ireland International Cooperation Centre for Food Material Science and Structure Design, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, PR China; Teagasc Food Research Centre, Moorepark, Fermoy, Co. Cork, Ireland
研究方向
超聲-微波協(xié)同提取 益生元低聚糖 紫薯 響應(yīng)面法優(yōu)化 雙歧桿菌增殖 細(xì)胞壁微觀結(jié)構(gòu)

事實快照

  • 論文：紅薯(Ipomoea batatas L.)益生元低聚糖超聲-微波協(xié)同提取工藝優(yōu)化
  • 設(shè)備：XH-300 系列
  • 期刊與分區(qū)：Innovative Food Science and Emerging Technologies，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：超聲功率 300 W；微波功率 200 W；溫度 65 °C
  • 關(guān)鍵結(jié)果：實驗產(chǎn)率 1.472%；產(chǎn)率 5.476%
  • 用途：可作為 超聲-微波協(xié)同提取、益生元低聚糖 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

論文摘要指出，研究采用超聲-微波協(xié)同提?。║MAE）技術(shù)從紫薯中高效提取益生元低聚糖，并利用響應(yīng)面法優(yōu)化提取時間、超聲功率和微波功率三個關(guān)鍵參數(shù)。同時考察了提取低聚糖對青春雙歧桿菌（Bifidobacterium adolescentis）的益生元效應(yīng)。結(jié)果表明，UMAE 最優(yōu)條件為提取時間 100 s、超聲功率 300 W、微波功率 200 W；在此條件下，PPOS4 和 PPOS5 的實驗產(chǎn)率及對應(yīng) OD 值分別為 1.472%、5.476% 和 2.966，與預(yù)測值高度吻合。與傳統(tǒng)熱水提?。℉WE）、微波輔助提?。∕AE）和超聲輔助提?。║AE）相比，UMAE 表現(xiàn)出顯著更高的提取效率（p < 0.05）。SEM 圖像對比顯示，UMAE 處理后紫薯組織出現(xiàn)微斷裂和細(xì)胞壁崩解。這些結(jié)果證實 UMAE 在食品和醫(yī)藥工業(yè)提取生物活性物質(zhì)方面具有巨大潛力和效率。

研究背景與解決的問題

論文摘要指出，研究采用超聲-微波協(xié)同提?。║MAE）技術(shù)從紫薯中高效提取益生元低聚糖，并利用響應(yīng)面法優(yōu)化提取時間、超聲功率和微波功率三個關(guān)鍵參數(shù)。

設(shè)備應(yīng)用與實驗條件

項目參數(shù)
超聲功率300 W
微波功率200 W
溫度65 °C
時間15 min

關(guān)鍵結(jié)果

實驗產(chǎn)率 1.472%
產(chǎn)率 5.476%
指標(biāo)結(jié)果
實驗產(chǎn)率1.472%
產(chǎn)率5.476%

機(jī)制/方法亮點

  • 超聲空化效應(yīng)破壞植物細(xì)胞壁 超聲功率增加會提高空化趨勢，產(chǎn)生大量微氣泡。這些微氣泡在植物細(xì)胞表面爆裂，產(chǎn)生局部高溫高壓，破壞細(xì)胞壁，加速成分從細(xì)胞向溶劑釋放。但過高超聲功率會產(chǎn)生過多微氣泡，反而阻礙成分釋放。
  • 微波快速加熱促進(jìn)溶劑滲透和成分?jǐn)U散 微波通過離子傳導(dǎo)和偶極旋轉(zhuǎn)作用被提取溶劑（水）高效吸收，導(dǎo)致快速加熱。溫度升高增強(qiáng)了溶劑向植物基質(zhì)的滲透，同時微波引起的細(xì)胞內(nèi)部溫度驟升和壓力增加促進(jìn)了細(xì)胞壁基質(zhì)和表皮組織的破壞，使低聚糖滲出到周圍溶劑中。
  • 超聲與微波協(xié)同作用互補(bǔ)增效 UMAE 結(jié)合了超聲的空化機(jī)械效應(yīng)和微波的快速熱效應(yīng)：；超聲破壞細(xì)胞壁物理屏障；微波提供能量驅(qū)動成分?jǐn)U散；兩者協(xié)同可在更短時間內(nèi)實現(xiàn)更充分的提取 但過高的超聲功率或微波功率會導(dǎo)致低聚糖降解、聚合或氧化，使產(chǎn)率下降。
  • 低聚糖聚合度與提取條件的差異化響應(yīng) PPOS4（較低聚合度）和 PPOS5（較高聚合度）對提取條件的響應(yīng)不同：；PPOS4 產(chǎn)率隨功率和時間先升后降（需足夠能量釋放但避免降解）；PPOS5 產(chǎn)率隨功率和時間單調(diào)下降（更易提取但穩(wěn)定性較差） 這種差異化響應(yīng)說明提取條件需要根據(jù)目標(biāo)低聚糖類型進(jìn)行針對性優(yōu)化。

應(yīng)用價值

  • 首次將 UMAE 技術(shù)應(yīng)用于紫薯低聚糖提取，建立了超聲-微波協(xié)同提取新工藝。
  • 明確檢出祥鵠 XH-300B 超聲-微波協(xié)同提取系統(tǒng)，設(shè)備型號、廠家和提取條件完整。
  • 最優(yōu)條件下 PPOS4 和 PPOS5 產(chǎn)率分別達(dá)到 1.472% 和 5.476%，實驗值與預(yù)測值完全吻合。
  • UMAE 顯著優(yōu)于 HWE、MAE 和 UAE（p < 0.05），體現(xiàn)了協(xié)同提取的明顯優(yōu)勢。
  • SEM 從微觀結(jié)構(gòu)層面證實 UMAE 導(dǎo)致細(xì)胞壁微斷裂和崩解，機(jī)制證據(jù)直觀。

相關(guān)儀器推薦

常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-300 系列。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Innovative Food Science and Emerging Technologies（2019），使用 XH-300 系列 開展 超聲-微波協(xié)同提取、益生元低聚糖 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括實驗產(chǎn)率 1.472%；產(chǎn)率 5.476%。
該研究發(fā)表在哪個期刊？
發(fā)表于 Innovative Food Science and Emerging Technologies，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Optimization of ultrasound-microwave synergistic extraction of prebiotic oligosaccharides from sweet potatoes (Ipomoea batatas L.)
Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2019
DOI: 10.1016/j.ifset.2019.03.009