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不同制备条件对甜菜果胶理化特性的影响及其应用研究

黄鑫  
【摘要】:作为一种天然食品胶和功能性食品添加剂,甜菜果胶对食品工业具有重要意义。从甜菜粕中提取甜菜果胶,可以提升甜菜制糖的附加值,增加经济效益,同时也能形成甜菜制糖工业废弃物再利用的新模式。甜菜果胶由于其独特的结构特点,具有与其他来源果胶不同的功能特性,在果胶市场中有广阔的应用前景。本文从甜菜粕中提取甜菜果胶,研究不同制备条件对甜菜果胶理化特性的影响,同时研究了甜菜果胶与花生分离蛋白混合体系的加工和功能特性。主要研究结果如下:1.通过超微粉碎和普通粉碎制备出不同粒度的甜菜粕粉末,研究粉碎方法对甜菜粕粉末特性的影响。研究表明:超微粉碎可以制备出粒径更小颜色更亮的甜菜粕粉末。随着甜菜粕粉末粒径的减小,粉末的堆积密度和振实密度增大,休止角和滑角变大,流动性变差。普通粉碎制备的甜菜粕粉末,其水和油的结合能力随粒径的减小而增大。差示扫描量热分析得到随粒径的减小,粉末的转化温度和熔融温度有下降的趋势。根据X射线衍射结果可以得出超微粉碎可以破坏粉末的晶型结构,降低其结晶度。2.研究甜菜粕粉末的粒径大小对甜菜果胶的提取率、半乳糖醛酸含量和流变性质的影响。研究表明:甜菜粕粉末粒径从406.33 μm减小到24.93 μm,果胶的提取率从15.81%提高到20.50%,半乳糖醛酸的含量从38.51%提高到59.97%。随着粉末粒度的减小,甜菜果胶的特性黏度([η])和黏度平均分子量(Mv)减小,果胶溶液的表观黏度和活化能降低。所有果胶样品显示出强剪切变稀行为和相同的线性黏弹性。3.研究热风干燥、真空干燥、冷冻干燥和喷雾干燥对甜菜果胶的流变性质和乳化性质的影响。干燥方式和条件对甜菜果胶的结构没有影响,但影响了果胶的酯化度。通过喷雾干燥制备的果胶酯化度最高,热风干燥制备的果胶酯化度最低。随着真空干燥温度的升高,甜菜果胶溶液的表观黏度降低。喷雾干燥增加果胶溶液的动态黏弹性。喷雾干燥样品的乳化活性指数(EAI)随着干燥温度的升高而增加。4.利用聚半乳糖醛酸酶对甜菜果胶进行改性处理,通过水解作用切断甜菜果胶分子中的α-1,4糖苷键,以表观黏度为考察指标,利用流变仪在线测定pH,温度和聚半乳糖醛酸酶等改性条件对甜菜果胶表观黏度的影响。得到最优的改性条件:反应pH为4.5,反应温度为60℃,聚半乳糖醛酸酶浓度为150 U/mL。聚半乳糖醛酸酶改性后的甜菜果胶乳液的乳化性和稳定性都得到了提高,在最优改性条件下制备的甜菜果胶乳液具有较好的乳化活性和稳定性。5.研究甜菜果胶的添加对甜菜果胶-花生分离蛋白混合体系的流变和乳化性质的影响。研究表明:甜菜果胶的添加增加了混合溶液的表观黏度和活化能。在混合乳液中,低浓度的甜菜果胶(0.1,0.3%,w/v)对花生分离蛋白乳液的乳化性有抑制作用,而高浓度(≥0.5%,w/v)的甜菜果胶的添加提升了乳液的乳化活性和稳定性。6.研究甜菜果胶-花生分离蛋白混合凝胶的非线性流变性质和微观结构。甜菜果胶的添加增加了混合凝胶的凝胶强度,甜菜果胶-花生分离蛋白混合凝胶呈现Ⅰ型应变稀化网络结构。甜菜果胶的浓度为1.0%、1.5%和2.0%(w/w)时,混合凝胶从“软凝胶”转变为“硬凝胶”。甜菜果胶的添加增加了混合凝胶的孔隙度,提高了微观结构的混乱程度。甜菜粕粉碎方式影响其粉末特性,进而对果胶的提取率、半乳糖醛酸含量和流变性质产生显著影响。不同干燥条件对果胶结构没有明显作用,但是会对其流变和乳化性质产生影响。聚半乳糖醛酸酶的改性可以提升甜菜果胶乳液的乳化性和稳定性。在多糖-蛋白混合体系中甜菜果胶与花生蛋白相互作用,改变了混合体系的功能性质。综上,本论文的研究可以为甜菜果胶的工业化制备和应用提供理论依据与技术参考。


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