马铃薯渣果胶的提取及其性质的研究

论文摘要

马铃薯渣是生产马铃薯淀粉后产生的废渣,鲜薯渣含水量高,不但占用场地,而且污染环境,在国内通常直接作为饲料或废渣处理,利用程度低。马铃薯渣中果胶的质量分数在15%-20%之间,是一种很好的果胶来源。目前国内外仅有少量关于PPP提取的报道,关于PPP性质及结构方面的研究更是空白。本论文先研究其提取工艺,然后通过对其理化性质和结构的研究,探讨了PPP作为增稠剂在酸奶上应用的可行性,主要研究内容如下:以马铃薯渣为原料,分别采用水法、酸法和酸法+微波提取,饱和硫酸铝沉析的方法提取PPP,通过单因素实验确定较好提取条件如下。水法:料液比1:15、提取温度90℃、提取时间60 min;酸法:料液比1:15、pH 2.0、提取温度90℃、提取时间60 min;酸法+微波:料液比1:15、pH 2.0、微波功率600 W、微波时间6.0 min。通过单因素实验和正交实验确定最佳沉析条件为:饱和硫酸铝用量4 mL/5 g马铃薯渣、沉析pH 5.0、沉析温度50℃、沉析时间45 min;最终PPP产品得率分别为14.8%、17.7%和17.9%。从其外观、pH、粘度、干燥失重、灰分、盐酸不溶物、酯化度、总半乳糖醛酸含量和凝胶强度等方面来研究三种工艺提取的PPP和桔皮果胶的异同点。结论是酸法和酸法+微波提取的PPP为低酯果胶,而水法提取的PPP和CPP是高酯果胶。HPGFC测得的PPP的峰值分子量在41,000 Da左右。同时得出结论:酸法是PPP提取的最好工艺。对PPP采用DEAE-纤维素柱分离纯化后,发现PPP由一种中性多糖和一种酸性多糖组成,两者的得率比为1:195,说明PPP大部分由酸性多糖组成。单糖组成分析表明APPP含有阿拉伯糖、鼠李糖、木糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖,APPP还含有大量的糖醛酸。Sephadex G-100凝胶层析表明,APPP多糖为较纯组分,HPGPC表明APPP的峰值分子量为41,161 Da,紫外光谱表明APPP中不含蛋白、肽链和核酸,红外光谱表明APPP中有α-和β-两种糖苷键。在剪切速率为1 s-1-100s-1时,1%-5%的APPP溶液均为假塑性流体。由于PPP大部分是以APPP组成,且流变学性质也与APPP有关,仅对APPP的一级结构进行了初步的研究,通过高碘酸氧化和Smith降解可以大致推测, APPP多糖为少分支结构,主体结构由半乳糖醛酸与Glc组成,其中α-（1→4）GalA构成主链的核心结构,半乳糖醛酸可能具有一定程度的甲酯化,平均每12个己糖残基有1个分枝,支链部分由（1→6）Gal和（1→3,6）Gal构成,末端残基为Rha、Ara和Gal。将PPP、CPP、羧甲基纤维素钠、藻酸丙二醇酯、明胶和琼脂分别按一定比例添加到自制的酸奶中,在酸奶的粘度、酸度和感官评定方面,综合评价PPP作为酸奶增稠剂与其他增稠剂的特性差异。通过成本估算,生产每吨马铃薯渣果胶的成本比同样工艺生产的每吨桔皮果胶低20%左右。综上,PPP为一种成本较低,效果相对较好的增稠剂,将PPP作为增稠剂添加在酸奶中是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 果胶
• 1.1.1 果胶简介
• 1.1.2 果胶分类
• 1.1.3 果胶的功能特性
• 1.1.4 果胶的研究现状
• 1.2 马铃薯渣简介
• 1.3 马铃薯渣果胶
• 1.3.1 PPP 简介
• 1.3.2 PPP 的提取工艺
• 1.3.3 PPP 提取的研究现状
• 1.3.4 PPP 的脱色及分离纯化
• 1.3.5 PPP 的单糖组成及相对分子量
• 1.3.6 PPP 结构的研究
• 1.4 立题背景和意义
• 1.5 本课题主要研究内容
• 第二章 马铃薯渣果胶提取工艺的研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料与仪器设备
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 仪器设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 马铃薯渣成分分析
• 2.3.2 水法提取-盐析法沉析工艺及单因素实验
• 2.3.3 酸法提取-盐析法沉析工艺及单因素实验
• 2.3.4 酸法+微波提取-盐析法沉淀工艺及单因素实验
• 2.3.5 盐析单因素实验
• 2.3.6 盐析正交实验设计
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 马铃薯渣成分分析测定结果
• 2.4.2 水提法单因素实验
• 2.4.3 酸提法单因素实验
• 2.4.4 酸法+微波单因素实验
• 2.4.5 盐析单因素实验结果
• 2.4.6 盐沉析正交实验结果及分析
• 2.5 本章主要结论
• 第三章 马铃薯渣果胶产品性质的研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与仪器设备
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 仪器设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 果胶产品的外观及水溶性
• 3.3.2 果胶产品的纯度
• 3.3.3 果胶产品的干燥失重
• 3.3.4 果胶产品的灰分含量
• 3.3.5 果胶产品的盐酸不溶物含量
• 3.3.6 果胶产品的蛋白质含量
• 3.3.7 果胶产品的淀粉含量
• 3.3.8 果胶产品的纤维素和半纤维素含量
• 3.3.9 果胶产品的pH 值
• 3.3.10 果胶产品的凝胶强度
• 3.3.11 果胶产品的酯化度
• 3.3.12 果胶产品的总半乳糖醛酸含量
• 3.3.13 果胶产品溶液的特性粘度
• 3.3.14 果胶产品的分子量分布
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 马铃薯渣果胶产品和CPP 的外观及水溶性
• 3.4.2 马铃薯渣果胶产品和CPP 的理化性质比较
• 3.4.3 马铃薯渣果胶产品和CPP 的粘度
• 3.4.4 马铃薯渣果胶产品和CPP 的分子量分布
• 3.5 本章主要结论
• 第四章 马铃薯渣果胶结构的研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与仪器设备
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 仪器与设备
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 多糖的精制
• 4.3.2 PPP 多糖含量的测定
• 4.3.3 PPP 多糖分离
• 4.3.4 PPP 单糖组成分析
• 4.3.5 APPP 的纯化
• 4.3.6 APPP 相对分子量测定
• 4.3.7 APPP 的紫外和红外光谱
• 4.3.8 APPP 流变学性质的测定
• 4.3.9 APPP 的高碘酸氧化
• 4.3.10 APPP 的Smith 降解
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 PPP 的精制
• 4.4.2 PPP 多糖含量
• 4.4.3 PPP 粗多糖分离
• 4.4.4 PPP 单糖组成分析
• 4.4.5 APPP 多糖的纯化
• 4.3.6 APPP 相对分子量测定
• 4.3.7 APPP 的紫外和红外光谱
• 4.3.8 APPP 的流变学性质
• 4.3.9 APPP 的高碘酸氧化
• 4.3.10 APPP 的Smith 降解
• 4.5 本章主要结论
• 第五章 马铃薯渣果胶在酸奶中应用
• 5.1 引言
• 5.2 材料与仪器设备
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验仪器与设备
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 酸奶制作
• 5.3.2 酸奶粘度的测定
• 5.3.3 酸奶酸度的测定
• 5.3.4 感官评定
• 5.3.5 PPP 成本估算
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 自制酸奶的性状
• 5.4.2 酸奶的粘度
• 5.4.3 酸奶酸度的测定
• 5.4.4 酸奶感官评定
• 5.4.5 PPP 成本估算
• 5.5 本章主要结论
• 结论与展望
• 主要结论
• 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文