萝卜硫苷和花色苷体系稳定性及壳聚糖脱臭机理初步研究

摘要

花色苷是植物中广泛存在的一类水溶性天然色素,其来源丰富、色调柔和、安全性高,且具有一定的营养和药理作用。近年来FAO和WIO从人类的食用安全考虑,大规模禁止合成色素的使用,因而资源丰富的花色苷引起了各国食品科学工作者的重视。与同系列色素相比,萝卜花色苷耐热性好、着色力强,且原料易得,因此对萝卜花色苷进行研究一定会产生很大的社会与经济效益。然而,萝卜中含有一类次级代谢产物—硫代葡萄糖苷,当萝卜组织细胞破坏时(如咀嚼),萝卜硫苷酶解或非酶解成小分子含硫化合物,使萝卜红色素产生刺激性异味,这大大地限制了萝卜红色素的应用。本文通过研究萝卜硫苷、黑芥子酶和花色苷的稳定性,使用壳聚糖对萝卜进行脱臭处理,从而提高萝卜花色苷的品质。主要研究内容和结果如下:
　　 1.通过聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)测定萝卜黑芥子酶的分子量约为65kDa。一定条件下,催化黑芥子酶反应的最适pH为5.4,在pH5.8～7.4之间保持稳定；最适温度是22℃,在31℃～53℃之间保持稳定；在53℃～90℃之间,黑芥子酶活力随着温度的升高呈直线下降,且体现出良好的线性相关性(R2=0.9977)。100℃加热30 min可以使黑芥子酶完全失活。在90℃和100℃条件下,黑芥子酶的热动力学模型符合一级反应,其半衰期分别为6.98 min和4.49 min。维生素C的浓度达到1.60 mmol／L,时,黑芥子酶活力可以提高2.6倍。
　　 2.通过液质联用(HPLC-MS-MS)鉴定萝卜硫苷主要有四种,分别是4-甲基亚磺酰-3-丁烯基硫苷、4-甲硫基-3-丁烯基硫苷、3-吲哚甲基硫苷和4-甲硫基丁基硫苷,其中主要的是4-甲硫基-3-丁烯基硫苷。使用高效液相色谱(HPLC)测定萝卜硫苷含量,并对其稳定性进行研究,结果表明硫苷在酸性条件下(pH<2.5)易降解,在中性条件下比较稳定。在80℃、90℃和100℃条件下,萝卜热动力学反应符合一级反应,其半衰期分别为16.08 h、11.44 h和7.05 h。
　　 3.通过pH示差法,测定萝卜花色苷含量,并研究了pH和温度对花色苷稳定性的影响。结果表明,pH不仅影响花色苷的含量变化,而且影响花色苷的颜色稳定性,在pH3.6-8.0之间,花色苷含量几乎保持不变；当pH>4.2时,pH的改变对花色苷的颜色稳定性影响较大。在90℃和100℃下,萝卜花色苷的热动力学反应符合零级反应,速率常数分别为3.29 h-1和5.08 h-1,半衰期分别为14.50 h和8.69 h。
　　 4.通过气质联用(GC-MS),鉴定新鲜萝卜中气味成分有53种,占总面积的70.33％,主要的特征气味物质有1-(甲硫基)-1-丁烯-4-异硫氰酸酯、硫化物和腈类化合物；90℃热处理30 min后,气味成分有15种,相对新鲜萝卜来说,气味总面积减少了23.38％,其中1-丁基-异硫氰酸酯、二甲基二硫和甲硫醇为主要刺激性气味来源；壳聚糖对钝化萝卜进行脱臭处理后,只鉴定出5种主要挥发性气味成分,占总峰面积的17.79％,其中1-丁基-异硫氰酸酯和醇类(包括甲硫醇)分别减少了76.94％和64.89％。
　　 5.壳聚糖脱乙酰度越高,其吸附去除的萝卜硫苷越多。90％脱乙酰度壳聚糖可以脱除43.0％硫苷,但是同时也吸附了少量花色苷；使用醇溶液洗脱被壳聚糖吸附的花色苷,回收率达93.85％。通过电镜(SEM)和近红外光谱(IR)初步分析,壳聚糖对萝卜脱臭的机理,可能是壳聚糖中的氮原子通过盐桥作用或静电作用吸附硫苷,从而达到脱除臭味源头物质的目的。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 花色苷概述

1.1.1 花色苷简介

1.1.2 红心萝卜简介

1.1.3 萝卜花色苷稳定性研究

1.1.4 花色苷在各领域的应用

1.2 硫代葡萄糖苷-黑芥子酶系统

1.2.1 硫代葡萄糖苷的结构和种类

1.2.2 黑芥子酶及其性质

1.2.3 硫代葡萄糖苷的降解产物及其影响因素

1.3 萝卜红色素脱臭技术研究概况

1.3.1 萝卜红色素产生异味的原因

1.3.2 国内外萝卜红色素脱臭技术研究进展

1.4 壳聚糖概述

1.4.1 壳聚糖简介

1.4.2 壳聚糖的应用

1.5 立题依据和研究内容

1.5.1 立题背景与意义

1.5.2 研究主要内容

第二章 黑芥子酶性质的研究

2.1 引言

2.2 试验材料

2.2.1 试剂与材料

2.2.2 仪器与设备

2.3 试验方法

2.3.1 萝卜黑芥子酶提取及活力测定

2.3.2 黑芥子酶分子量的测定

2.3.3 黑芥子酶酶学特性的研究

2.3.4 数据分析

2.4 结果与讨论

2.4.1.黑芥子酶的初步纯化

2.4.2 黑芥子酶分子量

2.4.3 黑芥子酶最适pH

2.4.4 黑芥子酶pH稳定性

2.4.5 黑芥子酶热稳定性

2.4.6 黑芥子酶热动力学研究

2.4.7 维生素C对黑芥子酶反应活力影响的研究

2.5 小结

第三章 萝卜硫代葡萄糖苷与花色苷稳定性研究

3.1 引言

3.2 试验材料

3.2.1 试剂与材料

3.2.2 仪器与设备

3.3 试验方法

3.3.1 萝卜硫代葡萄糖苷提取及测定

3.3.2 HPLC-MS-MS鉴定红皮红心萝卜硫苷的种类

3.3.3 硫代葡萄糖苷稳定性研究

3.3.4 萝卜花色苷提取及测定

3.3.5 萝卜花色苷稳定性研究

3.3.6 温度和pH同时对硫苷和花色苷的影响

3.3.7 数据分析

3.4 结果与讨论

3.4.1 HPLC-MS-MS鉴定硫苷种类

3.4.2 硫苷pH稳定性

3.4.3 硫苷热动力学研究

3.4.4 pH对花色苷含量和颜色的影响

3.4.5 温度对花色苷稳定性的影响

3.4.6 花色苷热动力学研究

3.4.7 花色苷浓度对其热降解率的影响

3.4.8 温度和pH同时对硫苷和花色苷的影响

3.5 小结

第四章 壳聚糖对萝卜花色苷脱臭的工艺研究

4.1 引言

4.2 试验材料

4.2.1 试剂与材料

4.2.2 仪器与设备

4.3 试验方法

4.3.1 壳聚糖脱乙酰度及其氨基表观解离常数的测定

4.3.2 制备萝卜汁

4.3.3 果胶酶澄清萝卜汁

4.3.4 不同脱乙酰度壳聚糖对萝卜硫苷和花色苷的吸附率

4.3.5 气相质谱C-C-MS分析萝卜气味成分

4.3.6 萝卜汁中壳聚糖的回收处理工艺

4.3.7 数据分析

4.4 结果与讨论

4.4.1 壳聚糖脱乙酰度及其氨基表观解离常数

4.4.2 果胶酶澄清萝卜汁

4.4.3 不同脱乙酰度壳聚糖对萝卜花色苷和硫苷的吸附

4.4.4 GC-MS分析新鲜萝卜挥发性气味成分

4.4.5 GC-MS分析壳聚糖处理后的萝卜气味成分

4.4.6 不同脱乙酰度壳聚糖的溶解度

4.4.7 花色苷解吸附

4.4.8 壳聚糖电镜分析

4.4.9 壳聚糖红外光谱分析

4.5 小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 工作展望

参考文献

致谢

在读学位期间发表的论文