超高压辅助酶法果胶低酯化改性及其凝胶性能研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:sinner888
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果胶是一类复杂的多糖,广泛分布在植物的细胞壁中,具有增稠、乳化和凝胶等功能特性。目前商业提取的果胶大多是高酯果胶,需要进行低酯化改性才能得到低酯果胶。不同来源和改性方法会导致果胶具有不同的理化性质和功能特性。广泛使用的碱法低酯化会降低果胶分子量而影响果胶的品质。酶法低酯化利用果胶甲基酯酶(PME)选择性脱酯不改变果胶分子量但反应效率低。超高压(HHP)是一种非热加工技术,据报道可以一定程度促进PME酶促反应的进行。因此,本论文采用超高压辅助酶法制备低酯果胶(HHP-pectin),系统研究果胶低酯化改性对理化性质和分子结构的影响;在此基础上研究改性低酯果胶的凝胶特性,构建水凝胶和乳液凝胶体系,探索超高压辅助酶法低酯果胶凝胶在低热量食品凝胶和脂溶性营养素递送方面的潜在应用。研究采用常压酶法低酯果胶(E-pectin)和传统碱法低酯果胶(A-pectin)作为对照。主要研究内容和结果如下:1.超高压辅助酶法低酯果胶理化性质与分子结构研究:超高压辅助酶法低酯化效率最高,酯化度在12 min内从75.07%下降到25.81%,而E-pectin和A-pectin的酯化度降低到同一水平分别需要2.5 h和25 min。低酯化方法对果胶理化性质和分子结构有很大影响。HHP-pectin和E-pectin与A-pectin相比具有更高的表观粘度和更大的平均分子量。HHP-pectin分子链支化程度更高,中性糖侧链含量较高。但三种果胶半乳糖醛酸含量没有显著差异,具有相似晶体结构。结果表明HHP辅助酶法是一种更高效的果胶低酯化方法,制备的低酯果胶具有良好的增稠性。2.超高压辅助酶法低酯化果胶水凝胶特性研究:低酯化方式对果胶凝胶特性有一定影响。果胶浓度、Ca2+浓度和pH值均显著影响果胶的胶凝性能,但是酶法低酯果胶比碱法低酯果胶的水凝胶具有更高的凝胶强度、持水力和更好的粘弹性。果胶浓度大于40 mg/g时,在相同的Ca2+浓度和pH值条件下,HHP-pectin表现出最高的凝胶强度和持水力。在此基础上研究了糖醇对HHP-pectin水凝胶特性的影响。糖醇类型和浓度均对果胶凝胶有显著影响。凝胶强度、弹性和储能模量G’随着糖醇浓度的增加而降低,但在相同糖醇浓度下,赤藓糖醇水凝胶始终最高,而山梨糖醇水凝胶最低。当糖醇浓度小于20%(w/v)时,所有糖醇的水凝胶均具有良好的保水能力(>97%)。此外,赤藓糖醇水凝胶形成速度最快,凝胶点为56.6℃,而木糖醇和山梨糖醇凝胶点分别为43.1℃和28.8℃。结果表明HHP-pectin水凝胶由于其优秀的凝胶特性和低热量的特点而在健康食品领域具有更大的应用潜力。3.超高压辅助酶法低酯化果胶乳液凝胶特性研究:低酯化方法对果胶的乳化性能有很大影响。在酸性条件下乳液的稳定性最好。虽然A-pectin乳液平均粒径最小,离心稳定性更好,但HHP-pectin乳液与E-pectin(33.05%)和A-pectin(84.50%)相比,在21 d贮藏过程中长期稳定性最好,乳液粒径增幅最小(11.12%),。在此基础上制备HHP-pectin乳液凝胶。高强度的乳液凝胶与乳液相比能抑制油脂的消化分解,FFA释放率从72.23%(乳液)下降到42.36%(乳液凝胶)。乳液和乳液凝胶中姜黄素在小肠中的保留率在同一水平(81.17%-74.09%)。乳液凝胶中姜黄素的释放率最低可达到24.19%,而乳液高达72.33%,说明乳液凝胶负载姜黄素,可以有效抑制脂肪和保护姜黄素在口腔、胃和肠消化阶段的释放。综上,超高压辅助酶法低酯化效率高,所得HHP-pectin凝胶性能优秀。在此基础上制备的糖醇水凝胶和乳液凝胶在低糖低脂的健康食品领域和脂溶性营养素递送方向具有很大应用潜力。
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