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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 酶法從柚皮中制取低甲氧基果膠的研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 本研究以富含果膠物質(zhì)的柚皮為材料，在傳統(tǒng)的加酸水解步驟之前，添加碳酸鈉作為內(nèi)源酶激活劑，激活植物原料中的果膠酯酶（PE）活性使HMP脫酯生成LMP，從而改進(jìn)堿法脫酯生產(chǎn)LMP的生產(chǎn)工藝，簡化工藝流程，為進(jìn)一步的工業(yè)化生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。
- 詳細(xì)介紹：
- 果膠是一種天然的多糖類高分子物質(zhì)，其分子中甲氧基含量高于7%的為高甲氧基果膠（HMP），低于7%的為低甲氧基果膠（LMP）。HMP只能在可溶性固形物高于55%條件下才能形成膠凝，而LMP在鈣離子等二價陽離子存在條件下，即使糖濃度低至1%，也能形成性質(zhì)優(yōu)良的凝膠，因此廣泛用于低糖制品生產(chǎn)，適于肥胖、糖尿病等人群，有較高的保健作用；與HMP相比，LMP的膠凝能力更強(qiáng)，因此用量省、更經(jīng)濟(jì)。但目前國內(nèi)LMP的研究和生產(chǎn)尚處于起步階段，產(chǎn)量低，需大量進(jìn)口，價格昂貴。目前采用的傳統(tǒng)堿法脫酯制取LMP的方法存在產(chǎn)品膠凝度不穩(wěn)定，工藝不易控制等問題。針對這一問題，本研究以富含果膠物質(zhì)的柚皮為材料，在傳統(tǒng)的加酸水解步驟之前，添加碳酸鈉作為內(nèi)源酶激活劑，激活植物原料中的果膠酯酶（PE）活性使HMP脫酯生成LMP。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入占原料漿液0.15%的碳酸鈉作為酶激活劑，于45℃，pH7.5脫酯50min，然后于85℃，pH3.5水解60min；按上述工藝提取的果膠甲氧基含量低于7%，符合低甲氧基果膠標(biāo)準(zhǔn)，且果膠得率較高，色澤好。本研究結(jié)果改進(jìn)了傳統(tǒng)LMP制取工藝，并為富含果膠物質(zhì)的果皮等廢料的利用、減少浪費(fèi)和污染提供了解決路徑。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- LMP能形成良好的凝膠；與HMP相比，LMP的膠凝能力更強(qiáng)，用量省、更經(jīng)濟(jì)。目前采用的傳統(tǒng)堿法脫酯制取LMP的方法存在產(chǎn)品膠凝度不穩(wěn)定，工藝不易控制等問題。針對這一問題，本研究以富含果膠物質(zhì)的柚皮為材料，在傳統(tǒng)的加酸水解步驟之前，添加碳酸鈉作為內(nèi)源酶激活劑，激活原料中的果膠酯酶（PE）活性使HMP脫酯生成LMP，從而改進(jìn)堿法脫酯生產(chǎn)LMP的生產(chǎn)工藝，簡化工藝流程，為進(jìn)一步的工業(yè)化生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1、采用內(nèi)源酶激活法進(jìn)行脫酯結(jié)合酸水解提取柚皮中的低甲氧基果膠，與常規(guī)的堿法脫酯方法相比工藝相對易于控制，工藝流程簡化，能量消耗降低； 2、本研究結(jié)果為富含果膠物質(zhì)的植物材料，特別是那些食品加工的廢料及食用廢棄物，如柑橘、薯類、蘋果等果皮、果渣的綜合利用提供了技術(shù)支撐，對減少浪費(fèi)以及廢棄物引起的環(huán)境污染具有重要意義。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本研究通過添加內(nèi)源酶激活劑，激活原料的PE酶活性進(jìn)行脫酯，催化HMP脫酯生成LMP，操作易控制，簡化了工藝流程，改進(jìn)了傳統(tǒng)堿法脫酯等制取LMP的生產(chǎn)工藝，節(jié)約了能源，有很大的推廣應(yīng)用前景；同時，本研究結(jié)果還為柑橘果皮等加工廢棄物及其它富含果膠物質(zhì)的植物的開發(fā)利用、減少廢棄物的環(huán)境污染等問題提供了技術(shù)支撐，具有較高的生產(chǎn)開發(fā)價值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- LMP能在糖含量很低的條件下形成性質(zhì)優(yōu)良的凝膠，因而被廣泛用于低糖食品的生產(chǎn)，適于肥胖、高血壓及糖尿病等人群，有良好的保健作用。但目前國內(nèi)LMP的研究和生產(chǎn)尚處于起步階段，產(chǎn)量低，需大量進(jìn)口，且目前采用的傳統(tǒng)堿法脫酯存在產(chǎn)品膠凝度不穩(wěn)定，工藝不易控制等問題。 針對這一問題，本研究以柚皮為材料，添加碳酸鈉作為內(nèi)源酶激活劑，激活果皮中的果膠甲酯酶活性進(jìn)行酶法脫酯，取代工藝不易掌控的堿法脫酯。 酶法制備LMP工藝為：原料預(yù)處理→添加碳酸鈉作為內(nèi)源酶激活劑激活果膠酯酶進(jìn)行脫酯→酸水解→過濾、濃縮→沉淀→過濾→干燥、粉碎→低甲氧基果膠成品。 以果膠成品的甲氧基含量和得率為指標(biāo)，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化酶法脫酯及酸水解提取果膠的工藝條件。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入占原料漿液0.15%的碳酸鈉作為酶激活劑，于45℃，pH7.5脫酯50min，然后于85℃，pH3.5水解60min；按上述工藝提取的果膠甲氧基含量低于7%，符合低甲氧基果膠標(biāo)準(zhǔn)，且果膠得率較高，色澤好。本研究結(jié)果改進(jìn)了傳統(tǒng)LMP制取工藝，并為富含果膠物質(zhì)的果皮等廢料的利用、減少浪費(fèi)和污染提供了解決路徑。
獲獎情況
- 酶法脫酯從柚皮中制取低甲氧基果膠. 北方園藝，已接收，2011年第九期發(fā)表
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
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同類課題研究水平概述
- 果膠是一種多糖類高分子物質(zhì)，基本組成是部分甲酯化的半乳糖醛酸，按甲氧基含量分為高甲氧基果膠（HMP）和低甲氧基果膠（LMP）.存在于自然界的果膠一般是HMP（甲氧基含量大于7%）,天然LMP（甲氧基含量低于7%）很少，一般通過HMP脫酯制取。HMP只能在可溶性固形物高于55%才能膠凝,而LMP在鈣離子或其它二價陽離子存在條件下，即使糖濃度低至1%，也能形成性質(zhì)優(yōu)良的凝膠。因此，LMP廣泛用于低糖制品的生產(chǎn)，適于肥胖、高血壓、冠心病患者食用，受到人們青睞。此外，LMP的膠凝能力更強(qiáng)，因此用量低、更經(jīng)濟(jì)。 近年來，隨著人們保健意識的增強(qiáng)，部分消費(fèi)者（如肥胖、患有高血壓和冠心病的人）需求低熱量食品，糖尿病患者需求無糖食品。低脂肪和低熱量保健食品受到消費(fèi)者的歡迎，而LMP在降血脂、減肥、糖尿病患者低糖食品中的突出作用，逐漸受到人們的青睞。因此對LMP的需求日益增加。 目前LMP的制取方法一般為酸法、堿法、酶法等，酶法脫酯與酸法相比，可簡化工藝流程和設(shè)備，提高生產(chǎn)效率；與堿法相比，脫酯工藝易于控制，能較好的保持產(chǎn)品的膠凝度。果膠酯酶（PE）能使果膠脫去甲氧基，使HMP脫酯生成LMP。根據(jù)PE的來源可將果膠的酶法脫酯分為內(nèi)源酶法和外源酶法。內(nèi)源酶法就是利用內(nèi)源酶激活劑激活原料中固有的PE，本項(xiàng)目就是開展利用碳酸鈉激活柚皮中內(nèi)源PE脫酯制備LMP的方法探索。外源酶法是從植物或微生物（如黑曲霉）發(fā)酵液中提取PE，再利用該酶生產(chǎn)LMP?，F(xiàn)已有國外公司的商品果膠酯酶出售，但價格昂貴（如Sigma公司的產(chǎn)品1000U售價約470美元）。 目前國內(nèi)LMP加工技術(shù)尚不成熟,只有少數(shù)企業(yè)生產(chǎn),年產(chǎn)量不到100t,每年需大量從國外進(jìn)口, 價格昂貴,可達(dá)40美元/kg。LMP的生產(chǎn)技術(shù)被美國、德國、瑞士等壟斷, 對其生產(chǎn)技術(shù)嚴(yán)格保密。針對我國LMP的生產(chǎn)和市場現(xiàn)狀,很有必要對它的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化研究，而探討如何利用內(nèi)源果膠酯酶的活性進(jìn)行脫酯以制備LMP是一條值得研究且可行的路徑。
