柑橘纤维的制备及其乳化性能研究

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柑橘皮是柑橘加工产业的副产品,是优质的膳食纤维来源,其膳食纤维具有优异的理化性质和生理功能。我国大部分柑橘皮未得到有效的利用,因此探究一种从柑橘皮中制取高品质膳食纤维的简便方法具有重要的意义。本研究以柑橘皮为原料,采用碱性过氧化氢处理和高速剪切处理制备了富含果胶的膳食纤维AHP-CF(Alkaline hydrogen peroxide treated citrus fiber)和H-CF(Homogenized citrus fiber),对其组成成分、结构、理化性质和微观形貌进行了系统分析,并将其与橙皮原粉和商品柑橘纤维FS(Fiberstar)进行对比。进一步研究了其在乳液中的应用,分析了不同条件下稳定乳液的能力和机制,为AHP-CF和H-CF应用于乳液提供理论基础。研究结果如下:(1)通过单因素实验,得出AHP-CF的最优制备条件为:反应时间3 h、反应温度50℃、H2O2体积分数1.0%,料液比1:20,1mol/L Na OH溶液用量2 m L,此条件下AHP-CF的得率为67.79%,持水性为21.32 g/g;H-CF的最优制备条件为:剪切时间9 min、料液比1:25、剪切转速6000 r/min、p H 7.0,此条件下H-CF的得率为59.81%,持水性为18.26 g/g,膨胀性为24.65 m L/g。说明采用这两种方法均能够获得得率较高、水合能力较好的柑橘纤维。(2)通过基本成分、理化性质测定对AHP-CF和H-CF的性能进行对比,结果表明碱性过氧化氢处理和高速剪切处理均能获得果胶含量较高的柑橘纤维,并使柑橘纤维的总膳食纤维、可溶性膳食纤维、半纤维素含量提高。两种处理均能显著提高柑橘纤维的理化性质,其中AHP-CF的持水性、膨胀性、阳离子交换能力最佳。两种处理方式对持油性的影响不大,但可显著提高柑橘纤维的Zeta-电位绝对值。(3)通过傅里叶红外光谱、热重分析、X射线衍射、扫描电镜等表征手段对AHP-CF、H-CF的结构和微观形貌进行分析。结果表明,两种处理方式均不会改变柑橘纤维的基本化学结构,但红外吸收特征带存在差异。橙皮原粉、AHP-CF、H-CF和FS的结晶度分别为33.35、35.63、29.50和28.29%,热稳定性大小为:AHP-CF>橙皮原粉>H-CF>FS。AHP-CF呈现出较多的褶皱,而H-CF表面有较多的孔洞和裂痕;FS则呈现出更为规则的条状。两种处理方式都能使纤维素中的氢键暴露,促进果胶通过氢键与纤维素微纤维连接,形成更稳定的网络结构,使柑橘纤维的物理性能提高。(4)利用AHP-CF、H-CF构建了稳定性较好的水包油型乳液。以乳液的平均粒径、Zeta-电位、储藏稳定性为指标,研究AHP-CF、H-CF在不同条件下稳定乳液的能力。发现高速剪切制备乳液时,在柑橘纤维含量大于3.0%、油相质量分数为30%、p H为4.0的条件下所制备的乳液具有较好的稳定性;高压均质制备乳液时,在柑橘纤维含量大于2.0%、均质压力为40 MPa的条件下所制备的乳液具有较好的稳定性;乳液的稳定性随着柑橘纤维含量的增大而变高,随着油相质量分数的减小而变高,在酸性较强的条件下乳液的稳定较差,适当增大均质压力有利于提高乳液的稳定性。流变特性测定结果表明,柑橘纤维稳定的乳液具有凝胶的性质,AHP-CF、H-CF和FS稳定的乳液具有较好的热稳定性和冷冻回复性,三者主要通过形成凝胶网络结构以及增大空间位阻来稳定乳液。
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