苹果渣固体发酵多糖活性、结构与加工特性研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zuoluo1314
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中国苹果产量约占世界总产量一半以上,近20%用于深加工,每年产生大量苹果渣,这些苹果渣未能充分利用,造成极大营养流失或资源浪费,因此,本研究旨在对苹果渣利用问题展开深入研究,最大限度地利用优势资源。研究中先利用苹果渣酿造苹果酒,对苹果渣酿酒工艺进行初步探究,同时获得酿醋发酵苹果渣,再经超声辅助热水浸提法获得苹果原渣多糖(AP)、苹果酒渣多糖(WFP)、苹果醋渣多糖(VFP);采用现代分离纯化技术与仪器分析手段对三种多糖的物理性质、流变学特性、功能特性、黏均分子量、结构特性进行分析,拟为苹果渣以及发酵苹果渣多糖的开发利用提供新的思路。研究结果如下:(1)苹果渣经固体发酵,温度(18~19℃)对苹果渣总糖、总酸含量,以及酒精度等都有影响,最终苹果酒酒精度7.5%(v/v)。总糖(3.53 mg/mL)、总酸(0.47 mg/mL)、总酚(0.32mg/mL)、干浸出物含量(17.21g/L),S02(<10mg/L),符合国标要求,较之苹果汁液态发酵有发酵缓、周期长、颜色深、模型拟合度高等特点,动力学模型相关性高达0.99,成功建模,感官评价所得分数为88.9,等级为B。固态发酵苹果渣果酒具自身特点,且品质良好,苹果渣酿造果酒具有可操作性。(2)AP提取率5.68%,发酵苹果渣多糖提取率在6%~7%之间,较之AP差异显著(P<0.05)。VFP、WFP 在水中溶解度是 0.1405 g/mL、0.0771 g/mL,均与 AP(0.0283 g/mL)存在显著差异(P<0.05);发酵苹果渣多糖起泡性及其稳定性、吸湿性、保湿性显著增强(P<0.05);而吸油性、乳化性及乳化稳定性明显降低(P<0.05);流变学方面,三种多糖均为非牛顿流体,表观黏度存在显著的浓度依赖性,发酵苹果渣多糖具有较好的温度抗逆性;三种多糖黏均分子量在15~130kDa,且AP>WFP>VFP;微观结构显示,AP由条、棒、片状组成,且相互交联,形成网状;WFP由齿、棒、片状组成,交联性较弱,交联程度相对低;VFP由较大片状组成,弯曲折叠,交联程度最低。由上可知,发酵苹果渣多糖在物理特性、流变性质、黏均分子量以及微观结构等加工特性好过AP。(3)三种多糖都具有DPPH·清除力,且都呈现出浓度依赖性,发酵苹果渣多糖的DPPH·清除力表现出更强的浓度依赖性,在多糖浓度达到5mg/mL时DPPH·清除率分别达到56.64%、48.92%、40.40%;WFP、VFP的·OH清除力优于AP,且VFP>WFP>AP,VFP表现出较强的·OH清除能力;三种多糖的·OH清除能力都表现出较强浓度依赖性,当浓度达到5mg/mL时AP、WFP、VFP的·OH清除力分别达到28.58%、29.29%、41.00%,可见VFP表现出较好的.OH清除力,WFP次之,AP最弱;在1~5mg/mL范围内三种多糖的还原力皆存在浓度依赖性,三种多糖总还原力大小为AP>VFP>WFP,分别达到0.775、0.597、0.567,因此,发酵苹果渣多糖的总还原力小于AP,但当AP浓度达到4 mg/mL时浓度依赖性减弱同时总还原能力趋于平衡。(4)AP经NaCl浓度梯度洗脱可得5种组分,其中以AP0.1、AP0.15、AP0.2组分居多,且AP0.15>AP0.2>AP0.1,水洗脱未能将AP分离开来;WFP经NaCl浓度梯度洗脱可得6种组分,其中以WFP0、WFP0.1、WFP0.15组分最多,且WFP0<WFP0.1<WFP0.15;VFP经NaC]浓度梯度洗脱可得6种组分,其中以VFP0、VFP0.1、VFP0.15、VFP0.2 组分最多,且 VFP0.15>VFP0.1>VFP0.2>VFP0;DAP0.1、DAP0.2经G-200凝胶柱层析得到二种组分分别是NWFP0.1、NAP0.2;DWFP0、DWFP0.1、DWFP0.2经G-200凝胶柱层析得到三种组分分别是NWFP0、NWFP0.1、NWFP0.2;DVFP0、DVFP0.1、DVFP0.2经凝胶柱层析得到三种组分NVFP0、NVFP0.1、NVFP0.2。AP、WFP、VFP分离纯化效果明显,纯度大于92%。(5)经发酵处理多糖溶液粒径有所减小;热重分析显示三种多糖溶液在65℃内加热影响不大,多糖样品在200℃左右会发生分解,因此,多糖提取过程或者加工过程一般应低于65℃;XRD表明三种多糖为非晶态物质,呈无定型态结构;刚果红实验表明分离纯化前三种多糖都存在一定的三螺旋结构,经分离纯化后部分组分存在三螺旋结构;微观结构显示发酵前后苹果多糖主要呈现片状结构,经分离纯化处理片状结构变小,以片状为主,部分有棒状、球状结构;三种多糖均有10种单糖组成,经发酵处理单糖组成发生较大变化,对生物活性有一定改善作用。结论:发酵苹果渣生产果酒具有可操作性;发酵苹果渣多糖具有一定的抗氧化性,通过提取、分离纯化、理化性质、结构表征、流变特性等方面研究可知发酵苹果渣多糖表现出更好的加工特性。
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