鲜石斛果胶提取、结构改造及其物理特性研究

果胶多糖结构与其功能活性密切相关。以鲜铁皮石斛为原料,通过酸水加热法提取果胶,在此基础上探究超声波、果胶酶对石斛果胶多糖结构的影响规律,并对改性前后果胶的物理特性(黏度、粒度、浊度)进行考察,以期为果胶的多元化发展及精准应用提供参考。研究结果表明:新鲜石斛茎切段,加入15倍蒸馏水匀浆,盐酸调节pH至1.5,80 ℃水浴下浸提3 h,所得果胶含量(以半乳糖醛酸计)最高,可达(11.0±0.32)g/kg,其结构为吡喃糖构型,酯化度(80.11±2.55)%,相对分子质量为84.8 ku;改性后果胶(超声波:200～600 W,15 min;果胶酶:0.050～0.150 g/L)吡喃糖构型未变,酯化度随超声功率和酶浓度增加而梯度降低,分子质量(超声波:300 W,15 min;果胶酶:0.100 g/L)减小。未改性果胶的黏度、粒径、浊度均最高,改性后均有不同程度的降低,指示果胶改性后黏度减小,乳化性和乳化稳定性增强,其中,果胶酶改性对果胶分子链的破坏程度更大,因而乳化性及乳化稳定性更强。由于未改性和弱改性(超声波≤200 W,15 min;酶浓度≤0.050 g/L)果胶的高黏度特性,适宜作为增稠剂应用于食品中;超声波改性后的果胶乳化特性好,有望作为乳化剂应用于乳制品等软饮料中;酶改性后的果胶分散体系更稳定,可作为乳化剂和稳定剂应用于饮料、果酱加工和食品夹心料等方面。     

底物印迹技术对双重固定化果胶酶的影响

用壳聚糖微球作为载体,戊二醛交联后通过底物印迹法固定化果胶酶,并对固定化条件和酶学性质进行了研究。结果表明:以柑橘果胶S(半乳糖醛酸≥74%)和0.05%的戊二醛作为底物和交联剂,在20 m L果胶酶液中加入1 m L柑橘果胶S,50℃反应8 min进行印迹后吸附,固定化果胶酶活力回收率达到49.77%。以柑橘果胶S为底物,在pH4.0和50℃条件下,底物印迹制备的固定化果胶酶表观米氏常数Km为7.854 mg/m L;最适反应温度提高为60℃;最适反应pH为3.5,在pH3.0~5.0内稳定;温度稳定性和酸碱稳定性有显著的提高;重复使用6次后,相对酶活剩余68.79%。底物印迹技术可以提高双重固定化果胶酶的底物亲和性和稳定性。     

不同提取方法对黄秋葵果胶含量和结构特性的影响

本研究探讨了酸水热提、酶解、超声及酶解-超声四种提取方法对黄秋葵果胶含量及其结构特性的影响。酸水热提及酶解-超声联合法对黄秋葵果胶提取效果优于酶解和超声法;当干秋葵加入20倍pH 3 HCl水溶液,以70℃浸提1h(酸水热提法)或添加3‰果胶酶、50℃酶解90min后置于200W超声波处理10min(酶解-超声法)时,其果胶平均含量(以半乳糖醛酸质量分数计)达到43.61g/kg及32.59g/kg。四种提取方法所制果胶均为吡喃糖构型,但酸水热提及酶解法制备果胶的酯键易发生降解,其在1725cm~(-1)红外吸收峰有变弱甚至消失趋势;而超声或酶解-超声法处理则促进了果胶分子链断裂,其平均分子量由酸水热提法下533ku分别降至420～467ku、319ku。研究结果表明:采用酸水热提法(pH 3、70℃)制备黄秋葵果胶,其果胶得率高、分子量分布集中、外观呈片状且排列致密。本研究结果为高品质秋葵果胶的制备奠定基础。     

再造烟叶中果胶降解条件优化及其应用研究

为降低造纸法再造烟叶中的果胶质含量(质量分数),以造纸法再造烟叶工艺生产线上经解纤和浸提处理的梗末混合物为研究对象,通过单因素及正交试验对黑曲霉产果胶酶降解的果胶工艺条件进行优化;采用在线裂解—气相色谱/质谱法(PY—GC/MS)对酶解前后样品的热裂解产物进行分析,采用硅烷化—GC/MS法分析果胶质酶解前后的单糖组成,并将处理前后的样品添加至卷烟中进行感官评价。结果表明:果胶降解最佳反应条件为酶活力3 700U/mL、料液比1∶1(m∶V)、酶解温度50℃、酶解时间1.5h,在该条件下果胶质降解率为32.47%;酶解后,样品果胶单糖组成中葡萄糖及半乳糖醛酸的含量降低。样品裂解产物的组成及含量有明显变化,酚类物质总量由(3.00±0.16)%降低至(2.46±0.11)%,醛酮类、醇类香味物质总量也有所降低,但杂环类、酯类香味物质总量增加;将酶解后的样品添加于卷烟后,卷烟烟气变得柔和,透发性好,刺激性降低,余味纯净舒适,但香气量及劲头略有不足。     

果胶酶对棉杆生物饲料发酵的影响

应用果胶酶对棉杆中的果胶类物质酶解处理后,可显著降低其生物饲料原料中的果胶含量,从而为后续的发酵工艺提供一定的营养成分。试验表明,对棉杆中果胶降解效果的影响因素中,降解温度影响最大,果胶酶添加量次之;酶解最佳工艺条件为：果胶酶添加量为0.6%,降解温度为45℃,保温时间为6 h。使用经过酶处理的棉杆原料进行发酵,所得饲料菌落总数增长到原来的2倍;pH值为6.01,与未加酶原料的6.84相比下降了12%。     

山楂果胶寡糖生成诱导条件的研究

探讨山楂果胶寡糖生成诱导条件,考察了Rapidase和粉末果胶酶在不同的酶解时间、底物浓度和加酶量的条件下对山楂果胶的分解效率及山楂果胶寡糖的生成动态.结果表明,两种果胶酶的酶解液中还原糖的含量在反应开始的4h内呈现快速上升的趋势,之后随反应时间的延长其变化趋于平稳;而作为酶解产物的寡糖的平均重合度则显示出与还原糖含量相反的变化规律.实验结果同时也表明,山楂果胶溶液的浓度与山楂果胶寡糖的平均重合度之间呈现出一定的正相关关系,即在高底物浓度(≥2%)的条件下有利于分子量相对较大(平均重合度大于3)的寡糖生成.但果胶酶的使用剂量则与果胶寡糖的平均重合度之间则呈现出一定的负相关关系,即在底物浓度一定的条件下,高的加酶量(≥O.2U/mL)有利于分子量较低(平均重合度小于3)的寡糖生成.     

超声波协同果胶酶提高胡萝卜出汁率的研究

提高出汁率是胡萝卜饮料加工过程核心技术之一,处理不好直接影响原料利用率和产品品质。以胡萝卜为原料,首先优化考查超声功率、超声时间、果胶酶用量、酶解温度和酶解时间对出汁率的影响,然后在此基础上采用Box-Behnken试验设计与分析优化超声波协同果胶酶提高胡萝卜出汁率的工艺参数。试验结果表明:超声波协同果胶酶提高胡萝卜出汁率的最佳工艺参数为超声功率200 W、超声时间31.25 min、果胶酶用量0.043%、酶解温度49.2℃和酶解时间2.5 h,此时出汁率达最大值53.01%。     

超声波辅助提取柑橘幼果中果胶的工艺优化及其理化性质研究

为了探究柑橘幼果中果胶的种类及理化性质，并优化其超声波辅助提取工艺参数，进而提升柑橘幼果利用率，研究使用超声波辅助水提法提取柑橘幼果中的果胶，通过单因素试验结合正交试验法的设计得出结论。结果表明：柑橘幼果果胶的最佳提取工艺为料液比1:50 g/mL、超声频率50 kHz、提取时间40 min、提取温度70℃，在该条件下，柑橘幼果果胶得率最高，为6.11%。柑橘幼果中所含果胶为低酯果胶，与常见的柑橘高酯果胶不同，其中单糖组成占比最高的依次为半乳糖、阿拉伯糖以及葡萄糖醛酸，测得重均分子质量达583.66 ku，为高分子质量果胶。水分、灰分、酯化度以及半乳糖醛酸含量等理化指标均符合GB 25533—2010要求，冻干处理的果胶微观形态结构优于烘干处理。     

超声波协同果胶酶提高草莓出汁率的研究

提高出汁率是草莓饮料加工过程核心技术之一,处理不好直接影响原料利用率和产品品质。以草莓为原料,首先优化考查超声功率、超声时间、果胶酶用量、酶解温度和酶解时间对出汁率的影响,然后在此基础上采用Box-Behnken试验设计与分析优化超声波协同果胶酶提高草莓出汁率的工艺参数。结果表明,超声波协同果胶酶提高草莓出汁率的最佳工艺参数为:超声功率200 W、超声时间21.3 min、果胶酶用量0.06%、酶解温度50.4℃和酶解时间1.83 h,此时出汁率达最大值88.07%。     

酶法降解山楂果胶条件的优化研究

为了提高山楂制作饮料时的出汁率,用果胶酶对山楂中果胶进行降解。在单因素试验的基础上,对果胶酶添加量、酶解温度、酶解时间三因素进行了正交试验优化。结果表明:果胶酶能有效酶解山楂中的果胶,酶解最佳条件为:酶解温度48℃,酶添加量0.9%,酶解时间4 h。试验可为山楂深加工积累预处理基础数据支撑。     

不同预处理方式对柠檬果汁超滤澄清效果和膜污染情况的影响

利用超声辅助果胶酶法和超滤技术相结合对柠檬果汁进行澄清。以柠檬汁的透光率、果胶含量为指标,讨论不同预处理方式对柠檬果汁超滤澄清效果和膜污染情况的影响。结果表明,采用切割分子量为50 kDa的聚丙烯腈(PAN)超滤膜澄清果汁,不同预处理方式对超滤膜的稳定通量大小的影响规律是酶+超声处理>酶处理>未经酶+超声处理,其稳定通量分别为30、33.5和13 L·m-2·h-1左右。较优的操作压力可确定为0.1 MPa,此时柠檬汁的果胶含量为0.5%,透光率约99.6%,处理效果较好。超声辅助果胶酶法澄清果汁,有利于提高果汁的透光率,并且在后续膜处理过程中,对于提高超滤膜的通量和缓解膜污染都有显著的效果。     

Pectolytic Enzyme Studies for Peeling of Grapefruit Segment Membrane

In vitro studies of commercial pectolytic enzymes with grapefruit membranes and citrus pectin were conducted to determine optimum conditions for peeling membranes from grapefruit segments. Alcohol-insoluble solids residue (AIS) extracted from washed membrane consisted of ca. 46% pectic substances and 25% neutral sugars. The main neutral sugar of AIS was glucose, followed by arabinose and xylose. Optimum conditions for degradation of segment membranes by pectinase “C-80” were: pH between 4.0 and 5.0 at 55°C. Optimum temperature for degradation of commercial pectin was 50°C; this indicates that optimum conditions for enzymatic activation depend also on the substrate degraded. The enzyme was fully inactivated after 1 min at 80°C. This study provides additional basic information for industrial application of enzymatic peeling of citrus segments.     

微波处理对果胶构象的影响

本文主要通过测定特性粘度,结合尺寸排阻色谱-多角度激光散射联用法(SEC-MALLS)、动静态光散射法表征果胶构象,研究微波处理前后果胶的构象变化。结果显示,微波处理5、15、20、30 min,果胶的特性粘度从4.25 dL/g分别降低至3.35、3.10、2.97、2.85 dL/g。SEC-MALLS结果显示,微波处理30 min后,M_W由原果胶的31.38×104 Da降低至4.76×104 Da,表明微波处理会导致果胶的降解;通过对果胶溶液的R_g和M_W的双对数图α值进行分析,可以得出原果胶及微波处理5、15、20 min后果胶分子链构象为无规则线圈,而处理时间延长至30 min后,果胶分子的链构象变为刚性棒状。此结果与动静态光散射法表征得到的果胶构象变化一致。本论文为解释微波处理造成果胶理化性质变化提供一定的理论基础。     

Preparation of environment‐friendly pectin from sugar beet pulp and assessment of its emulsifying capacity

This study was designed to prepare environment‐friendly pectin from sugar beet pulp (SBP) using subcritical water combined with ultrasonic treatment. Plackett–Burman design based on nineteen different parameters was applied to study the influence of various factors on the characteristics of sugar beet pulp pectin (SBPP). About 29.1% pectin, 62% degree of methylation (DM) and 36% acetylation (DA), and 42.5‐kDa average molecular weight (AMW) were obtained from SBP when using distilled water with solid/liquid ratio of 1:81 for extraction at 110 °C. The yield of SBPP and galacturonic acid (GalA) was mainly affected by solid/liquid (S/L) ratio, water purity and extraction temperature. The ultrasonic temperature, ultrasonic power and extraction temperature were the main factors effecting on neutral sugar content, DM, DA and AMW. Compared with gum arabic (GA), the highest yield SBPP fraction had better emulsifying activity, but poorer emulsion‐stabilizing ability.     

微波辅助提取柑橘鲜皮渣中果胶的工艺优化

应用微波辅助提取柑橘鲜皮渣中的果胶,探讨微波功率、料液比、微波时间和pH值4因素对柑橘鲜皮渣中果胶得率的影响。并利用响应面法对微波辅助提取果胶的工艺条件进行优化。回归方差分析结果表明：模型中一次项X1(pH值)、X2(微波时间)、X3(微波功率)对果胶得率的影响均达到显著水平;交互项X1X3的影响显著,但X1X2、X2X3不显著;二次项X12、X32均表现为极显著。表明各因素对果胶得率的影响不是简单的线性关系。考虑到实验的可行性以及效率等综合因素,确定微波辅助提取柑橘鲜皮渣中果胶的最佳工艺条件为微波功率626W、微波时间5.6min、pH1.5、料液比1:30(g/mL),模型预测果胶得率为7.1%,在此微波条件下进行3次重复实验,果胶的平均得率为7.05%。     

苎麻果胶的提取及在果胶酶活测定中的应用

研究了苎麻中纤维果胶的提取,优化的提取工艺为:温度90℃,草酸铵质量浓度5g/L,液料比为30:1,反应时间90min。以纤维果胶和苹果果胶为底物,采用DNS法测定了棉精练用碱性果胶酶的酶活力。结果表明,以纤维果胶为底物测定的棉织物精练用碱性果胶酶酶活力为151.6U/mL,远高于苹果果胶的5.3U/mL,更适合用来表征棉织物精练用果胶酶的酶活力。     

微波降解果胶对其流变性质的影响及动力学

对不同质量浓度(0.5、1.0、1.5、2.0 g/100 m L)的果胶溶液微波处理不同时间(0、1、3、5、8、15、20、30 min)后的流变性质及动力学进行考察。结果表明,随着果胶溶液质量浓度降低、微波处理时间延长、剪切速率增大,样品的表观黏度和特性黏度[η]均降低。用牛顿幂律方程描述溶液的流体行为,果胶溶液是剪切稀化的假塑性非牛顿流体,在低质量浓度时,微波处理对溶液的流体行为影响最大。根据特性黏度对样品进行反应动力学拟合,发现果胶的微波降解遵循反应一级动力学,在质量浓度0.5 g/100 m L时降解速率最快,质量浓度1.5 g/100 m L时降解速率最慢。经与沸水浴无微波的空白组对比,发现微波降解果胶的过程还存在非热效应。     

响应面法优化微波辅助果胶酶制备壳寡糖的工艺

为优化壳寡糖制备工艺,提高壳寡糖得率,以壳聚糖为原料,采用微波法辅助果胶酶酶解壳聚糖制备壳寡糖,以还原糖含量作为壳寡糖的产率依据,通过单因素实验和响应面实验确定最佳工艺条件为:果胶酶加酶量2100 U/g,微波功率510 W,pH4.4,反应温度50℃,在此工艺条件下获得的降解产物中还原糖浓度为1.964 mg/mL,与单一果胶酶酶解法(1.747 mg/mL)相比提高了12%,与单一微波法(1.671 mg/mL)相比提高了18%。     

Mode of action and inhibition of polygalacturonase covalently bound to polysaccharide and glass carriers

Endo-polygalacturonase (EC 3.2.1.15.) from Aspergillus spec. is much changed as far as its mode of action and the interaction with vegetable inhibitors of pectinase (from green beans and cucumbers) are concerned when it is covalently bound to insoluble carriers (Sepharose, cellulose powder, macroporous glass and nonporous ballotinis). Whereas a 2% degradation of substrate by the soluble enzyme caused a 50% decrease of viscosity of citrus pectic acid, the comparable degradation of substrate was increased to a level of about 10% with the investigated polygalacturonase carrier complexes apparently independent of the properties of the carriers and the kind of binding of the enzyme. In contrast to this the higher degradation of substrate of 15 and 20% respectively which was further stated at a 50% decrease of viscosity is unambiguously connected with the carriers and is in direct correlation with the specific activity of the polygalacturonase carrier complexes. Contrary to the soluble enzyme the covalently bound enzyme produces more lower oligomerous galacturonic acids by an exo-mechanism or by multiple attack already at the beginning of the hydrolysis of pectic acid. During the final stage there is an enrichment of trigalacturonic acid besides mono- and digalacturonic acids independent of the state of solution of the enzyme. It could further be stated that the strong inhibition of the soluble endo-polygalacturonase by selected pectinase inhibitors which was described earlier is reduced by degrees with the enzyme covalently bound to the insoluble carriers.     

木霉菌降解果渣的研究进展

木霉菌隶属丝孢科, 广泛存在于不同环境的土壤中, 具有抗性强、安全性高、酶系广等特点, 利用木霉降解果渣优势在于木霉菌产纤维素酶、半纤维素酶的同时还可以产漆酶、果胶酶等; 果渣的主要成分除纤维素外还有果胶等成分, 木霉菌作为果渣降解菌优势巨大; 由于我国是水果大国, 果渣成为污染环境的重要因素之一, 近年对于木霉菌降解果渣的研究逐渐深入, 引起广大学者的重视。本文主要综述了木霉菌降解果渣的应用现状, 论述了不同木霉菌利用果渣产酶、堆肥及其作用机理、不同木霉菌的酶学机理、产酶情况以及作用机制, 总结了降解果渣的木霉菌种类及其在产酶、做饲料、产膳食纤维等方面的应用, 以期为今后木霉菌降解果渣的工业应用提供依据。