【摘 要】
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咖啡作为世界三大饮料之一,需求量正在逐年上升,咖啡果皮作为咖啡加工过程中产生的副产物,产量也随之增加。咖啡果皮中膳食纤维含量达70%左右,目前咖啡果皮大多数被直接丢弃,不仅浪费资源,还会污染环境,因此提高咖啡果皮利用价值很有必要。本文针对湿法加工副产物咖啡果皮的可溶性膳食纤维(CPSDF)展开研究,选取绿色的物理改性法超声改性,使其更好的发挥生理功能,提高了咖啡果皮的价值。具体研究内容及结果如下:
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咖啡作为世界三大饮料之一,需求量正在逐年上升,咖啡果皮作为咖啡加工过程中产生的副产物,产量也随之增加。咖啡果皮中膳食纤维含量达70%左右,目前咖啡果皮大多数被直接丢弃,不仅浪费资源,还会污染环境,因此提高咖啡果皮利用价值很有必要。本文针对湿法加工副产物咖啡果皮的可溶性膳食纤维(CPSDF)展开研究,选取绿色的物理改性法超声改性,使其更好的发挥生理功能,提高了咖啡果皮的价值。具体研究内容及结果如下:(1)以传统水提法提取的CPSDF,大豆、燕麦、菊粉、大枣、芹菜可溶性膳食纤维为原料,对比了六种SDF的粒径、单糖组成、结构特性、理化性质、功能特性的差异。结果表明:CPSDF粒径分布较宽,均一性于其余五种可溶性膳食纤维较差,但其单糖组成较为丰富,共检出10种单糖;结构特性表明不同来源可溶性膳食纤维具有相似的光谱分布,但形态结构略有不同。SDF的持油性为2.18±0.03 mg/g,与其余五种可溶性膳食纤维无显著差异;溶解性为90.9%,低于其余五种可溶性膳食纤维样品;在功能特性中,咖啡果皮可溶性膳食纤维表现出优异的亚硝酸盐吸附能力,吸附量为7.93 mg/g,显著高于其余五种样品。(2)以传统方法提取的CPSDF为原料,分别采用100 W、200W、300 W、400 W和500 W的超声功率对其进行改性,对比改性前后CPSDF的结构特性、理化特性、功能特性与抗氧化性间的差异。结果表明:超声可显著减小CPSDF的粒径范围,且粒径分布趋于均匀;从结构上看,不同功率对单糖类型影响不显著,均表现出多糖的特征吸收峰,但超声破坏了 CPSDF的无定形区,结晶度发生改变,热稳定性降低;超声可显著提高CPSDF的持水、持油和溶解度,其中最高持水功率为300 W(8.92±1.57 g/g);超声对CPSDF的功能特性也有一定的积极作用,对葡萄糖、亚硝酸盐的吸附能力都显著提高;但对抗氧化能力影响较小,需要进一步的研究。(3)以不同超声功率改性的CPSDF为原料,分别提取结合态和游离态两种形式多酚类化合物,测定超声改性对CPSDF中酚类化合物组成与含量的影响,对比其抗氧化能力、α-淀粉酶抑制作用与α-葡萄糖苷酶抑制作用的差异。发现CPSDF中含量结合态酚类含量显著高于游离态,结合态多酚占总酚含量的79%,且超声改性后CPSDF中游离酚与结合酚的总酚与总黄酮含量呈现先增加后减小的趋势,在功率为200 W时,总酚、总黄酮含量达到最高(296.8 mg GAE/100 g、1681.5 mg GAE/100 g)。游离态多酚与结合态多酚中酚类化合物的组成及含量也存在显著差异,且通过相关性分析可知,各个酚类化合物对抗氧化性、α-葡萄糖苷酶抑制作用的贡献程度不同,通过各个酚类化合物的共同作用才能更好的发挥功能特性。(4)通过LC-MS/MS的代谢组学方法,对不同超声功率处理CPSDF中的结合态多酚代谢物的动态变化进行了研究,共检测出398种代谢物,其中酚酸及黄酮类物质占比可达到92.97%。聚类分析、正交偏最小二乘判别分析表明U1与U2,U3与U4的组间差异比较小,其余各组的组间差异较大。通过筛选差异显著代谢物可知U4与U5差异表达显著的代谢物总数量最多,表明超声可以通过破坏细胞壁,促进植物基质中内容物的释放,但也会破坏部分已经释放的物质。首次采用代谢组学分析超声改性中多酚物质的变化,因此如何从大量代谢物结果中分析出调控多酚类等物质的因素以及它们的形成途径是我们需要进一步加强的工作。
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