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超高压处理对甜菜果胶物化特性的影响研究

彭小燕  
【摘要】:2013年我国甜菜总产量在全球排名第八位,高达1000万吨(FAO,2013)。甜菜主要用于制糖工业,甜菜渣是甜菜制糖的副产物,其干基中约含有28%果胶,因此甜菜渣可作为提取果胶的原料。本文研究以甜菜渣脱水干制的甜菜干粕为原料,采用超声波/微波协同酸法(Ultrasonic/microwave-assisted acid method,UMAAM)从中提取甜菜果胶,研究其结构与功能特性,利用超高压处理果胶溶液,研究其对果胶结构与物化特性的影响,旨在为有效利用甜菜渣,对新型的加工处理方式提供理论依据。以甜菜干粕为原料,采用UMAAM法提取甜菜果胶。在单因素实验基础上,通过二次回归正交旋转组合实验探讨了提取温度、提取时间和料液比对果胶得率的影响,筛选出甜菜果胶的最佳提取工艺:p H1.0,提取温度92℃,提取时间37 min,料液比1:30(g/m L)。在此提取条件下,甜菜果胶得率为26.12%,咔唑硫酸法测定出果胶半乳糖醛酸的含量在75%以上。普通酸法是制备果胶的最常用的方法,比较普通酸法与UMAAM制备甜菜果胶在得率、结构及物化特性的差异性。测得UMAAM制备的甜菜果胶的分子量(6.36×105 Da)显著高于普通普通酸法(2.96×105Da)。两种方法制备的果胶单糖组成一致,其中半乳糖醛酸是主要的单糖组分,分别占75.38%和72.84%。两种方法所得的果胶在p H3和5时粘度显著高于p H 7和8,UMAAM法制备的甜菜果胶(SBP1)溶液粘度在p H3、5、7和8条件下均高于普通酸法制备的甜菜果胶(SBP2),SBP1乳化液颗粒显著小于SBP2;SBP1的乳化活性和乳化稳定性显著高于SBP2,说明UMAAM是一个有开发潜力的果胶提取方法。在不同压力条件下对p H 3、7和8的SBP1溶液进行处理,随着压力升高,SBP1分子量降低;在p H 3和7条件下,果胶酯化度和乙酰化度变化不大,但p H8条件下,果胶的酯化度和乙酰化度均显著下降;p H3和7的SBP1经过加压处理后在1560-1540 cm-1出现一个明显的吸收峰,p H 8的没有;不同p H的SBP1在加压处理后乳化活性和乳化稳定性均显著提高,超高压处理后p H 3和p H 7的SBP1乳化活性较高,p H3的SBP1乳化稳定性最好。在450 MPa下对p H 7的SBP1处理不同时间,发现随加压时间延长,SBP1分子量、酯化度、乙酰化度、粘度、乳化活性及稳定性均未发生显著变化。在450 MPa处理30min时,添加2mmol/L钙离子使SBP1溶液屈服应力σ0、储能模量G’和损耗模量G‖均明显增加,同时SBP1分子发生明显的交联,果胶分子量由只高压处理的2.25×105Da显著增加到6.07×105 Da,继续增加钙离子浓度,果胶的结构及流变性质变化不显著,但果胶分子量降低;添加0.1mol/L钠离子后,SBP1的屈服应力σ0显著增加,果胶链相互交联成网状,蛋白发生明显聚集,果胶分子量显著增加到11.95×105Da;而当钠离子浓度增加到0.6mol/L时,SBP1储能模量G’和损耗模量G‖明显增加,果胶链呈棒状结构,果胶分子量反而降低到5.53×105Da。说明超高压下盐离子与SBP1结合能改变其结构,进而影响SBP1的流变性质。


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