番木瓜皮抗氧化可溶性膳食纤维的制备、结构与性质研究

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番木瓜(CaricapapayaLinn.)果实营养丰富,果肉具有甘甜的口感,还含有大量生物活性化合物,深受消费者喜爱。然而,作为番木瓜加工产业副产物的番木瓜皮往往被当做废弃物处理掉,这不仅造成巨大的资源浪费,还会引起环境污染。目前,番木瓜皮主要用于生产动物饲料或者作为果胶、蛋白酶等物质的来源,但对番木瓜皮其他深加工利用的研究甚少,特别是关于番木瓜皮中抗氧化可溶性膳食纤维(Antioxodant soluble dietary fiber,ASDF)的开发未见文献报道。因此,本文以番木瓜皮为研究对象,通过比较分析不同提取方法(酸法、碱法、常规法和超声波辅助提取法)对番木瓜皮ASDF主要营养成分、结构、理化特性与抗氧化活性的影响,为番木瓜皮深加工利用提供理论基础和科学依据。主要研究内容与结论如下:(1)通过单因素实验、正交实验和响应面分析分别对番木瓜皮ASDF酸碱耦合法和超声辅助提取法制备工艺进行了研究。结果得到,番木瓜皮ASDF酸法提取最佳工艺条件为:温度80 ℃、pH值为1、时间为90 min、料液比为1:25;番木瓜皮ASDF碱法提取最佳工艺条件为:温度75 ℃、NaOH质量分数为1.4%、时间为80 min、料液比为1:20;番木瓜皮ASDF超声辅助提取最佳工艺条件为:提取时间31 min、超声波功率175 W、液料比16.6:1,酸法、碱法和超声辅助提取ASDF的得率分别为20.7%、9.17%和 36.99%。(2)采用国标法等方法测定了番木瓜皮ASDF的主要营养成分。结果表明,四种不同提取方法所得番木瓜皮ASDF多糖含量均大于200mg/g,蛋白质含量均小于18 g/100g,且四种ASDF均含有18种氨基酸和15种矿物质。(3)运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X衍射(XRD)、热重分析(TGA)、高效液相色谱(HPLC)等方法对ASDF的结构和单糖组成进行了分析。结果表明,四种不同提取方法所得ASDF均属于杂多糖且其主要成分都是中性糖,即葡萄糖Glc和阿拉伯糖Ara。通过结构表征发现四种ASDF均存在多糖化合物的典型结构和纤维素Ⅰ型晶体构型,几种ASDF的模式类似,表明超声辅助和酸碱耦合不会改变ASDF的晶体类型但可以不同程度的破坏ASDF的晶体结构。与常规ASDF相比,其它三种ASDF的初始降解温度较高,说明其他三种ASDF热稳定性较强。(4)通过吸水性、吸油性、溶胀性、结合水力、乳化性对番木瓜皮ASDF理化性质进行研究。结果表明,超声ASDF、酸法ASDF和碱法ASDF在吸水性、吸油性、溶胀性以及结合水力几个方面均强于常规ASDF。通过对番木瓜皮ASDF的乳化性质进行分析比较。结果表明,碱法ASDF的界面张力(7.19±0.01mN/m)远小于甜菜果胶和阿拉伯胶,乳化性能良好。甜菜果胶和碱法ASDF的平均粒径远小于阿拉伯胶,而吸光比(SRI)远高于阿拉伯胶,说明碱法ASDF的乳化稳定性好于阿拉伯胶。同时,光学显微镜观察图和乳析现象表明,碱法ASDF乳液颗粒较大但大小及分布较均匀,表现出良好的储存稳定性。(5)采用氧化能力指数(oxygen radical absorbance capacity,ORAC)、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)、1,1-二苯基-2-苦苯肼自由基(DPPH)和还原力法对番木瓜皮ASDF抗氧化活性进行评价;采用HPLC-MS对番木瓜皮多酚组成进行测定。结果表明,番木瓜皮ASDF的抗氧化能力与总酚含量没有显著的相关性,且四种ASDF种均含有的多酚物质是儿茶素。其中酸法ASDF对DPPH自由基的清除能力和还原力最好,而碱法ASDF对ABTS自由基的清除能力以及总抗氧化能力更好。
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