燕麦β-葡聚糖的溶液和凝胶特性及其凝胶结构的研究

摘要

燕麦β-葡聚糖是主要存在于燕麦籽粒的亚糊粉层细胞壁的一种非淀粉多糖，含量可达3-7％。通过研磨在麸皮中富集。裸燕麦是我国特产的优质燕麦，本论文以裸燕麦麸皮为原料进行β-葡聚糖的提取，并对乙醇-酶和热水提（OG1）、水提（OG2）、碱提（OG3）三种不同提取方法制备的β-葡聚糖溶液及凝胶性质的研究并进行了结构表征。
　　研究了一种高粘度、大分子的β-葡聚糖提取方法-乙醇-酶热水两步提取燕麦β-葡聚糖工艺，确定最佳工艺条件为：在60%的乙醇溶液中，加入60 U/g胰蛋白酶，50℃酶解60min时，残渣中β-葡聚糖的保留率为96.11%，蛋白质的去除率为71.79%，淀粉酶作用可以去除淀粉并使细胞壁破裂；响应面分析得出在料液比为1:20、浸提温度为80℃、浸提时间60min时,燕麦β-葡聚糖得率的为7.34％。
　　以三种不同提取制备方法得到的燕麦β-葡聚糖（乙醇-酶和热水两步提取OG1、水提OG2、碱提OG3）为原料。
　　利用乌氏粘度计测得的粘均分子量分别为：140×104、120×104、90×104，同时把β-葡聚糖稀溶液划分为稀释区、半稀释区及缠绕区;利用数字粘度计研究了质量分数、pH值、多羟基化合物及离子强度对不同分子量β-葡聚糖溶液表观粘度值的影响。结果表明分子量越大其β-葡聚糖粘度值越大；在中性条件下β-葡聚糖粘度值最大，说明β-葡聚糖是中性糖；而多羟基化合物和离子（Na+、k+）的加入都会对β-葡聚糖粘度造成影响;利用流变仪研究了剪切速率、温度与粘度的关系，结果表明不同分子量的燕麦β-葡聚糖随着分子量的增加越接近于假塑性流体,具有良好的剪切稀化性，符合假塑性流体公式,
　　冷冻温度对凝胶密度、吸水量及凝胶得率的影响表明：冷冻-解冻形成凝胶的冷冻温度为-15℃，12h，研究冷冻-解冻循环数对凝胶得率的影响确定制备β-葡聚糖凝胶循环数为8个循环；在以上条件下，三种方法制备得到的β-葡聚糖的最小成胶范围与分子量和浓度有关；在小的形变试验条件下，β-葡聚糖凝胶是一种弹性凝胶，在一定的频率和温度下，随着作用时间的增加其凝胶形变越大，除去外力凝胶恢复原状；大的形变试验表明凝胶强度随分子量的增加而增加。脆度随着分子量的增加而降低；其凝胶在水中的溶胀动力学性质，在溶胀初期满足Fickian扩散定律,是扩散控制过程的溶胀。
　　通过扫描电镜（SEM）、扫描探针显微镜（AFM）对燕麦β-葡聚糖凝胶的表面观察后发现，燕麦β-葡聚糖凝胶是由线性大分子链构成的无序网状结构，且网状结构致密；DSC、TG-DTG、DTA研究表明燕麦β-葡聚糖凝胶网络的熔融温度在55-110℃。而凝胶网络降解温度在200℃以上；XRD和13C CP/MAS NMR研究表明燕麦β-葡聚糖凝胶中螺旋结构含量低，主要是无序网状结构；通过固体核磁表明燕麦β-葡聚糖凝胶的结构可以分为两个区域:无定形区和A型区。其中C1区β-（1→4）:β-(1→3)=1.6：1。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 燕麦的概况

1.2 燕麦麸皮及燕麦β-葡聚糖的分布

1.3 燕麦β-葡聚糖的国内外研究进展

1.4 本课题立题意义及研究内容

第二章 乙醇-酶和热水二步提取燕麦β-葡聚糖工艺的研究

2.1 引言

2.2 实验材料与方法

2.3 实验结果与讨论

第三章 燕麦β-葡聚糖溶液性质研究

3.1 引言

3.2 实验材料与方法

3.3 结果与分析

3.4 本章小结

第四章 燕麦β-葡聚糖凝胶形成条件及力学性能分析

4.1 引言

4.2 实验材料与方法

4.3 凝胶的影响因素

4.4 本章小结

第五章 燕麦β-葡聚糖凝胶结构的表征

5.1 引言

5.2 实验材料与仪器

5.3 结果与分析

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1 试验主要结论和创新点

6.2 文章主要创新点

6.3 展望

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文目录

致谢