基本信息
- 项目名称：
- 新型天然乳化剂甜菜果胶的乳化稳定性研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 作品通过在甜菜渣中提取甜菜果胶，然后利用甜菜果胶与蛋白质的复合凝聚来实现甜菜果胶乳液稳定性的提高，解决了甜菜果胶乳液长期稳定性差的应用瓶颈。
- 详细介绍：
- 本作品首先进行甜菜果胶和牛血清蛋白两个单因素实验，通过测定它们在不同pH、不同浓度下乳液粒径的大小，观察它们的乳液稳定性随时间的变化。然后通过电位分析，从电位配合角度初步确定实验比较适宜的pH。再根据混合物相互作用分析和混合比例的影响，观察不同BSA和SBP混合比例下乳液粒径的变化并初步确定它们适宜的比例和合适pH条件。最后通过对BSA和SBP复合凝聚后乳液的短期和长期稳定性研究，可以确定在pH4条件下，向SBP溶液中加入少量的BSA能很好地提高SBP的乳化活性，并且能保证乳液长期稳定。因此，甜菜果胶与蛋白质形成的可溶性复合物及纳米复合物作为提高甜菜果胶的乳化活性和乳液稳定性可行、科学。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的：希望通过甜菜果胶与蛋白质的复合凝聚来实现甜菜果胶乳液稳定性的提高，解决甜菜果胶乳液长期稳定性较差这一应用瓶颈。 基本思路：通过甜菜果胶与具有典型代表的牛血清蛋白之间相互作用的测定、单因素实验以及混合凝聚后的乳化作用，得到适宜pH和BSA/SBP比例条件下两者共同具有的良好的乳化活性。该条件保证了乳液的长期稳定性。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：甜菜果胶结构中的蛋白质具有亲油性，而多糖分子上的羟基结构与水分子产生氢键相互作用具有亲水性，这使它具有两亲性，有表面活性剂功能及一定的乳化能力。 先进性及独特之处：复合凝聚为绿色技术，最大限度保留了甜菜果胶的天然性，对其在食品、化妆品等工业中的应用无负面影响。而且利用甜菜果胶与蛋白质形成的可溶性复合物及纳米复合物来提高甜菜果胶乳液稳定性的方法尚无报道和应用。
应用价值和现实意义
- 实际应用价值：目前甜菜渣的主要用途是加工成颗粒饲料后作畜禽养殖，附加值很低。该研究成果可为甜菜渣的增值利用提供技术基础，带来显著经济效益。 现实意义：与传统的柑橘皮和苹果渣提取的果胶相比，甜菜果胶几乎不具备凝胶性质，但其拥有良好的乳化香料乳液、稳定奶酪制品、微胶囊包裹性能等优点。甜菜果胶乳液长期稳定性较差这一技术瓶颈的解决，一定会使其在食品、化妆品和制药等工业领域中得到广泛的应用。
学术论文摘要
- 作品通过在甜菜渣中提取甜菜果胶，然后利用甜菜果胶与蛋白质的复合凝聚来实现甜菜果胶乳液稳定性的提高，拟解决甜菜果胶乳液长期稳定性差的应用瓶颈。该技术绿色、环保，不涉及化学反应。甜菜果胶的化学组成及结构没有改变，最大限度地保留了甜菜果胶的天然性，而且此方法尚无报道和应用。而目前甜菜渣主要由制糖工业产生，加工后被用作畜禽养殖的饲料，附加值很低，但果胶市场的价格却十分可观。该应用瓶颈的突破，一定会大大提高甜菜渣的附加值。湖北省是糖用甜菜的种植地之一，其中恩施地区尤为出名。该作品的研究成果可为湖北省甜菜渣的增值利用提供技术基础，带来显著经济效益。本作品旨在为解决这一技术瓶颈提供参考和依据，一旦成功，这必将成为甜菜渣高附加值利用的最重要途径，也是新时代生物技术发展的重要方向。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 现有技术参考： 多糖蛋白质复合凝聚技术可作为本作品有价值的技术参考。 参考文献： [1]血清白蛋白从不同果胶凝胶微丸中的释放，《中国药学杂志》，2008年18期 。 [2]李兆龙，甜菜果胶[J]. 食品工业,浙江省科技情报研究所,1991年第三期。 [3] Andrew R. Kirby & Alistair J. MacDougall & Victor J，MorrisSugar Beet Pect- in-Protein Complexes. 18 February 2006. [4] Chee Kiong Siew & Peter A. Williams，Role of Protein and Fer- ulic .Acid in the Emulsification Properties of Sug-ar Beet Pectin . [J]. Agric. Food Chem. 2008, 56, 4164–4171. [5] Christophe Schmitt, Christian Sanch-ez,* Sylvie Desobry-Banon, and Joël Har-dy，Structure and Technofunctional Prop-erties of prot- in-Polysaccharide. Food Science and Nutrition.6 August 2009. [6] Chee Kiong Siew & Peter A. Williams，Characterization of the Surface-Acti-ve Components of Sugar Beet Pectin and the Hydrody- namic Thickness of the Ads-orbed Pectin Layer.[ J]. Agric. 2008, 56, 8111–8120.
同类课题研究水平概述
- 国际上有关甜菜果胶的研究主要集中在优化提取条件和确立分子结构特性与乳化性质的关系。甜菜果胶的提取方法已较为成熟，主要以酸法萃取为主。Mesbahi（Food Hydrocolloids，2005， 19,731）和Yapo（Food Chemistry，2007,100,1356）等详细研究了提取条件与甜菜果胶化学组成、分子量以及最终凝胶和乳化性质之间的关系。有关结构研究表明，与传统的果胶相比，甜菜果胶含有较多的中性支链，较高的乙酰化度和酚脂含量（Funami，Food Hydrocolloids，2010，ASA-P）。 很重要的特点是甜菜果胶含有较高的蛋白质成分，有相当的果胶-蛋白质复合物（Kirby，FOBI， 2006,1， 51）。Funami 等人的研究表明这些蛋白质复合物以及中性支链对甜菜果胶的乳液稳定性至关重要。Williams等人（ Journal of Agric-ultural and Food Chemistry，2005,53, 3592；2008,56,4164；2008,56,8111）详细阐明了甜菜果胶的乳化机理，发现乳化活性和乳液稳定性与蛋白质含量、中性支链以及酚酯含量有关。此外，多分子层吸附在甜菜果胶稳定乳液中发挥重要的作用。甜菜果胶不具备凝胶特性，但是Thiba-ult等人（Carbohydrate Polymers。1999， 33,265）报道通过漆酶氧化交联阿魏酸基可实现甜菜果胶的凝胶。国际研究基本已阐明了甜菜果胶的乳化机理，其作为新型天然乳化剂必将具有巨大潜力。如何解决其乳液稳定性较差将是今后推广应用面临的一重要课题。Funami等人报道了通过加热改性甜菜果胶的方法来提高其乳液稳定性，但是其效果并非明显。 国内有关甜菜果胶的研究主要以提取工艺为主（中国甜菜糖业，2004,3,16）以及转化为膳食纤维。有关优化其功能性，特别是提高乳化活性和解决乳液稳定性的研究还不多。甜菜果胶乳化功能性的精细开发是决定其能否得到大范围推广应用的重要因素。
