西番莲果皮中果胶的提取及性质研究

作     者：刘运花 

作者单位：华南农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄苇

授予年度：2017年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083201[工学-食品科学] 

主      题：西番莲果皮 果胶 提取 性质 改性 

摘      要：为充分利用西番莲果皮资源,丰富果胶市场,本研究以红果西番莲果皮为原料,以果胶为对象,研究西番莲果皮中果胶的提取工艺,以正交试验、响应面试验等设计方法优化提取工艺条件,比较了酸法提取、复合酶法提取、超声辅助复合酶提取的提取得率。以木瓜蛋白酶对提取的果胶进行除蛋白纯化,通过理化性质与加工性质比较,分析了不同提取方法与干燥方法对果胶性质的影响。经碱法处理对西番莲果胶进行改性,并分析了改性前后果胶的分子结构与型貌结构的变化,具体结论如下:(1)西番莲果皮果胶的提取工艺研究(1)酸法提取工艺研究酸法提取西番莲果皮中果胶的优选工艺条件为:液料比4:1,pH 2,提取温度90℃,提取2 h,该条件下,果胶酸法提取得率达2.45%。(2)酶法提取工艺研究单一酶在各自最佳条件下对西番莲果皮中果胶的提取能力大小依次是:木质素酶(提取得率2.27%)纤维素酶(提取得率1.83%)淀粉酶(提取得率1.8%)半纤维素酶(提取得率1.63%)蛋白酶(提取得率1.12%)。复合酶提取得率较单一酶效果好,复合酶系的组成为纤维素酶0.8%,半纤维素酶1.2%,木质素酶0.2%,优选提取条件:液料比为6:1、pH调为4,在40℃下,提取3.5 h,果胶提取得率达到2.63%。相比酸法不仅条件温和,且提取得率提高了0.18%,显著性水平达到p酶法酸法。且提取得率差异显著。以超声波辅助酶法为优,提取得率高、提取时间短。(4)酶法除蛋白纯化工艺酶法与超声波辅助酶法提取的西番莲果皮果胶蛋白质杂质含量较高,采用木瓜蛋白酶除去果胶中蛋白质的最佳工艺参数为:pH8,木瓜蛋白酶添加量为果皮重0.6%,在温度60℃水浴下酶解1.5h。,蛋白质祛除率达90%以上,残余量仅为7.22%μg/mL,成品果胶纯度达到国家质量标准。(2)不同制备方法对果胶性质的影响研究表明:(1)采用不同提取方法及不同干燥方法获得的西番莲果胶,其基本理化性质检测指标均达到国家标准;提取方法与干燥方式均会影响西番莲果胶的颜色和理化性质;酸法、酶法、超声酶法提取的的果胶颜色依次由深到浅;真空冷冻干燥获得的果胶颜色比热风干燥果胶的浅;酸法提取果胶的酯化度、甲氧基及酰胺化度指标均高于酶法,而超声波辅助酶法与酶法提取的果胶基本理化性质基本一致。(2)制备方法对果胶的加工性质影响提取方法与干燥方式对果胶的凝胶强度,粘度、水溶性与乳化性有显著影响。酸法较酶法与超声酶法的凝胶强度高,粘度低。而酶法与超声酶法具有优于酸法的水溶性与乳化性。真空冷冻干燥的果胶更易水合溶解,其黏度和凝胶强度更高,且乳化性能也优于热风干燥。超声波辅助酶法提取、真空冷冻干燥是提取西番莲果胶的优选方法。西番莲果胶与常用的市售苹果果胶相比,表现出较低的黏度、水溶性,和较优的凝胶性和乳化活性及相似的乳化稳定。(3)西番莲果胶的分子结构分析西番莲果胶的平均相对分子质量约为3×10×10Da,相比市售苹果果胶高一个数量级,属于超大分子量的杂多糖。其单糖组成成分为:阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、核糖、甘露糖,且单糖的组成摩尔比为:0.54(阿拉伯糖):0.24(半乳糖):0.48(葡萄糖):0.04(核糖):0.17(甘露糖)。与常用苹果果胶相比,单糖种类少,且侧链较少。(4)改性西番莲果胶的性质初探经碱法改性处理,西番莲果胶的甲氧基从12.25%(HLP)降到2.90%(LMP),其酯化度由原来的71.35%降为47.98%,其凝胶强度由139.97g/cm2降为47.89 g/cm2,平均相对分子量由4.56×10 Da降至2.8×10Da,FT-IR分析中,改性西番莲果胶依然具有D-Glu半乳糖醛酸的特征吸收峰,且甲氧基的含量、酯化羧基含量及游离羧基含量均有所改变。其形貌结构也发生了较大改变,粉末颗粒明显变小,变光滑,边缘钝化,从非结晶状态转化为结晶区与非结晶区共存状态,且结晶峰型与苹果果胶相似。