磷酸氢二钠法制备甘薯果胶工艺及其凝胶特性研究

磷酸氢二钠法制备甘薯果胶工艺及其凝胶特性研究

论文摘要

甘薯是我国第四大产量的粮食作物,在工业上主要用来生产淀粉及淀粉类产品,在此过程中产生大量薯渣。通常情况下,薯渣被作为饲料简单利用或作为废物丢弃,造成环境污染和资源浪费。薯渣中含有丰富的果胶资源,但目前对甘薯果胶的研究很少。本研究首先采用磷酸氢二钠法提取甘薯果胶并对其工艺进行了优化,然后采用离子交换树脂法对最优提取条件下所得果胶进行了纯化。最后分别采用酸法和磷酸氢二钠法最优工艺提取甘薯果胶,进而采用超滤、酒精沉淀和离子交换树脂法纯化果胶,对不同提取、纯化方法所得甘薯果胶的组成和凝胶特性进行比较分析。结果如下:1)以薯渣为原料,采用磷酸氢二钠法提取甘薯果胶,在单因素试验基础上,通过二次回归正交旋转组合试验探讨了液料比、提取时间、提取温度和溶液pH对果胶得率的影响,确定最优的提取条件为:液料比20:1,提取时间3.3 h,提取温度66℃和溶液pH 7.9。在此提取条件下,果胶得率为10.24%。最优工艺条件下制备果胶半乳糖醛酸含量为60.02±0.03%,淀粉、灰分含量分别为10.42%和10.58%。2)采用离子交换树脂法对磷酸氢二钠法最优提取条件下所得果胶粗提液进行纯化,以果胶得率、灰分含量和果胶脱色效果为指标,从001×7、201×7、D001和D201中筛选出D001和D201两种离子交换树脂,组成D001-D201串联式离子交换柱。进一步考察D001-D201离子交换柱在不同上样液流速下的果胶得率、灰分含量和果胶脱色效果,筛选确定最佳上样液流速为1 BV/h。在最佳离子交换树脂纯化条件下,果胶半乳糖醛酸含量从60.02%上升至65.02%,果胶流出液相对颜色从0.384显著下降至0.124,果胶灰分含量从10.58%显著下降至3.2%,特别是果胶中磷含量从19,000 ug/g显著下降至0.11 ug/g。表明采用离子交换树脂法对果胶粗提液有一定脱色效果,可降低果胶灰分含量,提高果胶纯度。3)采用磷酸氢二钠法制备果胶得率(7.2-9.7%)高于酸法制备果胶(4.6-7.0%),分子量和凝胶强度分别为480.6-1201.0 kDa和61.9-278.1 g/cm2,均高于酸法制备果胶的250.8-771.1 kDa和149.4-534.0 g/cm2。磷酸氢二钠法制备果胶的酯化度为9.08-10.4%,低于酸法制备果胶的28.7-31.11%。4)采用磷酸氢二钠法提取果胶,离子交换树脂法所得果胶半乳糖醛酸含量(65.0%)显著高于超滤和酒精沉淀法(45.0-51.5%),灰分含量(3.2%)显著低于超滤和酒精沉淀法(9.6-10.6%),中性糖含量最低为22.6%,且凝胶强度最高为534.0 g/cm2。但离子交换树脂法所得果胶分子量(1098.0 kDa)显著低于超滤法纯化果胶(1201.0 kDa)。5)采用酸法提取果胶,超滤法纯化果胶半乳糖醛酸含量(63.1%)显著高于酒精沉淀和离子交换树脂法(57.1-58.5),中性糖含量(16.3%)显著低于酒精沉淀和离子交换树脂法(20.2-22.6%),分子量和凝胶强度最高,分别为771.1kDa和278.1g/cm2。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 甘薯与甘薯果胶
  • 1.1.1 甘薯
  • 1.1.2 甘薯果胶
  • 1.2 果胶研究现状
  • 1.2.1 果胶的分布
  • 1.2.2 果胶的化学结构
  • 1.2.3 果胶结构研究方法
  • 1.2.4 果胶的制备
  • 1.2.5 果胶凝胶特性
  • 1.3 研究目的及主要内容
  • 1.3.1 研究目的
  • 1.3.2 主要研究内容
  • 1.3.3 技术路线
  • 第二章 磷酸氢二钠法提取甘薯果胶工艺优化
  • 2.1 引言
  • 2.2 材料与方法
  • 2.2.1 试验材料
  • 2.2.2 试验试剂
  • 2.2.3 试验仪器与设备
  • 2.2.4 试验内容及方法
  • 2.3 结果与讨论
  • 2.3.1 甘薯渣基本成分
  • 2.3.2 单因素试验结果
  • 2.3.3 响应面优化试验
  • 2.3.4 果胶中半乳糖醛酸含量测定结果
  • 2.3.5 果胶基本成分测定结果
  • 2.4 结论
  • 第三章 离子交换树脂法纯化果胶工艺研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 材料与方法
  • 3.2.1 试验材料
  • 3.2.2 试验试剂
  • 3.2.3 试验仪器与设备
  • 3.2.4 试验内容及方法
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 离子交换树脂的筛选
  • 3.3.2 最佳上样液流速的确定
  • 3.3.3 果胶吸附动力曲线
  • 3.3.4 果胶半乳糖醛酸含量和基本成分测定结果
  • 3.4 结论
  • 第四章 不同制备方法所得甘薯果胶组成和凝胶特性比较研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 材料与方法
  • 4.2.1 试验材料
  • 4.2.2 试验试剂
  • 4.2.3 试验仪器与设备
  • 4.2.4 试验内容及方法
  • 4.3 结果与讨论
  • 4.3.1 果胶粗提物得率与基本化学组成比较
  • 4.3.2 果胶得率与基本化学组成比较
  • 4.3.3 果胶中性糖组成和酯化度比较
  • 4.3.4 果胶分子量比较
  • 4.3.5 果胶凝胶强度比较
  • 4.4 结论
  • 第五章 结论与展望
  • 5.1 结论
  • 5.2 展望
  • 参考文献
  • 附录1
  • 致谢
  • 作者简介
  • 相关论文文献

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