提取液pH对黄秋葵多糖理化性质和功能特性影响研究

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黄秋葵(Abelmoschus esculentus L.)是锦葵科秋葵属一年生草本植物,在全国各地均有种植,资源较为丰富。据报道,黄秋葵嫩果部分含有丰富的多糖物质,且其多糖成分不仅可以作为一种天然的乳化剂、增稠剂和脂肪替代剂被应用于食品和化妆品行业中,还具有降血糖、抗氧化和免疫调节等生物活性。因此,黄秋葵多糖作为一种潜在的天然功能性成分已引起了国内外的广泛关注。不同提取条件下制备的多糖往往能表现出不同的理化性质,进而影响其功能特性。多糖的提取方法众多,但每种提取方法中使用的提取液都具有其特定的pH,这表明提取液pH在多糖的提取过程中起着关键作用。目前,关于黄秋葵多糖的研究主要集中在对不同提取方法获得的黄秋葵多糖理化性质的表征,尽管如此,关于提取液pH对黄秋葵多糖理化性质和功能特性影响的研究却很少。本文采用不同pH(2.0、4.0、5.7、8.0、10.0和12.0)提取液提取得到6种黄秋葵多糖,测定了黄秋葵多糖的理化性质、流变学特性、凝胶特性和抗氧化活性,并探究了黄秋葵多糖理化性质和功能特性之间的相关性。主要实验结果如下:1.六种黄秋葵多糖的得率、蛋白质含量、总糖含量、乙酰基含量和酯化度分别为7.68-20.15%、1.38-3.79%、67.86-88.77%、1.08-5.71%和56.42-73.85%。单糖组成分析表明六种黄秋葵多糖都具有鼠李半乳糖醛酸聚糖I(RG-I)型果胶类多糖结构,并且六种黄秋葵多糖都主要由半乳糖、半乳糖醛酸、鼠李糖、葡萄糖和阿拉伯糖等单糖组成。提取液pH影响黄秋葵多糖的单糖摩尔比,并且酸提多糖RG-I主链上的侧链长度大于碱提多糖RG-I主链上的侧链长度。另外,在酸性提取条件下,黄秋葵多糖的分子量随着提取液pH的增加而增加,而当提取液pH升高至碱性范围时,分子量显著降低。傅里叶红外光谱表明六种黄秋葵多糖均呈现出糖类的特征吸收峰,并且随着提取液pH的增加,黄秋葵多糖在1720-1740 cm-1之间的酯基特征吸收峰强度逐渐降低,这一结果与多糖的酯化度和半乳糖醛酸含量的变化相一致。2.六种黄秋葵多糖的流变学特性存在一定差异。在0.1-100 s-1的剪切速率范围内,六种黄秋葵多糖溶液均表现为假塑性流体,且酸性提取条件下得到的多糖其黏度高于碱性提取条件下得到的多糖。黄秋葵多糖溶液的黏度随着其质量浓度的增加而增加,随着体系温度的升高而降低。并且六种黄秋葵多糖溶液均能形成触变环,表明具有一定的触变性。另外,由于化学成分和大分子特性的差异,六种黄秋葵多糖表现出不同的粘弹性行为。其中,在提取液pH 5.7下得到的多糖,其粘弹性行为更接近于弱凝胶。3.六种黄秋葵多糖具有不同的抗氧化活性。其中在碱性提取条件下得到的多糖比在酸性提取条件下得到的多糖具有更好的DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力和铁离子还原能力。与其它黄秋葵多糖相比,在提取液pH 12.0下得到的黄秋葵多糖具有最高的抗氧化能力。4.六种黄秋葵多糖与κ-卡拉胶复配体系的凝胶特性研究表明,黄秋葵多糖可以影响复配体系中水的流动性。相比于纯κ-卡拉胶凝胶,复配体系的凝胶形成速率更快,并且在提取液pH 5.7下得到的黄秋葵多糖与κ-卡拉胶的复配体系具有最高的持水性、凝胶点温度和溶胶点温度。5.相关性分析表明,黄秋葵多糖的功能特性受其理化性质的影响。其中,黄秋葵多糖的流变学特性主要与其分子量相关,黄秋葵多糖的凝胶特性主要与其分子量、酯化度和乙酰基含量相关,而黄秋葵多糖的抗氧化活性则与其蛋白质含量、酯化度和半乳糖醛酸含量相关。综上所述,本文研究有助于开拓黄秋葵多糖在食品工业上的应用,并为制备具有特定化学性质和功能特性的多糖提供理论基础,同时为其它多糖的研究提供一定的指导和借鉴作用。
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