胡萝卜加工中单元操作对次生代谢物及其功能特性的影响研究

论文摘要

植物的次生代谢物是指植物中一大类并非植物生长发育所必需的小分子有机化合物。次生代谢物不仅在植物生态学和生理学上有重要意义,而且其蕴含的对人体有益的生物活性,也为人们所关注,因此深入研究植物次生代谢物在生长和加工中的变化无疑对开发植物资源具有重要意义。植物性食物不仅是人类摄入营养物质的重要食用资源,而且是人类获取有益植物次生代谢物的重要途径,但长期以来,人们较多的关注植物性食物中碳水化合物、脂肪、蛋白质、固形物、酸度等常规营养和理化指标的提升,而较少关注其中对人体具有较强功能活性的次生代谢物,如色素、多酚、精油等。因此,深入系统的研究植物性食物在生长和加工中主要次生代谢物及其功能特性的变化,对于指导其综合利用具有十分显著的理论意义和现实意义。本文以胡萝卜为原料,研究了胡萝卜汁加工中主要单元操作对胡萝卜汁中胡萝卜素、多酚、精油等主要次生代谢物的影响,并对其在加工过程中功能特性的变化进行了评价。主要研究内容及结果如下:1.单元操作对胡萝卜素的影响通过HPLC测定胡萝卜不同采收期的胡萝卜素含量,表明:在胡萝卜生长12周左右采收,胡萝卜中α-胡萝卜素,β-胡萝卜素及叶黄素含量均达到最高值,为胡萝卜最佳采收期。相对于手工去皮、热水去皮和碱液去皮,复合磷酸盐去皮的效果最好,胡萝卜素在去皮后的保存率最高,复合磷酸盐去皮的最佳配比为:磷酸钠1.0%,磷酸氢二钠4.0%,焦磷酸钠3.0%。在热烫处理中,热烫温度和热烫时间对于胡萝卜素的溶出有较大的影响,在热烫温度86℃,热烫10min的条件下,热烫效果较好,超过86℃的热烫温度和10min的热烫时间容易造成胡萝卜素的降解。酶解处理对最终胡萝卜汁中胡萝卜素的含量有重要的影响,其中果胶酶和纤维素酶的添加顺序和配比对酶解效果有显著影响,通过对酶解后胡萝卜汁中胡萝卜素的测定和电镜观察细胞结构,表明先果胶酶后纤维素酶处理,以及混合酶中较高比例的果胶酶,酶解效果最好,胡萝卜汁中胡萝卜素含量最高。通过研究不同杀菌温度对胡萝卜素的影响,表明:随着杀菌温度的提高,胡萝卜汁中胡萝卜素的降解加快,但较高温度的杀菌却有助于胡萝卜素在存储期的稳定性,并且胡萝卜素在存储期的降解符合一级动力学反应模型。胡萝卜汁在加工过程中,α-胡萝卜素,β-胡萝卜素及叶黄素均有异构化现象发生,其中酶解处理不会导致胡萝卜汁中胡萝卜素的异构化反应的发生,而热烫和杀菌处理促进了异构化反应的发生。2.单元操作对胡萝卜精油的影响通过GC-MS对胡萝卜汁中的精油成分进行了分析,共鉴定出37种成分,其中主要成分为:胡萝卜次醇（20.20%）,桧烯（12.80%）,β-石竹烯（8.04%）,α-蒎烯（6.05%）。热烫处理和杀菌处理对胡萝卜汁中精油成分有明显的影响,表现为:相对于对照,精油成分的种类明显减少,主要是小分子的萜烯类化合物的损失,而酶解处理对胡萝卜汁中精油成分没有明显的影响。在胡萝卜精油抑菌试验中,胡萝卜精油对测试的8种微生物均具有一定的抑菌作用,其对革兰氏阴性菌的抑制作用明显好于革兰氏阳性菌,而对霉菌和酵母菌则表现出适中的抑菌活性。总体来讲,经酶解处理的胡萝卜汁精油的抑菌作用要强于热烫处理和杀菌处理,但酶解处理降低了胡萝卜精油对沙门氏菌的抑制作用。胡萝卜精油对微生物的表面结构造成了一定程度的损伤,其形态学意义上的结构发生了较大的改变,并且对于不同的微生物表面结构的损伤,其表现形式存在着一定的差异。3.单元操作对胡萝卜多酚的影响采用HPLC-MS对胡萝卜汁中多酚类物质进行分离鉴定,共分离出6种物质,鉴定了其中5种,主要是香豆酸和奎尼酸的衍生物,分别为:绿原酸、新绿原酸、异绿原酸的异构体和香豆酰奎尼酸,其中含量最高的为绿原酸。酶解处理和热烫处理有助于提高胡萝卜汁中总多酚含量,而杀菌处理降低了总多酚含量。不同单元操作导致了不同程度胡萝卜多酚种类的减少,这主要是由于降解作用和异构化作用而引起的。胡萝卜汁中多酚提取物的抗氧化活性表明,胡萝卜多酚是一种很有潜力的食品抗氧化剂,其在清除DPPH自由基和螯合Fe2+试验中,均表现出很高的抗氧化活性,但对脂质过氧化的抑制作用并不理想,在三种抗氧化测试体系中,胡萝卜汁中多酚提取物的抗氧化能力依赖于多酚浓度呈指数曲线变化。胡萝卜汁中多酚类物质在存储期的降解符合一级反应动力学模型,随存储时间的延长而降解。胡萝卜汁的pH对多酚类物质在存储期的稳定性有着明显的影响,随着pH增加,其稳定性降低,降解速度加快。而杀菌温度对于胡萝卜汁中多酚类物质在存储期的稳定性没有明显的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 植物次生代谢物的应用和开发
• 1.2 胡萝卜种质资源与生产技术研究现状
• 1.3 胡萝卜汁中类胡萝卜素研究现状
• 1.4 胡萝卜汁中的精油及其抑菌作用
• 1.5 胡萝卜汁中的多酚成分及其抗氧化特性
• 1.6 立题的目的和意义
• 1.7 论文的主要研究内容
• 第2章 单元操作对胡萝卜汁中胡萝卜素的影响
• 2.1 引言
• 2.2 材料与设备
• 2.3 测定指标及方法
• 2.4 试验设计
• 2.5 结果与分析
• 2.5.1 α—胡萝卜素,β—胡萝卜素及叶黄素紫外光谱图
• 2.5.2 胡萝卜中主要胡萝卜素的HPLC检测
• 2.5.3 α—胡萝卜素,β—胡萝卜素及叶黄素的标准曲线及回归方程
• 2.5.4 胡萝卜品种及采收期的选
• 2.5.5 去皮方法对胡萝卜去皮效果及主要胡萝卜素的影响
• 2.5.6 不同配比的复合磷酸盐去皮对胡萝卜素保存率的正交试验
• 2.5.7 热烫处理对胡萝卜汁中主要胡萝卜素的影响
• 2.5.8 酶处理对胡萝卜汁中胡萝卜素的影响
• 2.5.9 不同杀菌条件对存储期胡萝卜汁中胡萝卜素的影响
• 2.5.10 胡萝卜汁加工中不同单元操作对胡萝卜素异构体的影响
• 2.6 本章小结
• 第3章 单元操作对胡萝卜精油成分及其抑菌作用的影响
• 3.1 引言
• 3.2 材料与设备
• 3.3 测定指标和方法
• 3.4 试验设计
• 3.5 结果与分析
• 3.5.1 单元操作对胡萝卜汁中精油成分的影响
• 3.5.2 胡萝卜精油的抑菌活性
• 3.5.3 抑菌微生物超微结构的扫描电镜观察
• 3.6 本章小结
• 第4章 单元操作对胡萝卜多酚成分及其抗氧化活性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 材料与设备
• 4.3 测定指标和方法
• 4.4 试验设计
• 4.5 结果与分析
• 4.5.1 胡萝卜多酚HPLC测定最佳吸收波长的确定
• 4.5.2 胡萝卜汁中多酚类物质的HPLC-MS分析
• 4.5.3 单元操作对胡萝卜汁中多酚成分的影响
• 4.5.4 胡萝卜汁中多酚提取物的抗氧化活性
• 4.5.5 胡萝卜汁在存储期多酚类物质的变化
• 4.6 本章小结
• 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读研究生期间科研成果