低酯果胶的可控制备及其流变学特性研究.doc

低酯果胶的可控制备及其流变学特性研究我国是柑橘的重要原产地之一,在柑橘的生产加工过程中不可避免的会产生大量柑橘皮渣,这些皮渣往往都不能得到有效的利用,绝大多数被直接丢弃或掩埋,极少数能作为饲料被简单利用,由此带来的环境污染问题和资源浪费问题是当前亟待解决的社会问题。当下,果胶越来越多的出现在食品保健品、化妆品、甚至药品中,因为其具有良好乳化稳定性和凝胶性,被大众所熟知利用。尤其是低酯果胶,基本依靠进口,成本高,随着市场需求变大,柑橘皮低酯果胶的制备已成为重要的研究课题。有研究表明,高酯果胶可通过水、酸和碱提取。然而,低酯果胶往往需要通过提取出的高酯果胶再进行脱酯环节才能得到。常见的果胶脱酯方法主要有碱法、酶法、酰胺化法等,其中碱法脱酯是最常用的一种方法。前人对碱法脱酯做了很深入的研究,改良了碱法脱酯中最大的缺点β-消去反应,尽可能保证了果胶的半乳糖醛酸主链完整,但由于在脱酯过程中碱解反应会改变反应环境的pH值,且中间产物得不到及时氧化,使得反应不能持续不断的进行下去,果胶得率有限,且酯化度不可控,所得低酯果胶是不同酯化度的果胶混合物,果胶质量也得不到保证。本研究选取的原料为商业高酯果胶,利用碱性缓冲液（磷酸氢二钠）为脱酯工艺提供碱性环境,进而预测出碱性缓冲液法所得果胶的酯化度随各参数变化的规律,实现果胶酯化度的可控性。并通过质构、流变等方法对于该方法所得低酯果胶的凝胶性进行分析研究,探索各个因素对其凝胶性的影响,为生产出具有高品质和良好凝胶性的柑橘皮低酯果胶提供扎实的数据支撑。通过研究,得出如下结论:1、果胶的量、pH值、过氧化氢的量3个因素对果胶酯化度影响程度依次为pH值>过氧化氢的量>果胶的量;当果胶的量为3.3g,过氧化氢的量为11.40mM时,果胶酯化度最低;当pH值高于8.00时,果胶酯化度低于50%,即果胶脱酯为低酯果胶。2、碱解时间、氧化时间、碱解温度、氧化温度4个条件因素对酯化度的影响程度依次为碱解温度>氧化温度>碱解时间>氧化时间;当样品的目标酯化度为36.12%时,碱解时间为40min,氧化时间为40min,氧化温度为60°C,碱解温度为60°C,此时是最佳条件配比。3、果胶溶液的粘度随果胶浓度、蔗糖浓度、NaCl浓度、Ca²⁺浓度的升高而增大,影响最显著的是Ca²⁺浓度、其次是果胶浓度和NaCl浓度,蔗糖浓度对于果胶溶液粘度的影响不大;果胶粘度随温度的升高而减小;随pH的变化呈现“折线型”变化,在pH值为4和9时处于顶点,在pH值处于7时为最底点。4、对低酯果胶凝胶的形成及凝胶的质构特性影响最显著的是Ca²⁺浓度。浓度为1.5%的低酯果胶,在pH值为4、Ca²⁺浓度为30mg/g时,即果胶浓度与Ca²⁺的比值为0.05时,凝胶强度及凝胶的硬度最高,其胶粘性、咀嚼性和回复性最好;蔗糖浓度对果胶的凝胶性影响作用不明显。5、新法制备的低酯果胶在最佳凝胶条件下形成的凝胶结构优于传统碱法及酰胺化法制备的低酯果胶形成的凝胶结构,且碱性环境更加温和,果胶浓度与Ca²⁺的比值更大,即形成凝胶所需的pH值和Ca²⁺浓度的范围更宽;由于新法制备环境较为温和,有效抑制了β-消去反应的进行,保证了果胶分子链的完整性,使果胶的平均分子质量在制备前后虽有所下降,但仍处在同一数量级,因此在酯化度基本相同的前提下,其粘度略高于传统碱法制备的低酯果胶。基于以上两点,该方法制备低酯果胶是可行且优于传统碱法的,所得低酯果胶的酯化度可控,低酯果胶凝胶体系胶体紧密,弹韧性良好,可以有效运用在食品加工中。