魔芋葡甘露聚糖的改性及其质量控制的研究

论文摘要

本文旨在以魔芋葡甘露聚糖（KGM）为原料,开发适于饮料的功能性食品添加剂。具体研究了超声波降解KGM工艺、KGM的乙酰化改性工艺、乙酰化魔芋葡甘露聚糖（KGMA）和KGM的性质及其在乳饮料中的应用。在工艺研究的基础上,利用HACCP原理确定KGM改性过程的关键质量控制点,以指导质量控制过程。在超声波降解工艺研究中,首先通过单因素实验确定了各个单因素对降解的影响趋势和取值范围:超声波功率（250～350 W）、降解时间（7.5～12.5 min）、多糖浓度(3～5 g·L-1);然后利用响应面对实验条件进行优化,确定了最佳降解条件为:超声波功率300W,降解时间10min35s,多糖浓度4g·L-1,在此条件下,可得到分子量49,000～170,000 Da的KGM,在芦荟多糖分子量分布范围（5,000200,000Da）内。KGMA制备工艺研究中,以羟胺比色法测定乙酰化度（DS）,以取代度、特性粘度为指标,运用正交实验优化实验条件,确定了最佳乙酰化条件为:反应时间40min,反应温度60℃,KGM与乙酸酐的质量比11:1,每克KGM乙酰化催化剂用量0.6g。在此条件下,可获得DS为0.68的KGMA,与天然芦荟多糖的乙酰化度（0.40.8）相近。KGMA物理化学性质的研究结果表明,其水溶液为假塑性流体,在pH4.58范围内稳定,分子量对KGMA pH稳定性影响的顺序为:300,000>150,000>50,000,DS对KGMA pH稳定性影响的顺序为:0.5>0.3>0.68,且分子量对pH稳定性的影响大于乙酰化度;将KGMA应用于乳品饮料中,发现KGMA的乙酰化度提高有利于乳品体系的稳定性,而分子量降低不利于乳品体系的稳定性,KGMA分子量在10,000数量级以上、DS在0.6以上较为合适;X-衍射测定发现,加入KGMA的乳品体系固形物结晶度降低。为了确保超声波可控降解KGM及其乙酰化改性等关键工艺的有效实施,利用HACCP原理对整个加工步骤中的潜在质量危害进行了系统分析,确定了四个关键质量控制点（CQCP）:CQCP1魔芋精粉验收;CQCP2配料、化学品和包装袋验收;CQCP3超声波降解;CQCP4乙酰化;并建立了相应的关键限值、监控程序、纠偏措施以及质量控制计划表,完善了KGMA新产品的策划和研发工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 魔芋葡甘露聚糖简介
• 1.1.1 魔芋葡甘露聚糖的结构
• 1.1.2 魔芋葡甘露聚糖的物理化学性质
• 1.1.3 魔芋葡甘露聚糖的功能性质
• 1.2 魔芋葡甘露聚糖的研究现状
• 1.2.1 魔芋葡甘露聚糖的应用研究
• 1.2.2 魔芋葡甘露聚糖的改性研究
• 1.3 多糖分子修饰与多糖功能活性关系的国内外研究进展
• 1.3.1 主链糖单元对多糖功能活性的影响
• 1.3.2 分子量对多糖功能活性的影响
• 1.3.3 分支度和支链组成对多糖功能活性的影响
• 1.3.4 构象对多糖功能活性的影响
• 1.4 多糖的降解方法
• 1.4.1 化学降解法
• 1.4.2 物理降解法
• 1.4.3 生物降解法
• 1.5 多糖的乙酰化方法
• 1.6 立题背景和意义
• 1.7 本论文主要研究内容
• 第二章 魔芋葡甘露聚糖的超声波可控降解
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 材料与仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 超声波降解工艺对产物特性粘度的影响
• 2.3.2 超声波降解魔芋葡甘露聚糖工艺条件优化
• 2.4 本章小结
• 第三章 魔芋葡甘露聚糖的乙酰化改性
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 材料与仪器
• 3.2.2 试剂配制
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 最大吸收波长
• 3.3.2 吸光值稳定性
• 3.3.3 时间对乙酰化度的影响
• 3.3.4 温度对乙酰化度的影响
• 3.3.5 [KGM] /[乙酸酐]质量比对乙酰化度的影响
• 3.3.6 催化剂NaAc 对乙酰化度的影响
• 3.3.7 正交实验
• 3.3.8 乙酰化度和特性粘度的关系
• 3.3.9 红外光谱分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 改性魔芋葡甘露聚糖的性质及其在乳品中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 主要仪器与设备
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 KGMA 的pH 稳定性
• 4.3.2 KGMA 流变学实验
• 4.3.3 乳品稳定性实验
• 4.4 本章小节
• 第五章 魔芋葡甘露聚糖改性过程的质量控制
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 材料与仪器
• 5.2.2 研究方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 产品描述
• 5.3.2 改性工艺流程图
• 5.3.3 危害分析和预防控制措施
• 5.3.4 确定关键质量控制点
• 5.3.5 建立关键限值
• 5.3.6 关键质量控制点的监控
• 5.3.7 纠偏措施
• 5.3.8 质量控制计划表
• 5.3.9 受控状态下KGM 的质量指标
• 5.4 本章小结
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文