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《中南林业科技大学》 2010年
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扁桃胶多糖组分鉴定与加工特性变化规律研究

王森  
【摘要】:扁桃胶是蔷薇科木本植物扁桃树体在逆境条件下,分泌出来的胶质透明物质,属于“食用胶”中“原桃胶”的一种。中医认为,原桃胶味苦、平、益气、活血、止渴,擅长活血消肿、通淋止痛、临床运用对血淋、石淋、痢疾、腹泻、疼痛等症均有良效。最近几年用于治疗泌尿系统结石、辅助治疗白血病、糖尿病效果相当明显。随着扁桃在我国栽培面积进一步的扩大,扁桃胶的产量在原桃胶中所占比重将会越来越大,因此研究扁桃胶的组成成分与加工特性显得尤为重要。 本研究以扁桃胶为研究对象,采用资料收集进行归纳,以及采用离子色谱仪、红外色谱仪、X-衍射仪、Brookfield DV-Ⅱ+粘度计、TA-XT2i质构仪等先进设备,运用多因素控制对扁桃胶进行温度处理、浓度处理、酸碱环境处理、不同添加荆处理,系统研究了扁桃胶的纯化工艺、组成与结构和温度、浓度、pH值、不同添加剂等因素对扁桃胶的质构特性、流变特性、黏度特性、晶体特性、水解特性、协同特性等加工特性的影响,并用方差分析、回归拟合、响应面分析等数学手段进行科学系统分析,得到如下主要结论: (1)明确了天然食用树胶定义。天然食用树胶是食用胶的一种,是木本植物树干渗出的一种可食用的黏性多糖,因其成分主要由多糖构成,亦可称为天然食用树胶多糖。天然食用树胶除了具有食用胶的特征以外,还均具有以下特征:该种类食用胶来源于木本植物的枝干;该种类食用胶直接由木本植物枝干渗出或在树体创伤部位分泌,不需要特殊的提胶程序;该种类食用胶的主要成分由多糖构成。 (2)确定了扁桃胶的纯化工艺。在不破坏扁桃胶多糖生理活性的温度期间内,优化了扁桃胶多糖的提取工艺,得出扁桃胶多糖的最佳工艺条件为:质量分数为4%,提取温度为80℃,提取时间为6 h,pH为13,该条件下扁桃胶多糖的得率为54.89%。 (3)鉴定出扁桃胶的组分。扁桃胶中水分的含量为5.21%;多糖的含量为62.41%;氨基酸的含量为27.62%;灰分含量为4.76%,表明扁桃胶中的主要成分是多糖和氨基酸。单糖组成的百分含量为:其中葡萄糖醛酸GluA,含量为24.35%;木糖xylose含量为15.36%;半乳糖galactose含量为33.75%;阿拉伯糖arabinose含量为31.60%;鼠李糖rhamnose含量为0.74%;海藻糖fucose含量为0.31%。氨基酸的组成百分含量为:苏氨酸Thr,含量为37.85%;其次甘氨酸Gly含量为21.91%;丙氨酸Ala含量为11.04%;组氨酸His含量为8.71%;精氨酸Arg含量为5.49%;苯丙氨酸Phe含量为3.98%;丝氨酸Ser含量为3.31%;谷氨酸Glu含量为2.54%;天冬氨酸Asp含量为1.75%;脯氨酸Pro含量为1.74%;缬氨酸Val含量为0.94%;酪氨酸Tyr含量为0.75%。 (4)初步对扁桃胶的结构进行推断。扁桃胶多糖主链的结构可能由1,6-linked Galp和1,4-linked Araf构成;非还原性末端基团为:1-linked Fucp, 1-linked Ribf或1-linked GluA;分枝点主要位于1,2,6-linked Galp上。 (5)扁桃胶的质构特性。采用多独立样本K-W检验分析,卡方统计量为2224.405,相伴概率小于0.001,说明不同水分环境下扁桃凝胶的质构特性存在极显著差异;采用多独立样本K-W检验分析,卡方统计量为2790.955,相伴概率小于0.001,说明不同酸碱处理扁桃凝胶的质构特性存在极显著差异;采用多独立样本K-W检验分析,不同百分浓度NaCl扁桃凝胶质构特性的分布曲线之间,卡方统计量为3574.415,相伴概率小于0.001;不同百分浓度CaCl2扁桃凝胶质构特性的分布曲线之间,卡方统计量为198.356,相伴概率小于0.001;说明不同百分浓度NaCl和不同百分浓度CaCl2对扁桃凝胶的质构特性总体影响存在极显著差异 (6)扁桃胶的流变特性。在质量分数为2-6%之间,液体中水溶性扁桃胶的多少,随着扁桃胶添加量的增加而增多,液体呈牛顿流体。扁桃胶液的剪切力对温度的变化反应敏感,温度的升高,其变化变化趋势剧烈。振荡时间对扁桃胶的溶解的影响极为显著,在一定条件下,扁桃胶上清液的剪切应力出现“S”形的不断上升趋势。pH值对扁桃胶上清液的流变特性影响极显著。添加不同质量分数的NaCl和CaCl2溶液,NaCl降低扁桃胶上清液流变学的规律和CaCl2基本相同。 (7)扁桃胶的粘度特性。pH的增大与减少均对扁桃胶的粘性产生极显著影响。pH 7-13的变化方程为:y=1.492 81+188.232 49e(-x/1.35501),pH 7~1的变化方程为y=0.954 98+0.177 93e(x/3.16578);质量分数的变化对扁桃胶的粘度产生极显著影响,当扁桃胶的质量分数0.1-10.0%的区间中,扁桃胶的粘度变化方程为y=4.130 61+0.054 73e(x/1.54550);环境温度的变化对扁桃胶的粘度产生极显著影响,在加工环境温度20-90℃的区间中,扁桃胶的粘度变化规律符合方程y=0.98813+6.929 83e(-x/18.04873)。 (8)扁桃胶的晶体特性。研究了不同pH条件下扁桃胶水解物的结晶度,研究不同pH条件对扁桃胶晶体特性的影响规律,并用电了显微镜观察水解物的微晶结构。结果表明:1)pH的改变不仅能够使非晶体的扁桃胶表现出晶体特性,而且对晶相也有极显著的影响。在pH3-1,晶体结构与多糖的微纤维化有关,在pHll-13,晶体与多糖的结构有关;2)以pH=7为中心坐标,随着pH的不断降低,扁桃胶的结晶度变化符合方程y=10.942 01 e-(x-2.23006)2/1.872403(R2=0.851 75);随着pH的不断增加,扁桃胶的结晶度变化规律符合方程y=-8.838 22+1.381 18x (R2=0.89675)。 (9)扁桃胶的溶解特性。研究了扁桃胶的溶解特性及其变化规律,摸清了酸碱环境、温度对扁桃胶的溶解特性及其变化规律的影响。结果表明:1)温度对扁桃胶的膨胀度和溶解度影响的F值为:3.813、0.627,Pr分别为0.018和0.706,说明温度对扁桃胶的膨胀度达到显著水平,对溶解度未达到显著水平。在60-85℃的环境温度区间内,其变化规律分别呈“V”形和“八”形;2)pH对扁桃胶的膨胀度和溶解度影响的F值为:62.312、280.196, Pr均小于0.001,说明pH对扁桃胶的膨胀度和溶解度均达到极显著水平。其变化规律分别“V”形和“」”形。 (10)扁桃胶的协同特性。不同浓度硼酸、对硝基苯酚和扁桃胶形成的共混体,其粘度随剪切速率的增大均呈指数函数下降趋势,剪切应力随着剪切速率的增大呈指数函数上升趋势。扁桃凝胶在在添加浓度为0.175%的硼酸和浓度为0.30%的对硝基苯酚的条件下扁桃凝胶共混物的黏度达到最大且基本相同。扁桃胶和黄原胶形成的共混体,其在扁桃胶不同添加量下凝胶共混体各水平之间质构特性曲线总体分布存在极显著差异。扁桃胶不同添加量的凝胶共混体质构特性各表现指标:硬度差异达到极显著差异,黏附性差异达到显著水平,而脆性、弹性、粘结性、粘合性、咀嚼性和恢复性等差异没有达到极显著水平。黄原胶的硬度随着扁桃胶添加量的增加表现出先略降低然后急骤上升的变化过程。黄原胶的黏附性则随着扁桃胶的添加量增多持续下降。扁桃胶与黄原胶之间协同协同效果的总体变化规律呈现多样性。 与目前桃胶研究比较,本研究有如下主要创新: (1)在提出分树种进行天然食用树胶的胶体组成与加工特性研究的理论指导下,首次对扁桃胶的成分组成与结构进行报道。 (2)首次发现扁桃胶在特殊的环境中具有晶体特性,也有从非晶体向晶体转化的能力。 (3)首次系统的对扁桃胶加工特性进行研究。
【学位授予单位】:中南林业科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S662.9

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