木瓜籽油的提取及其籽粕多糖结构和应用特性研究

摘要

光皮木瓜(Chaenomeles sinensis(Thouin) Koehne)为蔷薇科木瓜属植物，原产于中国。其果实含有丰富的多糖、酚酸、黄酮、有机酸和生物活性三萜类化合物等。研究表明光皮木瓜果实提取物具有抗溃疡、抗炎抑菌、抗肿瘤、抗病毒、抗糖尿病和抗氧化等活性。人们通常将光皮木瓜果实加工过程中产生的籽作为废料丢弃，然而光皮木瓜籽含有丰富的油脂、多糖和蛋白等。本文通过对光皮木瓜籽全面的分析研究，为光皮木瓜资源的开发与利用提供基础。研究的主要内容和结论如下:
　　1.亚临界提取技术在获得高质量油脂的同时，也保证了脱脂蛋白粕的活性。本章节采用响应面方法对亚临界流体提取光皮木瓜籽油得率进行优化，将获得的光皮木瓜籽油及籽粕与超临界二氧化碳、传统正己烷提取方法获得的油脂及籽粕进行比较。结果表明最优条件为56.18℃、40.20 min和12.57 mL/g，光皮木瓜籽油最优得率为27.78％。与超临界二氧化碳提取方法和传统正己烷提取方法获得光皮木瓜籽油相比，亚临界流体提取方法获得的光皮木瓜籽油拥有相对高的不饱和脂肪酸(86.37％-86.75％)，相对高的α-生育酚含量(576.0-847.6mg/kg)，相对低的酸值(3.97 mg/g)和过氧化值(0.01 mmol/kg)。亚临界流体提取方法获得的光皮木瓜籽脱脂粕的氮溶解指数(49.64％)和蛋白质分散指数(50.80％)最高，该方法提取条件温和，溶剂环保并能够最大程度的保留脱脂粕的质量。
　　2.为实现光皮木瓜籽粕的废弃物再利用，针对提油后剩余的脱脂粕进行了多糖提取，并对其结构和抗氧化性进行研究。本章节从光皮木瓜籽粕中提取和纯化出了三组多糖片段QSMP-1、QSMP-2和QSMP-3。通过高效阴离子交换色谱（HPAEC）、凝胶渗透色谱（GPC）、红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)的方法鉴定三组分的结构，同时进行抗氧化性分析。结果表明QSMP-1骨架主要由→4）-Glcp-（1→，→6）-Glcp-（1→，→6）-Galp-(1→，→2，3，4)-Xylp-(1→组成，侧链由→4)-Arap-(1→，→3，4)-Arap-(1→，→2)-Galp-(1→，→4)-Manp-(1→，→3)-Galp-(1→，→3，6)-Glcp-(1→组成，非还原性末端为Glcp和Galp。QSMP-1呈现出了剂量依赖型的亚铁离子螯合活性和超氧自由基清除活性。本章节有关光皮木瓜籽粕多糖的报道，为光皮木瓜籽油的加工副产物利用（作为功能性食品和药品的成分）提供了科学依据。
　　3.从光皮木瓜籽粕中提取出来的粗多糖含有大量的蛋白质，有开发成具有一定功能性的天然产物的潜力。通过不同程度的脱蛋白处理，探究其原样与处理组的吸水性、吸油性、起泡性、乳化液粒径等的不同。在光皮木瓜籽粗多糖的提取过程中，温度从60℃增加到100℃，蛋白质含量、样品起泡性和起泡稳定性随之降低，碳水化合物含量随之升高，吸水性和吸油性也随之增加。随着CQSP60、CQSP80、CQSP100粗多糖脱蛋白次数的增加，吸水性降低、吸油性升高、碳水化合物含量增大。在所有被测样品中，CQSP60-3和CQSP80-3拥有较高的起泡性和起泡稳定性。在100℃条件下提取的粗多糖及相应脱蛋白组分的乳化结果表明，样品溶液的浓度、脱蛋白次数、储藏时间对乳化液内部平均粒径影响并不明显。乳化液粒径大小并不是影响乳化液乳化性及稳定性的唯一因素。CQSP60浓度为0.2％和0.6％，CQSP60-2浓度为0.2％和0.4％，CQSP60-3浓度为0.2％时;CQSP80和CQSP80-3浓度为0.2％时;CQSP100浓度为0.2％和0.6％，CQSP100-1浓度为0.2％、0.4％和0.6％，CQSP100-2浓度为0.2％，CQSP100-3浓度为0.2％和0.4％时，乳化液的乳化性及稳定性都较好。CQSP60、CQSP60-2、CQSP60-3、CQSP80、CQSP80-3以及CQSP100和不同脱蛋白组分，都可以作为乳化剂运用于食品或非食品工业中。人们可以依据不同的目的，来选择不同温度条件、不同脱蛋白次数、不同浓度的配比方式所获得干样品或者样品溶液，以满足食品工业或者非食品工业等的要求。
　　4.光皮木瓜籽胶是潜在的拥有良好储藏稳定性的增稠剂和稳定剂。本章节从光皮木瓜籽表面提取光皮木瓜籽胶，并且经过DEAE-Sepharose Fast-Flow和Sephacryl S-400 HR层析柱分离纯化，获得三组多糖片段分别为CQSG-1、-2和-3。单糖组成、甲基化、一维和二维核磁分析鉴定主要片段CQSG-2的结构。结果表明CQSG-2的单糖组成包括阿拉伯糖、葡萄糖、木糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸，摩尔比分别为4.0∶0.3∶15.2∶4.2∶3.8。CQSG-2是高度分支的杂木聚糖，由→4）-β-D-Xylp-(1→和2，4)-β-D-Xylp-(1→作为主链，摩尔比5.9∶4.5;Arap-1→、α-D-GalpA-1→、→2-α-D-GlcpA-1→、→4-β-D-Glcp-1→和→2，3，5-L-Araf-1→作为侧链。另外从扫描电镜和原子力显微镜结果来看，高分子量的CQSG-2(1.4×106 Da)分子凝聚现象相比于CQSG-1和CQSG-3来说更强。本章节首次系统阐明了光皮木瓜籽胶的结构，为光皮木瓜籽胶开发应用于食品和药品等工业提供了理论依据。
　　5.在食品生产中鉴定光皮木瓜籽胶的流变学特性对于优化产品设计和保证产品稳定性方面来讲至关重要。本章节进行了光皮木瓜籽胶溶液不同浓度（0.1％、0.3％、0.5％、1％、2％和3％）、不同温度(5℃、20℃、35℃、50℃、65℃和80℃)、不同pH值（3、5、7、9和11）、不同种类和浓度的盐离子(KCl、NaCl、MgCl2和CaCl2)条件下的静态和动态剪切实验。结果表明所有光皮木瓜籽胶溶液均随剪切速率的增加而呈现牛顿平坦区和随后的剪切变稀区域。光皮木瓜籽胶溶液表观粘度在0.01-100 s-1剪切速率范围内具有浓度依赖性。光皮木瓜籽胶溶液的表观粘度随着盐离子的加入/温度的升高，或者在过酸过碱条件下(pH值为3或者11)呈逐渐降低趋势。利用Arrhenius模型考察温度对零剪切粘度的影响，随着光皮木瓜籽胶溶液浓度的增加活化能减少。此外高浓度的光皮木瓜籽胶溶液拥有较强的触变性行为且具有类固体结构典型的弹性特征。应力扫描和频率扫描测试呈现出独特的现象，随着光皮木瓜籽胶溶液浓度的增大，频率交点向更高值转换。当光皮木瓜籽胶溶液浓度为3％时，溶液处于凝胶状态，分子结构的变形主要为弹性且在无外力破坏的前提下具有可恢复性。这些结果为光皮木瓜籽胶产品的开发和质量的控制奠定了基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 木瓜简介

1．1．1 木瓜属植物

1．1．2 皱皮木瓜与光皮木瓜

1．1．3 光皮木瓜籽的营养成分

1．2 光皮木瓜籽油

1．2．1 光皮木瓜籽油研究现状

1．2．2 光皮木瓜籽油提取方法

1．3 油脂提取副产物

1．3．1 多糖

1．3．2 蛋白

1．3．3 其他

1．4 本课题研究的目的和意义

1．4．1 本研究主要内容

1．4．2 本研究的创新点

第二章 亚临界法提取光皮木瓜籽油优化及油性质分析

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．2．1 实验材料

2．2．2 油脂提取实验设计

2．2．3 油脂鉴定

2．2．4 脱脂粕表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 最优得率

2．3．2 理化特性

2．3．3 蛋白活性及氮基酸分析

2．3．4 三种提取方法比较

2．4 本章小结

第三章 光皮木瓜籽粕多糖的结构鉴定及抗氧化性研究

3．1 前言

3．2．材料和方法

3．2．1 材料和试剂

3．2．2 主要仪器

3．2．3 提取和纯化

3．2．4 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 粗多糖的提取与纯化

3．3．2 分子量

3．3．3 单糖组成分析

3．3．4 红外光谱分析

3．3．5 甲基化分析

3．3．6 核磁谱分析

3．3．7 形态学特征

3．3．8 多糖的抗氧化活性

3．4 本章小结

第四章 光皮木瓜籽粕粗多糖的应用特性研究

4．1 前言

4．2 材料和方法

4．2．1 实验材料

4．2．2 光皮木瓜籽粕粗多糖的提取

4．2．3 脱蛋白

4．2．4 蛋白和碳水化合物含量

4．2．5 乳化液的制备

4．2．6 吸水性和吸油性

4．2．7 起泡性及稳定性

4．3．1 蛋白质和碳水化合物含量

4．3．2 吸水性和吸油性

4．3．3 起泡性及稳定性

4．3．4 粒径和ζ-电位

4．4 本草小结

第五章 光皮木瓜籽胶的结构鉴定

5．1 前言

5．2 材料与方法

5．2．1 材料和试剂

5．2．2 提取和初步纯化

5．2．3 进一步纯化

5．2．4 表观粘度和储藏稳定性

5．2．5 结构鉴定

5．2．6 高级结构鉴定

5．2．7 热重分析

5．3 结果和讨论

5．3．1 表观粘度和储藏稳定性

5．3．2 得率和单糖组成

5．3．3 红外分析

5．3．4 甲基化分析

5．3．5 核磁分析

5．3．6 扫描电子和原子力显微镜

5．3．7 TG／DTG／DSC与CQSG-2结构的关系

5．4 本章小结

第六章 光皮木瓜籽胶的流变性研究

6．1 前言

6．2 材料和方法

6．2．1 实验材料

6．2．2 光皮木瓜籽胶提取与初步纯化

6．2．3 单糖组成

6．2．4 流变特性测试

6．3 结果与讨论

6．3．1 光皮木瓜籽胶的化学组成

6．3．2 定剪切

6．3．3 浓度影响

6．3．4 pH和离子强度影响

6．3．5 温度影响

6．3．6 应力扫描

6．3．7 频率扫描

6．3．8 复合粘度

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

在学期间科研成果

致谢