甘薯膳食纤维、果胶制备及物化特性研究

甘薯是我国主要栽培的农作物之一,其栽培面积和产量均居世界首位(FAO, 2008)。我国甘薯加工以淀粉及淀粉类产品加工为主,薯渣是甘薯淀粉加工的副产物,含有大量残余淀粉及膳食纤维、果胶资源。通常情况下,薯渣被作为废物丢弃或作为饲料简单利用,造成环境污染和资源浪费。本研究以薯渣为原料,进行甘薯膳食纤维、果胶制备及其物化特性研究,旨在为有效合理利用薯渣,开发新型膳食纤维和果胶资源提供理论依据。 采用筛法,以10个不同品种甘薯渣为原料制备膳食纤维,膳食纤维产品纯度和得率平均值分别为75.19%和9.97%。甘薯膳食纤维中纤维素、半纤维素和木质素和果胶平均含量分别为41.49%,15.22%,22.42%,和20.77%,膳食纤维的吸水膨胀性、持水性、持油性和葡萄糖吸收能力的平均值分别为10.32mL/g,4.82g/g,1.95g/g,和0.87mmol/g,果胶含量较高的膳食纤维,持水性强;而纤维素含量较高时,葡萄糖吸收能力高。甘薯膳食纤维主要由葡萄糖、半乳糖醛酸、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸及鼠李糖构成,其平均含量分别为56.31%,20.28%,10.39%,4.60%,3.68%,2.68%和2.05%。 采用酸法以薯渣为原料制备甘薯果胶,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pH值、提取温度、提取时间和液固比对果胶得率及半乳糖醛酸含量的影响,筛选出甘薯果胶最优提取工艺为pH值1.5,提取温度95℃,提取时间2.2h,液固比30。在此提取条件下,甘薯果胶得率为5.11%,半乳糖醛酸含量为71.39%。 酸法最优工艺制备甘薯果胶属于低甲氧基果胶,分子量为292.2kDa,红外光谱法测定酯化度为28.26%,稍低于滴定法测定的酯化度31.71%,单糖组成分析表明果胶中半乳糖醛酸含量为72.94%,中性糖为23.30%。果胶分子量越大的片段,半乳糖醛酸含量越高,中性糖含量越低,酯化度越高。 随着果胶及Ca2+浓度升高,甘薯果胶凝胶强度增强,Ca2+浓度是影响果胶凝胶形成及强度的主要因素。pH值对甘薯果胶凝胶形成及强度也有显著影响,蔗糖浓度不是影响甘薯果胶凝胶形成及强度的主要因素。当甘薯果胶浓度1.5%时,凝胶体系中Ca2+浓度10mM,蔗糖浓度20%,且pH5.0时凝胶强度最强。 甘薯果胶具有较强的乳化能力和乳化稳定性,甘薯果胶浓度高于2.5%,油相体积分数10-30%之间,pH值5.0时,能形成粒径小,稳定性高的乳化液。随着NaCl和Ca2+浓度升高,乳化液粒径增大,乳化活性和乳化稳定性增强,甘薯果胶乳化液稳定性不仅与乳化液粒径、乳化颗粒吸附果胶浓度有关,还主要受乳化液粘度的影响。与乳化前果胶相比,乳化液颗粒表面吸附果胶的中性糖含量较高(38.92%),分子量较低(72.5kDa),其可能来自于果胶中低分子的侧链区域。