特色資源果膠的提取和物理化學性質表征及微射流降解機理.pdf

1、果膠是一系列具有相同特性，但精細結構不同的結構雜多糖的總稱，從植物中提取的果膠已經被廣泛用于食品，醫(yī)藥和化妝品行業(yè)中。目前，低酯果膠正日益受到關注。然而商業(yè)低酯果膠常通過對高酯果膠進行酶法或酸堿去酯化得到，步驟復雜且容易引起降解，較好的方法是從自然資源中直接提取果膠。薜荔籽和豆腐柴葉在民間常被用于制作“涼粉”和“神仙豆腐”，然而關于其制作機理目前尚不清楚。初步研究表明，這兩種資源中蘊含有豐富的果膠，可是關于其果膠的提取，物理化學和流變性

2、能缺乏充分研究。本文首先采用各種溶劑從薜荔籽和豆腐柴葉中提取果膠;然后采用現(xiàn)代分析技術對果膠進行物理化學性質表征，考察所得果膠的流變性能和凝膠性質，解釋傳統(tǒng)食品“涼粉”和“神仙豆腐”的制作之謎。采用陰離子交換色譜分級薜荔籽果膠得到兩組分，通過X-衍射等手段分析兩組分溶解性差異的原因。此外本論文還特別關注透析溶液對果膠性質的影響，及果膠在動態(tài)高壓微射流(DHPM)處理過程中的降解問題。研究發(fā)現(xiàn)，低酯果膠在透析過程中易于吸收透析溶液中的金屬

3、離子，特別是鈣離子;DHPM處理會造成果膠的降解，經對DHPM引起的果膠降解的表征，探討了DHPM降解果膠的機理。本文進一步采用DHPM制備果膠低聚糖，所得低聚糖具有明顯的益生活性。主要研究結論如下:
　　 1.采用水，草酸銨和鹽酸分別提取薜荔籽中的凝膠物質，結果表明三種方法提取的主要成分均為低酯果膠，且該果膠主要分布于薜荔籽的表面，因此解釋了傳統(tǒng)“涼粉”制作工藝中采用擠壓和揉搓方法的可行性。與草酸銨提和鹽酸提果膠相比，水提果膠

4、具有最高的半乳糖醛酸含量、粘均分子量和特征粘性，以及最低的甲酯化。這種水提低酯果膠為薜荔籽水提物的主要多糖組分，同時檢測到水提物中存有大量的鈣離子，暗示“涼粉”的自凝膠可能是基于低酯果膠的“蛋盒”模型。
　　 2.薜荔籽水提果膠經陰離子交換柱分離，得到兩組分WEP-0.3及WEP-0.4，這兩個組分的溶解性表現(xiàn)出明顯的差異性。WEP-0.3能較快溶解在水中，而約有89.5％的WEP-0.4不溶于水。該結果與紅外光譜得出的WEP-

5、0.4具有比WEP-0.3更低的酯化度，而酯化度越低，溶解性應該越好的常理相違背。掃描電鏡表明WEP-0.4形成面條狀的緊致結構，X-衍射分析表明WEP-0.4存在結晶區(qū)。而WEP-0.3結構比較松散且均為無定形區(qū)域，這些結果表明WEP-0.4不易溶解是因為其在透析的過程中形成了部分凝膠。凝膠形成可能是因為低酯果膠在透析過程中吸收了Ca+，反映在金屬元素分析中WEP-0.4含有更高的鈣離子含量。
　　 3.對豆腐柴葉進行組分分析

6、得知，豆腐柴葉的細胞壁物質(AIS)占干葉質量的77.82％，AIS中總膳食纖維，不可溶性膳食纖維和半乳糖醛酸含量分別為69.45％，56.35％，23.94％。采用水，草酸銨，鹽酸和氫氧化鈉對AIS進行連續(xù)提取，發(fā)現(xiàn)草酸銨溶性果膠(OXSP)占總果膠的大部分(59.48％)，其半乳糖醛酸含量為76.15％，酯化度為14.90％，平均分子量為980.67 kDa.這些理化性質導致OXSP具有很好的凝膠性能。本研究能促進豆腐柴葉作為膳食纖

7、維和低酯果膠資源而被開發(fā)利用。
　　 4.本研究分別采用自來水和去離子水對豆腐柴葉提取的果膠進行透析，發(fā)現(xiàn)透析溶劑對果膠溶液外觀，果膠得率，蛋白質含量及形貌產生重大的影響。水溶性果膠，草酸銨溶性果膠及堿溶性果膠經自來水透析后都形成或部分形成凝膠。這主要是由于低酯果膠在自來水透析過程中吸收鈣離子形成了凝膠，這一推論與組分中Ca離子含量及灰分含量較高的結果一致。本章還考察了連續(xù)提取每個步驟后殘渣的形貌，表明連續(xù)提取是個逐步釋放果膠的

8、過程，其中采用草酸銨提取后，細胞壁物質的形貌變化最大，印證草酸銨是提取豆腐柴葉果膠較為理想的提取劑。
　　 5.采用動態(tài)高壓微射流法對高酯果膠進行處理，發(fā)現(xiàn)高酯果膠的表觀粘度，分子量和粒徑隨壓力的升高而降低，還原糖含量則隨壓力的升高而升高。同時果膠的表觀形貌也由塊狀向多孔碎片轉變。傅里葉紅外光譜表明動態(tài)高壓微射流對果膠的基本結構沒有影響，同時由于還原糖的升高和分子量的降低呈線性關系，表明果膠的降解可能源于分子內糖苷鍵的斷裂。當H

9、+離子濃度降低時降解得到抑制，表明這種糖苷鍵的斷裂可能不僅僅來自于強烈的機械力作用也可能來自于酸水解作用。因此，本研究認為機械力可以打開果膠分子或者使果膠分子更加伸展，使得更多的糖苷鍵可以暴露給機械力和H+攻擊。
　　 6.采用動態(tài)高壓微射流對蘋果果膠進行降解制備果膠低聚糖，經響應曲面優(yōu)化，在果膠濃度為1.84％，溶液溫度63℃，微射流處理壓力155 MPa,循環(huán)次數(shù)6次時，果膠制備成果膠低聚糖的轉化率為32.92％。所得果膠低