微波和高速剪切诱导果胶降解的研究

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果胶是从植物细胞壁提取的酸性杂多糖,作为天然食品添加剂和药物辅助材料广泛应用于食品、药品行业。在食品行业,果胶主要作为凝胶剂、增稠剂、稳定剂、调质剂、乳化剂来改善食品体系的特性。本文主要通过使用高速剪切(HSS)来尝试消除薜荔籽果胶团聚现象,同时系统研究HSS对薜荔籽果胶降解和解团聚现象的影响。采用微波提取/催化试验机处理果胶来研究果胶降解问题,探讨了果胶在微波处理过程中结构性质的变化,以及微波降解动力学,考察降解果胶的流变性质和凝胶性质。本文主要结论如下:1、降解和解团聚始终存在于整个剪切过程中。在24000rpm,剪切时间小于8h时,降解也发生但是以解聚为主,8h以后,降解越来越明显,但仍然存在少量聚集体,甚至剪切时间为24h时,聚集体依然存在,表明HSS不能有效消除果胶团聚现象。根据还原糖含量和平均分子量关系,提出一种计算分子量更准确的方法。双键含量的测定和FT-IR光谱分析表明高速剪切处理过程中既没有β-消除反应也没有去甲酯化反应,高速剪切过程中没有新功能键的形成。2、根据还原糖和双键含量的变化,酸性条件下,果胶降解主要以酸水解为主;碱性条件下,果胶降解以β-消除反应为主。同时通过滴定法和红外谱图发现,碱性条件下果胶发生去甲酯化反应。酸性条件,粒径随着处理时间的增加而降低;碱性条件下,随着处理时间的增加呈现先降低后增加的趋势。果胶糖苷键的断裂不仅来自于微波的热效应,也来自于非热效应即自由基作用。3、微波功率210mA,果胶溶液pH9.0和pH3.83时,微波降解果胶服从一级动力学。pH1.5果胶溶液偏离了一级动力学。当果胶溶液pH3.83时,随着微波处理时间的增加,果胶凝胶逐渐减弱,且都呈现固体状态凝胶,随着频率的增加,所有果胶凝胶都呈现剪切稀化现象。 pH1.5和pH9.0的果胶凝胶明显依赖于频率变化,形成的凝胶类似液体状态。同时对pH3.83的果胶进行质构分析发现,胶凝胶强度、凝胶弹性、硬度、粘性、咀嚼性都随着微波处理时间的增加而降低,当时间为30min时,果胶凝胶的粘性为负值,表明30min后的果胶凝胶处于流动状态。
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