产品开发研究论文

http://res4.nlc.gov.cn/home/search.trs?method=showDetail&channelid=3&id=012002674308&searchWord=(+respeople%3D+%27%E6%9B%B9%E7%82%9C%E8%91%97%27++)蜂胶产品加工工艺研究及其生物功能评价曹炜摘要 蜂胶是蜂蜜从外界的胶源植物(如：柏树、桦树、杨树、柳树、松树和漆树以及橡树)的嫩芽或树皮伤口上采集的树脂，并混入蜜蜂上颚腺物和蜂蜡而成的一种棕红色、棕黄色、棕褐色或带有青绿色的粘性固体。蜂胶是蜂巢的主要产品之一，蜜蜂将蜂胶采集回来将其涂补在蜂巢的四周，其目的是保护蜂巢的蜂产品如蜂蜜、花粉、蜂王浆不发生变质，同时对蜂箱内环境也起到保护作用。人类对蜂胶的认识已有数千年的历史，尤其在国外，早在3000年以前，古埃及人已认识蜂胶，并用蜂胶作为木乃伊的防腐材料。古希腊亚里士多德(公元前384-322年)观察蜂群时也发现了蜂胶，他在传世名作《动物志》第九卷第14章中记载了蜂胶的来源，并指出这种具有刺激气味的“黑蜡”可用于治疗皮肤疾病、刀伤和化脓症。古罗马百科全书《自然史》的作者普林尼(公元23～79年)指出：蜂胶是蜜蜂采集来的柳树、杨树、栗树和其它植物新芽分泌的树脂，并记载蜂胶可止神经痛、肌肉硬结肿块和拔除刺进机体的异物。近年来，对蜂胶的有效成分和生物学功能的研究取得了很大的进展，人们已从蜂胶中分离鉴定出数百种化合物，其中黄酮类，二氢黄酮类以及一些有机酸和其衍生物是蜂胶的主要活性成分。在对蜂胶的生物学功能的研究中发现，蜂胶有以下生物学功能：①抗病原微生物作用；②提高机体免疫力的作用；③抗癌作用；④治疗高血脂的作用；⑤局部麻醉作用；⑥促进组织再生作用；⑦抗氧化作用。蜂胶的上述生物学功能使得其在外科、皮肤疾病、耳、鼻、咽喉科，口腔科，内科等疾病得到广泛的应用，取得了较好的治疗效果。蜂胶在我国的认识和利用较晚，这与东方蜜蜂不具有采集和加工蜂胶的能力有关。西方蜜蜂是在20世纪初才引进我国的，直到二十世纪70年代，我国才有少数科研工作者对蜂胶进行初步研究，90年代有了较大的进展。我国对蜂胶的开发利用还远落后于国外，主要表现在以下几个方面：①缺乏对蜂胶生物学功能的研究，尤其是药理作用的研究，对蜂胶的认识仅仅停留在经验上，临床应用也是依靠经验来治疗各种疾病，缺乏科学依据。②缺乏对蜂胶深加工技术的深入研究。蜂胶已被西方国家开发出数十种产品，基本上实现了产业化。在国内，仅有少数几个小厂生产加工蜂胶产品，这些产品也因质量低劣，无法打开市场。在价格上更无法和国外同类产品竞争。③由于我国迄今尚未出台蜂胶及其产品质量的国家标准，目前仍然执行的是原商业部的行业标准，因此，原料蜂胶以及蜂胶产品的质量无法得到保证。④对蜂胶的生物学功能和应用的宣传力度不够。在我国，除了少数专业人员外，寻常消费者大多不知道蜂胶是什么？有什么作用？由于上述种种原因，我国的蜂胶资源基本没有得到开发。衰老是生命过程中的正常现象，是机体内各种生化反应的综合过程。导致生物机体衰老的因素很多，在众多学术中自由基学术、生物膜损伤学术是最引人注目的。自由基生物学研究认为，人之所以会衰老，其原因之一是机体在进行了一系列氧代谢的同时，不断产生自由基，过剩的自由基可引起生物膜的脂类过氧化，导致膜结构损伤和功能失活，细胞活力下降，机体衰老。维持体内适当水平的抗氧化剂和自由基清除剂水平，可以延缓寿命和推迟衰老，同时，对自由基引发的其它疾病的防治都有重要作用。蜂胶中富含有黄酮类化合物，酚羟基化合物以及有机酸，这些物质在体外都具有很强的抗氧化作用，可能是蜂胶能够治疗多种疾病的物质基础和作用机制，但目前，人们还很少了解蜂胶的抗氧化机理以及在体内是否具有抗氧化作用。本试验在对蜂胶产品加工工艺和产品开发研究的基础上，对蜂胶的体内、体外抗氧化作用以及提高机体运动机能作用等方面进行了深入的研究，得出以下结论：1.中国产蜂胶及其活性成分几乎不溶于水，因此采用有机溶剂提取蜂胶及其活性成分，是我国目前研究和生产中常用的方法。本试验采用四种有机溶剂做溶剂提取蜂胶，从试验结果来看，甲醇、乙醇和乙酸乙酯对蜂胶的提取率差异不显著(p＞0.05)，对黄酮类化合物的溶出量也无明显差异，三者对蜂胶的溶出量分别为60.4±2.41％、62.2±2.54％和61.3±2.17％，三者对黄酮的溶出量分别为2.81±0.21g/10g粗蜂胶、2.97+0.18g/10g粗蜂胶和2.75±0.16g/10g粗蜂胶。但是三者对蜂蜡的溶出存在明显的差异，每10g粗蜂胶中蜂蜡的溶出分别为0.85g、1.03g和1.64g，表明随着溶剂极性的变小，蜂蜡的溶出量增大。三氯甲烷的提取率虽然较高，但是蜂蜡的溶出量几乎占蜂胶的一半。在生产中不适宜做蜂胶提取的溶剂。乙酸乙酯对蜂胶的提取率虽然和甲醇和乙醇无显著差异，但是对蜂胶中的无效成分溶出太多，导致提取液中杂质含量太高，因此，在生产中用乙酸乙酯做溶剂来提取蜂胶中的有效成分还有待进一步研究。甲醇和乙醇均可用于提取蜂胶，甲醇作为溶剂提取蜂胶时无效成分溶出少，但是甲醇毒性大，只能作为溶剂来提取粗蜂胶中的有效成分，不能用于制剂。用乙醇作为溶剂提取蜂胶是目前普通采用的方法，本试验详细考察了用乙醇作为溶剂提取蜂胶的工艺条件，结果发现：①乙醇浓度对蜂胶有效成分的提取率影响最大，75％～95％的乙醇浓度对蜂胶的提取率比较，无明显差异(p＞0.05)，黄酮类化合物的溶出量也无差异，当乙醇浓度低于65％时，蜂胶中的活性成分不能充分溶出，因此，在生产中至少应采用75％的乙醇提取蜂胶。溶剂温度对蜂胶的提取率的影响虽然也较大，但是蜂蜡的溶出亦急剧上升，当提取温度从25℃增大至45℃时，提取液呈凝胶块状，不能应用于生产。料液比一般在1∶10以上时，对蜂胶及其活性成分的溶出量差异不显著。每次提取时间应在32小时以上。目前，在很多研究中仅以蜂胶乙醇提取物作为衡量提取工艺先进性的指标，本试验的研究结果表明，蜂胶中的有效成分黄酮类化合物和无效成分蜂蜡的溶出量，亦应作为蜂胶产品的重要质量指标。2.增加蜂胶中的活性成分在水中的溶解，可以最大程度地发挥其生物学功能，同时对扩大蜂胶的应用领域均具有重要意义。从试验中发现，吐温系列增溶剂之间对蜂胶的增溶能力不相同，吐温-20最大，10g吐温-20能使3.27g蜂胶完全溶于水中，吐温-80、吐温-40、吐温-60依次递减，分别为3.02g、2.87g、2.63g。分析吐温系列增溶剂的HLB值和其对蜂胶的增溶能力时发现，随着吐温系列增溶剂HLB值的增大，其对蜂胶的增溶能力也呈增大趋势，吐温系列增溶剂的增溶机理是被增溶物与聚氧乙烯基络合，被增溶物溶解在胶团的栅状层中，吐温-20对蜂胶中的成分的络合能力最大，使得它能携带较多的蜂胶溶解在栅状结构中。而吐温-60本身的亲水性小于吐温-20，当它携带蜂胶时，其HLB下降的速度大于吐温-20，因此吐温-20对蜂胶的增溶能力最大。而司盘系列非离子表面活性剂不具有对蜂胶的增溶能力。在对蜂胶的乳化工艺研究中发现，蔗糖酯、黄原胶和明胶对蜂胶均具有较好的乳化能力，形成的乳浊液十分稳定。分子蒸馏单酐酯对蜂胶不具有乳化能力，这可能与分子蒸馏单酐酯的HLB值较低有关。明胶对蜂胶有很强的乳化能力可能的机理是：明胶本身是一种蛋白质，亲水性的基团较多，峰胶中含有大量的酚羟基化合物，二者可以形成络合物。用明胶作为乳化剂制备的蜂胶乳浊液在40℃、25℃、50℃条件下仍然稳定，因此明胶是制备蜂胶乳浊液的最佳乳化剂。3.本试验将酶处理技术应用于红枣制汁，并考察了影响红枣酶处理制汁的主要因素。在影响红枣酶法制汁工艺的各因素中，酶解温度对出汁率的影响最大，在一定范围内提高酶处理温度，不仅可以提高酶的活力，而且有利于可溶性物质的溶出，但是酶处理温度也应根据所使用酶的最佳作用温度范围确定，否则温度太高，酶会很快失活。本试验所确定的酶处理温度为50℃，酶解2小时即可获得86％以上的出汁率。料液比是影响红枣酶法制汁的又一主要因素，本试验的结果表明，在其它条件不变的情况下，料液比在1∶8时，即可获得较高的出汁率。4.红枣属于高糖型果品，平均含糖73％，特别是其中的果糖和一些低聚糖具有很强的吸湿性，直接采用喷雾干燥很难制得干燥的红枣粉。因此，在红枣制粉工艺中需加入助干剂。从试验结果来看，低聚麦芽糊精是一种良好的生产蜂胶红枣精的助干剂。当麦芽糊精加入量为红枣汁固性物重的75％时，可获得较高的出粉率(65％)，粘壁程度降低，当麦芽糊精加入量为100％时，可获得95％以上的产品，产品基本上不粘壁。本试验还发现，环状糊精、可溶性淀粉均不宜做蜂胶红枣精的助干剂。进料温度对喷粉的效果影响较大，当进料温度升高时，物料进入喷雾室很快被汽化干燥，粒子从塔顶沉降至塔底时基本上完成了干燥。如果进料口温度太低，物料干燥不足，粘壁现象严重，因此，在生产蜂胶红枣精时进料温度在60℃左右为宜。红枣汁的浓度对喷粉效果的影响也很大，当红枣汁可溶性固性物在20％～25％时，可获得较好的喷雾效果，红枣汁浓度太低，每一个雾化粒子中固形物含量低，得到的干燥粒子太小，这样表面积增大，吸湿性也增大。红枣汁可溶性固性物高于30％时，再加入30％的麦芽糊精，得到的料液粘性太大，雾化后的粒子固形物含量增大，粒子表面水分很快蒸发，内部水分得不到及时的汽化，容易形成外干内湿粒子容易吸潮，粘壁程度增大，干燥效果变差。5.本试验的研究结果表明，蜂胶乙醇提取物对黄嘌啉-黄嘌啉氧化酶产生的超氧阴离子自由基以及Fenton反应产生的羟基自由基均有显著的抑制作用。随着蜂胶量的增大，清除率也明显上升，呈现量效关系。蜂胶中含有丰富的黄酮化合物和有机酸类化合物，这些化合物上含有相当数量的酚羟基，从本试验的结果来看，蜂胶对两种氧自由基的清除能力与芦丁和槲皮素基本相同，在低剂量范围内，对氧自由基的清除作用高于槲皮素，说明蜂胶中可能存在一些化合物，对自由基的清除作用强于槲皮素，也可能是多种化合物协同作用的结果。6.本试验用Fe2+攻击卵黄蛋白中的卵磷脂，发生了明显的脂质过氧化，当体系中加入蜂胶后，脂质过氧化作用显著下降。表明蜂胶可以抑制Fe2+诱导的卵黄脂蛋白不饱和脂肪酸发生的脂质过氧化作用。与同浓度的已知的脂质过氧化抑制剂芦丁和槲皮素相比，蜂胶的抑制作用明显强于二者。Fe2+诱导的脂质过氧化反应其实质也是氧自由基攻击不饱和脂肪酸双键的结果，蜂胶抑制脂质过氧化反应可能是蜂胶通过清除氧自由基来抑制脂质过氧化的发生。用Fe2+诱导卵黄脂蛋白多不饱和脂肪酸发生的脂质过氧化，然后在反应体系中加入蜂胶，结果表明蜂胶对已经发生的脂质过氧化反应仍有抑制作用。自由基攻击多不饱和脂肪酸发生链式反应，链式反应可以产生大量的脂类自由基以及氧自由基，导致链式反应的循环。当加入蜂胶后，蜂胶中的酚羟基类化合物可以提供质子氢，通过清除起动脂质过氧化引发剂，结合金属离子，清除脂质过氧化中间自由基如脂自由基，脂氧自由基和脂过氧自由基等途径，阻断脂质过氧化的反应链。7.本试验分别用超氧阴离子自由基和羟基自由基攻击肝微粒体后，脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量显著高于对照组，尤其是羟基自由基，对肝微粒体的氧化损伤大于超氧阴离子自由基，蜂胶红枣精可以抑制氧自由基致小鼠肝微粒体的氧化损伤。给小鼠饲喂四氧嘧啶后，机体内产生了大量的自由基，打破了正常机体内自由基的平衡，刺激肝脏中SOD和GSH-Px两种抗氧化酶活力代偿性升高。因此，模型对照组肝脏的酶活性远远高于对照组，而进食蜂胶后，肝脏中上述两种抗氧化酶活力显著低于模型对照组的水平，这说明蜂胶在机体内可以有效地清除四氧嘧啶引发的自由基。从试验中发现，给小鼠腹腔注射四氧嘧啶后，肝细胞生物膜发生了强烈的脂质过氧化反应，模型对照组的LPO含量显著高于正常对照组，进食蜂胶后，肝脏中LPO含量显著低于模型对照组，但略高于正常对照组，说明蜂胶红枣精在体内对化学物质致小鼠肝脏损伤有保护作用，这种保护作用和蜂胶对氧自由基有很强的清除能力是分不开的。8.给小鼠腹腔注射四氧嘧啶后，由于机体内产生了大量的自由基，对血液中的红细胞造成损伤，在正常生理条件下机体内的SOD和GSH-Px可以将机体产生的过量自由基清除掉，维机体内自由基水平的平衡，四氧嘧啶产生的自由基刺激了血液中的抗氧化酶SOD和GSH-Px代偿性升高，及模型对照组抗氧化酶的活力远远高于正常对照组，蜂胶对照组和蜂胶红枣精组抗氧化酶的活力显著低于模型对照组，略高于正常对照组，表明蜂胶对血液的氧化损伤有保护作用。分析血液中的LPO含量可以看出，四氧嘧啶产生的自由基可以破坏血液各种细胞的生物膜，使膜发生脂质过氧化，模型对照组的LPO含量极显著高于正常对照组，蜂胶对照组和蜂胶红枣精的LPO含量远低于模型对照组，但高于对照组的水平，实验证实，蜂胶确有清除自由基的作用，通过清除血液中过多的自由基来保护血液，防止氧化造成的损伤。给小鼠注射四氧嘧啶后，大脑组织的脂质过氧化水平明显升高，说明脑组织已发生了严重的氧化损伤，小鼠进食蜂胶和蜂胶红枣精后，大脑组织的LPO含量显著下降，表明蜂胶对自由基致小鼠大脑组织的氧化损伤有明显的保护作用，这种保护作用可能与蜂胶具有很强的清除自由基能力、阻断多不饱和脂肪酸链式反应有关。自由基引发机体衰老后，脑组织的单胺氧化酶活力明显升高，这正是机体衰老的特征之一，给予蜂胶和蜂胶红枣精后，脑组织中的MAO-B活力均显著下降，不仅低于模型对照组，而且也低于正常对照组，表明蜂胶和蜂胶红枣精确有抗衰老作用。9.本试验也证明，小鼠运动至力竭后，由于体内自由基一直在加速生成，刺激了SOD和GSH-Px活性的升高，因此，力竭运动对照组和力竭运动给药组的SOD和GSH-Px活性分别高于相应的安静对照组和安静给药组。但在参与力竭运动的两组中，SOD活性差别不大，原因在于两组产生的自由基相当，力竭运动给药组的GSH-Px活性低于力竭运动对照组，给药组的游泳时间远长于对照组，这间接证明蜂胶红枣精可以清除自由基，提高小鼠的运动机能。经过24小时恢复后，力竭运动给药恢复组的SOD活性高于正常对照组，但却低于对照恢复组，证明蜂胶红枣精可加速疲劳恢复，其可能的原因与蜂胶在体内清除自由基有关。力竭运动后由于自由基大幅度增加，导致小鼠血液和肝脏中的LPO含量急剧增加，因此，力竭运动对照组，力竭运动给药组的LPO含量均高于正常对照组，而且力竭运动给药组的LPO含量显著低于力竭运动对照组，表明，红枣精可以通过清除由于力竭运动产生的自由基，降低过量自由基对生物膜或生物大分子造成的氧化损伤程度。经过24小时恢复后，运动给药组的LPO含量不仅低于运动恢复对照组，而且接近或低于正常对照组的水平，表明，蜂胶红枣精对阻断自由基致生物膜氧化损伤，加速机体疲劳恢复有显著的作用。小鼠力竭运动后，体内血糖显著下降，力竭给药组高于力竭对照组，安静给药组也高于安静对照组，这可能是蜂胶中的某些成分促进了血糖的合成。尤其是恢复给药组血糖含量高于安静对照组，进一步表明，蜂胶红枣精均可加速力竭运动后血糖的恢复。力竭运动后，血红蛋白质含量显著下降，参与运动的两个组的Hb含量均低于安静对照组，24小时恢复后，力竭恢复给药组Hb含量高于正常对照组Hb水平，说明，蜂胶红枣精中的某些成分促进了Hb的合成，使其发生超量恢复。LDH是参与糖代谢的一个同工酶，力竭运动的两个组LDH活性均显著高于正常对照组，说明力竭运动后LDH活性上升，伴随有大量的乳酸产生，力竭运动给药组的运动量远大于力竭运动对照组，因此LDH活性高。24小时恢复后，力竭恢复给药组的LDH活性略低于力竭恢复对照组的活性，表明，蜂胶红枣精可以促进疲劳的恢复。小鼠的游泳时间是多种因素综合的结果，它所反映的不仅是机体的疲劳能力，也反映机体的抗应激能力。本试验的研究结果表明，蜂胶红枣精可以延长小鼠的游泳时间，比对照组延长26.42％，充分显示了蜂胶具有抗疲劳和增强体能的功效。关键词：蜂胶；蜂胶产品；工艺研究；抗氧化作用；抗疲劳作用