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百香果(Passiflora edulia Sims.)是全球最常见的食用水果之一,属于西番莲科(Passiloraceae)、西番莲属(Passiflora)多年生常绿攀缘性藤本植物,一年可采收多次,因此,逐渐成为我国南方农民增收的致富果,但随着全球种植百香果面积的增大和产量的增加,除鲜食外,加工主要以果肉为原料生产饮料为主,果皮利用少或仅开发作为果脯,而百香果果皮占全果重量的60%左右,因百香果果皮含水量高,导致贮藏困难、易变质腐烂,污染环境。为提高百香果废弃皮渣的综合利用率,本课题拟从百香果果皮中提取果胶,比较传统酸法(Conventional Acid Extraction,CAE)和超声波辅助酸法(Ultosound-assisted Acid Extraction,UAAE)提取百香果果皮果胶(Passion Fruit Peel Pectin,PFPP)得率,并对其进行理化性质的研究,利用其制备可食用性PFPP膜,同时研究PFPP膜对草莓贮藏保鲜期间理化指标的影响,主要的研究结果如下:1.PFPP提取工艺比较研究(1)CAE:通过单因素试验研究了pH、料液比、提取时间和提取温度4因素对PFPP提取效果的影响,影响大小依次为:pH>料液比>提取温度>提取时间,再利用响应面优化试验设计,得到CAE提取PFPP的最佳工艺参数为:pH 2.0,料液比1:30 g/mL,提取时间6 h,提取温度88℃,PFPP提取得率为8.68%。(2)UAAE:通过单因素试验研究了pH、料液比、超声时间、超声功率和超声温度5因素对PFPP提取效果的影响,综合单因素试验结果,选择pH、超声时间、超声功率和超声温度为主要考察因素,4因素影响大小依次为:pH>超声温度>超声功率>超声时间,再利用响应面优化试验设计,得到UAAE提取PFPP的最佳工艺参数为:pH 2.0,超声时间70 min,超声功率210 W,超声温度45℃,PFPP提取得率为14.78%,显著高于CAE法。2.PFPP理化性质研究(1)两种提取方法得到的PFPP理化性质共同点:CAE提取与UAAE提取的PFPP总色差值ΔE分别为29.54、19.25,均为红色;酯化度(DE)分别为68.90%、67.15%,均>50%属于高酯果胶;干燥失重分别为6.21%、4.51%;灰分含量均为0.02%;酸不溶物分别为0.67%、0.43%;以上指标均符合国家标准;CAE与UAAE提取所得的PFPP均以Gal-UA(半乳糖醛酸)为主要糖组分,含量分别为74.76%与68.94%,其他糖组分含量排序分别为Rha(鼠李糖)>Glc(葡萄糖)>Ara(阿拉伯糖)>Gal(半乳糖)>Xyl(木糖)>Fuc(盐藻糖)>Man(甘露糖)>Glc-UA(葡萄糖醛酸)与Glc>Rha>Gal>Ara>Xyl>Fuc>Man>Glc-UA;两种提取方法所得PFPP中均不含Fru(果糖)、Rib(核糖)、Man-UA(甘露糖醛酸)。(2)两种提取方法得到的PFPP理化性质不同点:CAE提取所得的PFPP颜色总体偏红,而UAAE提取所得的PFPP颜色略淡于CAE;相比于CAE,UAAE提取的PFPP酯化度和干燥失重、酸不溶物含量分别减少了1.75和1.70、0.24个百分点,对灰分含量无明显影响;CAE提取的PFPP相对分子量为166.143 kDa,UAAE提取的PFPP相对分子量显著下降,为117.263 kDa,可见超声波处理会降解果胶;根据扫描电镜结果可知,CAE提取所得PFPP形状不规则,表面凹凸不平,UAAE所得PFPP表面规则平整,组织结构呈光滑片状,可见CAE提取对PFPP果胶形态有一定的破坏。(3)两种提取方法得到的PFPP抗氧化活性差异:CAE和UAAE提取的PFPP均具有较好的抗氧化活性,CAE提取的PFPP对DPPH·、·OH和O2-·清除能力分别为46.37%、58.37%和45.25%,UAAE提取的PFPP对DPPH·、·OH和O2-·清除能力均得到显著提高,分别为60.96%、80.16%和59.13%,其中对果胶清除·OH能力增强效果较为显著,增加了21.79个百分点。3.PFPP可食膜制备工艺的优化以单因素试验为基础,将9组正交优化试验设计结果进行主成分分析,得PFPP可食膜性能综合评价得分的数学模型为:S=0.227P1+0.234P2+0.267P3+0.272P4,按照极差R的大小确定各因素主次顺序为干燥温度>CMC质量浓度>PVA质量浓度;根据正交试验组结果可得A2B2C1组合得分最高,而比较k值则可得出A2B3C1组合最优,经验证试验可得,A2B2C1组评分结果最佳,因此,综合单因素试验结果,确定PFPP膜最佳制膜工艺条件为PFPP质量浓度0.2%、CMC质量浓度0.2%、PVA质量浓度1.0%、干燥温度40℃、干燥时间4 h,此时膜的TS为18.92 Mpa、EAB为177.32%、透光率为67.47%、WVPR为0.91×10-4,综合评分为64.05,且生产1 t可食膜液所需成本为2589.80元,即2.59元/kg,成本低廉。4.PFPP可食膜对草莓保鲜效果研究(1)21℃与4℃贮藏条件下,PFPP可食膜均能有效延长新鲜草莓保鲜时间。(2)21℃条件下贮藏8 d,CK空白组草莓失重率60.38%,PFPP可食膜组低至39.78%,较CK组减少了20.6个百分点;CK组草莓贮藏2 d后表面开始生长霉菌腐烂,而PFPP可食膜组贮藏6 d后仅内部些许腐烂,直至贮藏结束也没有生长霉菌,可见PFPP可食膜可有效抑制草莓霉菌生长。贮藏结束时PFPP可食膜腐烂率为85.71%,较CK组95.24减少了9.53个百分点,可溶性固形物、可滴定酸、Vc含量分别为12.7%、0.55%、45.72 mg/100g,较CK组11.15%、0.12%、24.58 mg/100g保持较好,可见PFPP可食膜在21℃条件下可有效延缓草莓品质下降;食品级保鲜膜PE组前期虽可维持草莓品质,但易给霉菌提供生长环境,使其腐烂变质,且PE膜不易降解,不利于环保;自提柚皮果胶可食膜GPF组、市售果胶可食膜BP组虽同为果胶膜组,但贮藏结束时,其可溶性固形物、可滴定酸、Vc含量均低于PFPP可食膜组。(3)4℃贮藏25 d,CK组草莓失重率74.91%,PFPP可食膜组仅为47.84%,较CK组减少了27.07个百分点;贮藏10 d时,CK组草莓开始因失水表面出现皱缩,贮藏15 d时,PE膜组、PE-PFPPL组(将草莓浸入PFPP膜液中30 s后取出晾干,覆盖PE膜)开始腐烂,此时PFPP可食膜组同GPF可食膜组、BP可食膜组仅因少量失水失去光泽;在25 d贮藏结束时,PFPP可食膜组草莓可溶性固形物、可滴定酸、Vc含量在七组处理中均为最大值,分别为14.80%、0.65%和51.65 mg/100g。