（食品科学专业论文）薛荔籽果胶理化性质及其功能特性的研究.pdf

摘要 薛荔籽果胶理化性质及其功能特性 的研究 食品科学专业硕士研究生冯媛媛 指导教师刘雄教授 _ 高i 五 j i 习多c 本文以薛荔籽为原材料，对其进行果胶的提取。通过化学分析手段、仪器分析技术及动 物模型建立，对薛荔籽果胶进行了理化性质及其功能特性的研究，为薛荔籽果胶在食品加工 和饮食健康领域提供理论依据。其研究的主要结论如下： l 、通过对薛荔籽果胶理化性质的测定发现：薛荔籽果胶纯度达8 7 5 3 ，酯化度为3 8 5 7 ， 常态下p h 值为3 5 6 ，矿物质中k 和c a 元素含量较高，属于酸性低酯果胶，具备商品果胶要 求；薛荔籽果胶的溶解度受到溶液p h 值和温度影响，随p h 值增大，温度升高，其溶解度缓 慢增加；薛荔籽果胶的稳定性在9 5 ( 2 随时间迅速降低；薛荔籽果胶的黏度与溶液p h 值、温度、 果胶浓度和钙离子浓度有关，既随p h 的增大而降低，随温度的升高先上升再下降，在3 0 1 2 时 达到最大，随果胶含量的增加而增加，随钙离子浓度的增加先增加后降低，当达到3 0 m g l 时 达到最大；薛荔籽果胶具备一定的吸油性和乳化性。 2 、本实验选择雌性s d 大鼠，分组进行双侧卵巢切除手术和伪切除手术，喂食相同饲料 4 周后，经检测对比发现：卵巢切除空白组大鼠的体重、采食量、血脂、肝重、肠重均显著高 于伪切除组；卵巢切除空白组大鼠的骨钙含量则显著低于伪切除组。说明卵巢切除造成大鼠 血脂代谢异常、体态改变和骨钙流失严重等症状，符合妇女更年期综合症的部分症状，证明 本实验成功建立了模拟更年期妇女的动物模型。 3 、通过对卵巢切除大鼠进行薛荔籽果胶喂食4 周，检测各项生理指标发现：( 1 ) 大鼠的 组织形态方面：剂量组对大鼠的体重、肝体、肠t $ 、骨重及采食量与空白组相比无显著性差 异，但存在一定的剂量正相关性；大鼠的肝体、小肠皮体和盲肠皮，体组不存在显著性差异； 高剂量组大鼠的盲肠皮表面积与空白组相比则显著增大。说明薛荔籽果胶在对卵巢切除大鼠 机体及组织器官重量方面没有明显的影响，但高剂量的果胶能增加盲肠皮表面积。( 2 ) 大鼠 的排便情况：中、低剂量组大鼠的排便量与空白组无显著性差异，高剂量组显著增加：从粪 便含水率来看，中、高剂量组与空白组存在显著性差异。说明荔籽果胶能有效提高大鼠的排 便量和含水率。( 3 ) 大鼠的血脂情况：血清t o 与剂量呈负相关性，其中高剂量组与空白组呈 显著性差异，而血清t c h 在剂量组与空白组间没有显著性差异；血清) l c 与剂量呈正相 两南大学硕七学位论文 关性，高剂量组与空白组呈显著性差异；血清l d l c 虽组间无显著性差异，但与剂量呈一定 负相关性；高剂量组的a i 值显著低于空白组。说明薛荔籽果胶能有效降低血清t g 浓度、a i 值和增高血清h d l - c 浓度，但对血清t c h 的改善没有作用并且对动脉粥样硬化起到一定的 预防作用，高剂量果胶效果较明显。( 4 ) 矿物质吸收方面及骨矿影响方面：剂量组大鼠对膳 食中钙、磷、锌元素的表观吸收率与空白组无显著性差异；高剂量组对铁元素的表观吸收率 显著高于空白组；对于镁元素的吸收，薛荔籽果胶则具有显著抑制作用。另外，剂量组对大 鼠小腿骨中钙和磷元素无显著影响。 4 、通过对薛荔籽果胶体内、外发酵实验发现：薛荔籽果胶在体内、外发酵情况相一致， 均是产生大量的短链脂肪酸，并以乙酸为主，其浓度与剂量呈正相关性：肠道内容物和发酵 液的p h 值均呈剂量性下降趋势；对大肠杆菌与乳酸菌的2 4 h 计数测定看出两种菌种均在4 h 1 2 h 间进行大量繁殖并与剂量呈正相关性。说明薛荔籽果胶具有良好的发酵性，能产生大量短 链脂肪酸并有利肠道菌群的繁殖。 关键词：果胶薛荔籽理化性质功能特性 摘要 s t u d i e so nt h ep h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e sa n d p h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n so ff i c u sp u m i l al s e e d sp e c t i n c a n d i d a t e ：f e n gy u a n y u a n a d v i s o r ：l i ux i o n g ，p h i ) a b s t r a c t f i c u sp u m i l al s e e d sa sl a wm a t e r i a l si nt h i ss t u d ya r ee x t r a c t e df o ri t s p e c t i l l t h e p h y s i c o e h e m i c a lp r o p e r t i e s a n dp h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n so ff i c u sp u m i l al s e e d sp e c t i nw a s r e s e a r c h e db yc h e m i c a lm e t h o d ，i n s t r u m e n ta n a l y s ea n da n i m a le x p e r i m e n tw h i c hp r o v i d e dt h e t h e o r e t i c a lb a s i st of o o dp r o c e s s i n ga n df o o dh e a l t h t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h er e s e a r c ha 陀a s f o l l o w s ： 1 、f i c u sp u m i l als e e d 脚e x t r a c t e d 蚵t h em e t h o do fa q u e o u s - e t h a n o lp r e c i p i t a t i o n v a c u u mf r e e z e - d r y i n g f i c u sp w n i l al s e e dt h r o u s ht h ed e t e r m i n a t i o no fp h y s i c a la n dc h e m i c a l p r o p e r t i e so fp e c t i nf o u n d ：f i c u sp 埘n i l al s e e dp u r i t yo f8 7 5 3 o fp e c t i n , d e g r e eo fe s t 嘶f i c a t i o n w a s3 8 5 7 ，n o r m a l , p h3 5 6 ，ka n dc ae l e m e n t si nm i n e r a l sw e r eh i g h e r , a sa c i dl o we s t e rp e c t i n , w i t hp e c t i np r o d u c tr e q u i r e m e n t s ；f i c u sp u m i l al s e e dp e c t i ns o l u b i l i t yb yp hv a l u ea n ds o l u t i o n t e m p e r a t u r e ，p hv a l u ei n c r e a s e sw i t hi n c r e a s i n gt e m p e r a t u r e ，t h es o l u b i l i t ym c 佗a s e ss l o w l y ；f i c u a p u m i l a 三辩e da t9 5 f o rt h es t a b i l i t yo fp e c t i nd e c r e a s e sr a p i d l yw i t ht i m e ；f i e u sp u m i l al s e e d p e c t i nv i s c o s i t ya n dp h ，t e m p e r a t u r e ，c o n c e n t r a t i o no fp e c t i na n dc a l c i u mi o nc o n c e n t r a t i o n , a n d b o t hd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo fp h , t e m p e r a t u r et h ei n c r c a s ei nf i r s ti n c r e a s e da n dt h e n d e c r e a s e dt or e a c ht h em a x i m u ma t3 0 w i t ht h ei n c r e a s eo fp e c t i nc o n t e n t , w i t ht h ei n c r e a s eo f c a l c i u mc o n c e n t r a t i o nf i r s ti n c r e a s e sa n dt h e nd e c r e a s e s ，w h e nr e a c h e d3 0 r a g | l ，m a x i m u m ；f c u s p u m al s e e dp e c t i nw i t hs o m eo f t h eo i la b s o r p t i o na n de m u l s i f i c a t i o n 2 、i nt h i ss m d f e m a l es dr a t sw e r eo v a r i e c t o m i z c dg r o u pa n dt h ep s e u d o - s u r g i c a lr e s e c t i o n f e dt h es a m ed i e tf o r4w e e k sa f t e rt h ed e t e c t i o no fc o n t r a s tw a sf o u n d ：t h ec o n 臼o lg r o u po f o v a d e c t o m i z e dr a t sb o d yw e i g h t , f e e di n t a k e ，b l o o dl i p i d s ，l i v e rw e i g h t , i n t e s t i n a lw e i g h tw e r e s i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h ep s e u d o - r e s e c t i o ng r o u p ；o v a r i e c t o m i z e dr a t sw i t hc a l c i u mc o n t e n ti nt h e c o n 仃o lg r o u pw a ss i g n i f i c a n t l yl o w e rt h a nt h ep s e u d o - r e s e c t i o ng r o u p d e s c r i p t i o no v a r i c c t o m i z o d r a t sc a u s e db ya b n o r m a ll i p i dm e t a b o l i s m ，b o d yc h a n g e sa n ds e v e r es y m p t o m ss u c ha sc a l c i u ml o s s , c o n s i s t e n tw i t hs o m es y m p t o m so fm e n o p a u s es y n d r o m e ，t h a tt h es u c c e s so ft h i se x p e r i m e n ts e t 叩 t os i m u l a t ea na n i m a lm o d e lo fm e n o p a u s a lw o l n e r l 3 、b yf i c us p w n g a 三o v a r i e c t o m i z e d 伯惦f e dp e c t i n s e e z t s4w e e k s , t e s t i n gv a r i o u s p h y s i o l o g i c a li n d i c a t o r s ：( 1 ) t h eo r g a n i z a t i o n a lp a t t e r n si nr a t a d o s eg r o u pt h eb o d yw e i g h t , l i v e r 两南大学硕十学位论文 量量量曼量曼曼量曼曼曼曼曼皇皇曼量曼曼曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼舅曼皇曼曼量曼曼皇曼量曼曼曼曼曼l 皇曼喜曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼鼍皇曼量曼曼曼曼曼曼量 b o d y , i n t e s t i n e b o d y , b o n ew e i g h ta n df e e di n t a k ec o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o lg r o u pn os i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e 。b u tt h e r ei sad o s eo fp o s i t i v ec o r r e l a t i o n ；r a tl i v e r | b o d y , s m a l li n t e s t i n es k i n b o d ya n d c e c u ms k i nlb o d yg r o u pn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e ；h i g h - d o s eg r o u pa n do v xc e c a ls k i ns u r f a c ea r e a c o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o lg r o u pw e r es i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d d e s c r i p t i o nf i c u sp u m i l al s e e d p e c t i n0 1 1r a tb o d ya n do r g a n sw e i g h th a dn os i g n i f i c a n te f f e c t , b u th i g hd o s ep e c a nc a ni n c r e a s es k i n s u r f a c ea r e ao ft h ec e c u m ( 2 ) r a t sd e f e c a t i o n t h el o wd o s eg r o u pt of i g h tr a tb o w e lv o l u m ew i t h t h ec o n t r o lg r o u pn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c ei nt h eh i l g hd o s eg r o u pw e r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t ；f r o m t h ew a t e rc o n t e n to fv i e w , t h el o wd o s eg r o u pa n db l a n kg r o u pw e r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t , h i g h - d o s eg r o u pv e r ys i g n i f i c a n td i f f e r e n c e d e s c r i p t i o nf i c u sp u m i l als e e dp e c t i nc a ni n c r e a s et h e a m o u n to f d e f e c a t i o ni nr a t sa n dw a t e tc o n t e n t ( 3 ) t h es i t u a t i o no fl i p i d si nr a t s t gv a l u e sa n dd o s e w e r en e g a t i v e l yc o r r e l a t e d , w i t ht h eh i g hd o s eg r o u pa n db l a n kg r o u pw e r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t , a n dt c hv a l u eo ft h ec h a n g ei nt h ed o s eg r o u pa n dc o n t r o lg r o u pt h e r ew a sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e ； h d l - ca n dt h ed o s eo fp o s i t i v ec o r r e l a t i o n , t h eh i g hd o s eg r o u ps i g n i f i c a n td i f f e r e n c e l d l - c ， a l t h o u g hn o ts i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t , b u tn e g a t i v e l yc o r r e l a t e dw i t ht h ed o s e d e s c r i p t i o n f i c u s p u m i l a 三s e e dp e c t i nc a nr e d u c es e r u mt r i g l y c e f i d ec o n c e n t r a t i o n s ，i n c r e a s e dh d l - cc o n c e n t r a t i o n , t h ei m p r o v e m e n to ft o t a lc h o l e s t e r o lh a sn oe f f e c t o nc o r o n a r yh e a r td i s e a s ea n da t h e r o s c l e r o si s p l a yap r e v e n t i v er o l e ，t h em o r eo b v i o u se f f e c t so fh i g hd o s e so fp e c t i n ( 4 ) m i n e r a la b s o r p t i o na n d b o n em i n e r a le f f e c t s d o s er a t so nd i e t a r yc a l c i u m ，p h o s p h o r u s ，z i n ca p p a r e n ta b s o r p t i o nr a t ew i t h t h ec o n t r o lg r o u pn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e ；h j i g hd o s eg r o u po na p p a r e mi r o na b s o r p t i o nw a s s i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h ec o n t r o lg r o u p ；f o rt h ea b s o r p t i o no fm a g n e s i u m ，f i c u sp u m i l a 上s e e d p e c t i nw a ss i g n i f i c a n t l yi n h i b i t e d i na d d i t i o n , t h ed o s eg r o u po ft h el o w e rl e go fr a t sh a dn o s i g n i f i c a n te f f e c to f c a l c i u ma n dp h o s p h o r u se l e m e n t s 4 、f i c u sp u m i l al s e e dp e c t i nb yi nv i v of e r m e n t a t i o nw a sf o u n d ：f i c u sp u m i l a s e e dp e c t i ni n v i v oa n di nv i t r of e r m e n t a t i o nl i n e ，a r eal a r g en u m b e ro fs h o r t - c h a i nf a t t ya c i dp r o d u c t i o n , a n d a c e t a t e - b a s e d , i t sc o n c e n t r a t i o nw a sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t ht h ed o s e ；i n t e s t i n a lc o n t e n t sa n dt h e p hv a l u eo ff e r m e n t a t i o nb r o t hs h o w e dad o s eo fd o w n w a r dt r e n d ；o nt h e2 4 ho fl a c t i ca c i db a c t e r i a c o u n t so fe c o l ia n dd e t e r m i n a t i o nt os e et w ok i n d so fb a c t e r i ai nt h e4 h 1 2 ha r ea m o n gt h el a r g e p o p u l a t i o na n dap o s i t i v ec o r r e l a t i o nw i t ht h ed o s e d e s c r i p t i o nf i c u sp u m i l al s e e dh a sg o o d f e r m e n t a t i o no fp e c t i n , t op r o d u c eal a r g en u m b e ro fs h o r t - c h a i nf a t t ya c i d sa n db e n e f i c i a li n t e s t i n a l f l o r ab r e e d i n g k e yw o r d s ：p e c t i n ) f i c u sp u m i l al ，p h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e s ； p h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n s 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 标注。 日 学位论文作者：签字日期：年月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生部可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 日 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月 e l 签字日期： 毒，例 m j 脾多月丫 第1 章文献综述 1 1 薛荔概述 薛荔( 胁p u m i l a ) 属桑科椿属，为常绿攀援或匍匐灌木类植物。其枝条有结果枝 和, j , r tr 枝两种，结果枝叶l o 人，小叶枝是攀缘树干或墙壁的枝条1 ”。薛荔原产丁我国和e 3 本， 以野生为主，在我国j j 泛分布于“东、广西、云南、贵州、四川、湖南、湖北、福建和台湾 等地。田各地叫法不同，故又称水馒头、冰耪果、于不留 亍、木莲等f i 。薛荔果实甚椭圆形， 内吉大量细小的棕色种子，种子表面附粘掖浸渍在水中会自发形成半透明状的凝腔，若添 加糖粪调味剂，便就是民间盛行的解暑食品，俗称冰粉或凉粉。 翳国逢椭盔 l 】1 薛荔的营养成分及功能特性研究 口 近年来，我国对薛荔的营养成分做了较多研究，发现薛荔瘦果、花粉、种皮、茎叶及藤 均含有丰富的营养物质。曼文珊等人对薛荔花被和种子分别进行了实验，发现花被中的果胶 音量高逃3 27 0 ，种子中的果胶含龟也有1 51 5 之多，远高于其他含果胶鼍高的植物果实。 花被中的总黄酮含量高达】5 1 4 ，种子中的蛋白质含量为l57 0 。脂肪含量高达3 0 1 3 ， 其中不饱和脂肪酸占8 31 ，具有重耍的生理意义h 】。是文珊等人测定了薛荔花柠的营养成份 结果表明，量白质含量高迭3 98 8 是目前国内外已报道的花粉蛋白质含晕最高的种类2 一， 是蜜涨植物花粉蛋白质含量均值的近2 倍。其氨基酸总量和必需氨基酸也高于蜜源植物花 粉”tk a t a j a m aj 等人研究了薛荔的摹和叶中的化学成分，分离得到2 种香豆素，1 0 种类黄酮 化合物和2 种耱甙类化台物。范明松等 对薜荔f 除果实部分干样) 的化学成分进行了研究， 分离得到1 6 种化音物【7 】。此外，薛荔藤内含内肌醇、芸香甙和b 谷甾酵等化台物【”。 本草记载，薜荔在我国的药用历史久远，其根、茎、n l 和种子均可入药，可祛风除温， 递衄活络解毒消肿，主治风湿痹痛、坐骨神经痛、污痢、水肿、闭经、产后瘀血艘痛、咽 喉肿撕、睾丸炎、漆疮、痈疮肿毒等”q 。药理研究显示，薜荔有抗菌、增强免疫、抗肿瘤、 抗诱导、抗炎镇痛、驱蛔虫等括性j 。据空军汉口医院肿瘤防治小组通过动物试验表明，薜 荔耔的水洗黏液对多种小白鼠移植性肿瘤的生眭有较明显的抑制作用”“。鄂少廷等人研究表 明，薛荔果多栝对化疗所致的免疫抑制现象有纠正作用，且对放疗和化疗后的骨髓有定的 保护作用”。吴文珊等人对薜荔的水提渣和乙醇提取液进行抻菌药敏试验。结果显示，薜荔 的水提液对大肠杆菌的抑菌效果明显：薜荔的乙醇提取液对枯草芽孢杆菌的抑苗效果较为显 两南大学硕士学位论文 著，对啤酒酵母、橘青霉和黑曲霉等真菌均无抑菌作用1 1 4 1 。唐翠娥等人对薛荔籽果胶进行抗 氧化实验，表明薛荔籽果胶对d p p h 和卵黄脂蛋白脂质过氧化具有较明显的清除和抑制作用， 而对0 2 和o h 的清除能力较低【1 5 l 。 1 1 2 薛荔籽果胶的提取及性质研究 我国人民自古就懂得利用薛荔的种子浸泡在水中，经洗撮制出胶体食用。薛荔籽胶的深 入认识最早是源于日本对薛荔的变种，即爱玉的研究。1 9 1 7 年高尾氏于首先分析出爱玉子的 成分；1 9 3 0 1 9 3 3 年三宅及大野氏于先以各种方法详细调查，判断爱玉子的凝胶黏性物质是 一种果胶；1 9 3 4 年大野及上吹越氏将冻料之黏性物以酒精沉淀法纯化，得纯白粉的爱玉子果 胶，分析其基本成分得半乳糖醛酸占9 0 3 3 ，甲氧基量为1 1 8 0 等1 1 6 】；早在1 9 8 9k o m a e 报 道将钝化酶后的薛荔籽用去离子水抽提，得到的产物主要是以q 1 , 4 糖苷键连接的d 半乳糖 醛酸残基的酸性多糖f 1 7 1 。k a w a b e ( 1 9 8 9 ) 等报道了以凝胶过滤法测定得薛荔籽胶的平均分子量 约为2 8 3 0 0 0 ，当抽提水温低7 5 c 时，随着温度的提高，其凝胶强度增大，之后相反【l s l 。姚茂 君( 1 9 9 9 ) 测得薛荔籽胶酯化度为4 0 8 2 ，属低酯果胶，灰分含量较高，以k 和c a 为主。 进行气相色谱法分析得出含薛荔籽胶含有鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳 糖等中性糖基，组成比较复杂，是一种杂聚糖：又以黏度法和高效凝胶色谱法测定了薛荔胶 的分子量，表明薛荔胶是一种分子量高达3 0 万左右的大分子多糖化合物，而一般商品果胶的 平均分子量约为十几万【1 9 j 。 对于薛荔籽果胶的提取，目前的研究不多，主要方法是水提乙醇沉淀法，可以得到质量 较好的薛荔籽果胶【”】。 一 薛荔籽胶能够在常温下自发形成凝胶，这是其他天然食品胶不具备的。颜文斌( 2 0 0 0 ) 报道 薛荔籽胶的酯化度为4 0 8 ，属于低酯果胶，固其通过“蛋合”机制形成凝胶，同时还对果胶 凝胶特性及主要影响因子进行了研究，结果表明，在酸性条件p h 妈5 以下易形成凝胶，在 p h 6 0 时形成溶液；温度对凝胶也有较大影响，在超过4 5 c 贝u 不容易成胶；钙离子对成胶性 其到关键作用；同时利用f l a a k e 黏度计测定了不同温度、浓度和p h 值下，薛荔胶溶液的表 观黏度，确定了薛荔果胶属假塑性流体f 2 0 】。唐翠娥等人对薛荔籽胶在不同影响因素下的流变 学性质进行了详细研究，研究表明，薛荔籽果胶对c a 2 + 和酸度有将大的敏感性，物理处理方 法会对流变性造成较大影响。另外与柑橘、苹果等商品果胶相比较时发现，薛荔果胶黏度最 大并具有正触变性【1 5 1 。 1 1 3 薛荔的开发利用现状 目前，我国对薛荔的利用主要是将其籽制成冰粉，加入米醋和红糖后，味甜爽口，具有 有清凉解署、减肥利尿的作用。然而因薛荔以野生为主，分布相当零散，市场上还没有由薛 荔籽或薛荔果皮提取得到的果胶粉产品，对此资源的开发利用尚处于实验研究阶段。康德灿 等人以杏鲍菇菌丝提取液、薜荔汁液和白砂糖等配比，制成了复合型保健饮料，其产品性能 2 第1 荦文献综述 | 曼皇曼曼曼量曼曼曼量曼曼曼量曼曼曼曼量曼鼍曼量曼量曼曼置曼皇皇。i i i i ； 。 ； 一一i 鼍曼皇量寡皇量皇曼皇皇! 曼曼量曼量舅舅 稳定，酸甜爽口，对人体安全可靠【2 1 1 。彭凌将3 0 薜荔浸提液作为饮料稳定剂，研制了薜荔 籽保健饮料 2 2 1 。彭凌等人在薜荔提取液中加入卡拉胶和琼脂的复合稳定剂等，制作成果冻的 口感、风味和品质均较好田l 。薜荔瘦果中脂肪含量极低，因而是制作低脂食品的理想原料。此 外，薛荔的藤蔓适宜编织和造纸，果皮的乳汁可制取橡胶【2 4 1 ，可见对薜荔开发利用的潜力巨 大。 1 2 果胶概述 果胶来源于希腊语“p c c t o s ”一词，意思为凝乳果胶，它最初是由法国化学家b r a c o n n o t 在1 8 2 4 年从胡萝卜肉中提取出来的【2 5 1 。果胶属于异性分支多糖刚，代表高等植物初级细胞壁 和相邻细胞间紧密结合的一组多糖，也代表从植物材料制备的一群复杂胶状多聚体。在植物 中，果胶存在于相邻细胞壁的中胶层，主要的作用是连接细胞形成整体，同时又是病原微生 物的天然屏障。在根、茎、叶及果实中，属果实中果胶含量最高。 目前，我国商品果胶主要是从柑橘皮和苹果渣中提取得到。其中苹果渣中约含1 0 1 5 ( 干基) 的果胶 2 r j ，柑橘皮中则含有2 0 , - - 一3 0 ( 干基) 的果胶口引。其它原料，如芒果皮、 甜菜渣、向日葵盘以及仙人掌等也是人们考虑用来制取商品果胶的对象。 1 2 1 果胶的结构与分类 果胶是一种线性的多糖聚合物，含有数百至千个脱水半乳糖醛酸残基，由q ( 1 ，4 ) 糖苷 键共同键合在一起。果胶的分子结构如图1 1 。此外还有各种中性糖，主要是鼠李糖、阿拉伯 糖和半乳糖，非糖成分如甲醇、乙酸和阿魏酸等也会和果胶多糖结合在一起陬3 0 。通常果胶 以三种形态存在：原果胶、果胶酯酸和果胶酸。三者主要差别在于甲氧基含量的不同。纯果 胶酸是由d 半乳糖醛酸通过a 1 , 4 糖苷键结合而成的高分子化合物，基本不含甲氧基，是果 胶酯酸和原果胶的基本构成骨架，且无粘性，溶于水；果胶酯酸是含有甲氧基的果胶酸，通 常以复杂的方式连接多聚鼠李、多聚半乳糖醛酸。果胶酯酸有粘性，可溶于水，水解得到果 胶酸；原果胶存在于不成熟的果蔬中，它是果胶酯酸与纤维和半纤维素结合在一起形成的高 分子化合物，不溶于水【3 l l 。 根据其甲酯化的程度分成两大类：一类是高酯果胶即高甲氧基果胶( a m p ) ，甲氧基含量 7 ，酯化度 5 0 ；另一类是低酯果胶即低甲氧基果胶( l m p ) ，甲氧基含量 7 ，酯化度 5 0 。果胶根据其存在状态可分为果胶液和果胶粉两种1 3 2 1 。 两南大学硕 学位论文 o hc 0 0 h o h 。寸。母 1 2 2 果胶的理化性质 0 k 母。母。对 9 c o o c n i f 岫 图1 - 1 果胶分子的一级结构 r i g 1 - 1p r i m a r ym o l e c u l a rs t r u c t u r eo fp e c t i n 1 2 2 1 果胶的溶解性 纯果胶是一种白色或淡黄色的粉末，略有特异气味。几乎可以完全溶于水中，并形成带 负电荷的黏性胶体溶液，但不溶于乙醇等有机溶剂3 3 1 。一般认为，果胶及果胶酸在水中的溶 解度与自身的分子结构有关：一是随链的增长而降低；二是随酯化程度的增大而升高【3 4 j 。其 原因可能是，果胶物质的分子不是以直线形存在，而是多呈折叠形式，极易形成分子内氢键； 而酯化程度较高时，分子内氢键相对减弱，因此溶解度有一定的增加。另外影响果胶溶解度 的主要因素还有溶液的p h 值，离子强度和温度。前两者影响果胶分子氢键及带电基团作用力， 后者影响果胶颗粒在水中的分散度，从而影响其溶解性。 1 2 2 2 果胶的稳定性 果胶水溶液一般呈酸性，且p h 在2 5 4 5 范围内高酯果胶较为稳定。当p h 大于4 5 时， 高酯果胶的半乳糖醛酸主链随着糖苷键的酯化羧基的断裂而解聚，而低酯果胶在高p h 值时相 对稳定。果胶分子结构对热相当稳定，在p h 3 5 时，果胶分子只有在高温下才发生链解聚。相 同p h 值的溶液中在加入糖均匀溶解后，有助于改善果胶的热稳定性【3 5 j 。 1 2 2 3 果胶的凝胶性 凝胶性是果胶最重要的理化性质，果胶最主要的用途就是在酸性条件下做凝胶剂。果胶 的凝胶机理随甲基含量的不同而不同，按果胶中甲氧基含量差异将果胶物质形成的凝胶分为 高甲氧基型凝胶与低甲氧基型凝胶1 3 6 1 。 高甲氧基果胶( h m p ) 凝胶的条件是低p h 值和高糖浓度。通常随甲氧基含量增多，凝胶 能力增强。这是因为在低p h 值可阻止羧基离解，使高度水合作用和带电的羧基转变为不带电 荷的分子，从而使其分子间的斥力减小，分子的水合作用降低，结果有利于分子之间的结合 和三维网络结构的形成。高蔗糖浓度使水分子被争夺，致使中性果胶分子溶剂化程度大大降 低，有利于形成分子间氢键和凝胶。 低甲氧基果胶( l m p ) 属于离子结合型凝胶，这类果胶中甲氧基含量在7 左右，即使糖酸 4 第1 章文献综述 比例再适宜，也不能形成凝胶。凝胶的必备条件是有二价金属离子的存在。如与钙离子结合 后就能形成所谓的“蛋箱”结构。如钙离子偏低，则凝胶强度不足，如钙离子偏高，则凝胶 体就不能细腻、光滑而显得粗糙。虽然低甲氧基果胶不添加糖也能形成凝胶，但加入1 0 2 0 的蔗糖可明显改善凝胶的质地。低酯果胶的凝胶速度与高酯果胶相反，酯化度愈低，凝结 速度愈快。这类果胶的凝胶能力受酯化度的影响大于分子量的影响i 3 7 1 。 1 2 2 4 果胶的黏度 果胶溶于水后形成黏稠的果胶溶液，其黏性与分子量、酯化度、p h 、电解质的存在有关。 一般而言，果胶分子量越大，水溶液的黏度就越高，链越长，黏度越大，而酯化度越高，黏 度越低。p h 越低，黏度越低，在p h = 2 4 以下时黏度没有什么变化，p h = 6 0 左右黏度最高， p h 高于6 0 果胶分子开始分解，黏度降低1 3 3 1 。 1 2 3 果胶的功能性质 果胶的生理功能与其理化性质有密切的联系，并且是由其化学组成决定的。对于不同原 料、不同加工方式提取的果胶，由于内部化学组成、结构和物化性质的差异，在对机体的作 用和影响方面也有所不同，其主要的生理功能如下： 1 2 3 1 果胶对血糖的影响 很多研究表明，摄入一定剂量的果胶可以延缓食后血糖和胰岛素浓度的升高【3 1 1 。这可 能是因为果胶的高黏度可使小肠内容物的黏度增加，在肠内形成胶基层，并使肠粘膜非搅动 层厚度增加，使葡萄糖由肠腔进入肠上皮细胞吸收表面速度下降，从而葡萄糖吸收率下降。 o us 等人通过体外试验结果阐述了膳食纤维降低餐后血糖的三种机理：一是增加小肠液黏度 抑制葡萄糖的扩散；二是束缚葡萄糖，从而降低其在小肠中的浓度：三是通过包裹淀粉和a 淀粉酶，进而抑制淀粉酶发挥作用【4 2 1 。也有观点认为，果胶在肠内被发酵产生的短链脂肪酸 具有调节激素的作用。 1 2 3 2 果胶对胆固醇、血脂的影响 k e y 等人早在1 9 6 1 年就通过人体实验发现果胶具有降低血清胆固醇的作用【4 3 】。 g a r e i a - d i e zf 等人用果胶喂食w i s t a r 大鼠四周，发现血清和肝脏胆固醇浓度均降低，粪便中 的胆汁酸分泌量有所增加，肝中7 q 羟化酶活性和h m g - g o a 还原酶活性增加 4 4 1 。t e i p s t r a 等入在研究不同黏度的果胶对胆固醇影响中，发现高黏度果胶较低黏度果胶具有较大程度降 低胆固醇作用，粪中胆汁酸和中性固醇浓度高，血浆胆固醇酯转移酶活性明显降低，提示黏 度可能是其决定因素1 4 5 1 。目前普遍认为，果胶的降胆固醇机制可能为：果胶能够吸附肠腔 内的胆汁酸，减少胆汁酸的重吸收，阻断胆汁酸的肝肠循环。黏性果胶在小肠内形成的胶 基层能延缓胆固醇从肠腔扩散到黏膜的速度，同时果胶还可能将胆固醇包裹在其分子内，导 致膳食中胆固醇吸收率下降。果胶几乎能被大肠中的细菌全部发酵降解，其降解产物短链 脂肪酸被认为具有影响胆固醇和胆汁酸吸收代谢的作用。 5 两南大学硕十学位论文 1 2 3 3 果胶对矿物质吸收的影响 关于果胶对矿物质吸收影响的报道说法不一。k i mm 等人在体内、体外试验中，以四种 不同分子量，不同酯化度的果胶对铁离子溶解性进行了研究，发现果胶对铁离子的溶解度和 吸收程度并未降低，后又以含铁离子的水溶液喂食成长中的大鼠，发现分子量低，酯化度高 的果胶可以促进铁的吸收阁。而b o s s c h e r 等人在研究中却发现，高酯果胶除降低钙的利用率 外，与低酯果胶相比，更能降低铁的利用率w q 。t r i n i d a d 等认为果胶能结合钙离子，导致其在 小肠吸收的降低，但果胶发酵后，结合的钙可以被动物利用1 4 8 1 。e l - z o g h b im 等人用酯化度不 同的果胶喂饲白化病大鼠6 周后，发现果胶能够降低血清中单价矿物质的含量，而且低酯果 胶可以促进二价矿物质的吸收，并能够降低血清中铅和铬的含量【4 9 】。有学者对4 0 6 9 岁每日 摄入1 5 克高酯果胶持续3 个月的人进行研究，发现高酯果胶对血清中钠、钾、氯化物、离子 钙、离子镁、总镁以及微量元素( 铁、铜) 无影响。 关于膳食纤维对矿物质和微量元素吸收利用的影响，不同的实验、不同的元素、不同的 纤维有不同的影响。从最近年所作的研究来看，膳食纤维对于矿物质吸收的作用主要依赖于： 纤维的性质；纤维的量：相关物质如植酸的存在；( 4 ) 相关矿物质的动态平衡。 1 2 3 4 果胶对肠道的影响 果胶做为水溶性膳食纤维不被人体直接消化吸收，但容易被肠道菌群利用，产生短链脂 肪酸并有利肠道菌群的繁殖。n o a c k j 等人用果胶喂食大鼠一段时间后，发现在大鼠盲肠中可 产生尸胺，并且腐胺的浓度增加，其肠道内总菌数、多形杆菌属、梭菌属、肠菌属的细菌数 目都较高，同时大鼠消化道内容物中总厌氧菌属及类杆菌属细菌数量较多，盲肠和粪便中的 短链脂肪酸浓度较大【矧。另外，研究发现，摄入果胶会对肠道形态发生改变，会引起小肠绒 毛和隐窝深度的增加，回肠和中结肠的粘膜肌肉区增加1 5 ，这可能是由于果胶发酵产生短链 脂肪酸促进了肠道的代偿性生长。 1 2 4 果胶的应用 果胶是一种耐酸亲水性胶体，主要用途是作为酸性食品的胶凝剂，其次用做增稠剂和稳 定剂。据美国化工医药信息刊物的报道，2 0 0 4 年全球生产的果胶中用做牛奶、酸奶增稠剂的 约占2 4 ；其次，食品、饮料业用量约占果胶产量的6 4 ，医药和其它用途合计占果胶产量 的1 2 。随着功能性多糖的开发研究，果胶作为水溶性膳食纤维，越来越受到研究与加工行 业的重视。由于果胶是一种完全无毒无害的天然物质，f a o w h o 食品添加剂委员会推荐果胶 为不受添加量限制的安全食品添加剂，因此果胶在食品行业的应用具有广阔的市场前景。此 外，在其他领域如纺织工业、制药工业、木材工业等行业果胶也有广泛的应用。 1 3 更年期综合症的研究现状 国际绝经会( h m s ) 将更年期( c l i m