柑橘果胶的亚临界水法降解机制研究

Low molecular citrus pectin is a kind of emerging bioactive polysaccharide, which is degraded from natural pectin. Existing methods of pectin degradation are chemical method and enzyme method, which have some limitations such as having many side reactions or high cost. To explore a safe and convenient degradation method has become key issues needed for the development of industry. Subcritical water (i.e. super-heated water) method has potent decomposition ability, safe non-toxicity, simple operation and other advantages. Our pre-experiment indicated that this method has perfect degradation ability, which means it is a suitable approach to produce low molecular weight pectin. But the degradation mechanism is not clear without more researches. This project plans to use the subcritical water method to prepare low molecular weight pectin by degrading citrus pectin; to use spectroscopy, mass spectrometry and nuclear magnetic resonance technology to research the modified (or unmodified) pectin components, structural changes; to study on the degradation kinetics of chemical reaction, to analyze its types and different reaction stage; and to investigate the molecular bond breaking, recombination pathway and the mechanism of degradation. The mechanism of the change of citrus pectin in subcritical water will be revealed. The research can provide a scientific basis for the low molecular weight pectin preparation and functional activity researches, and to provide theoretical guidance for the comprehensive utilization of citrus peel byproducts. The research results can provide valuable reference for the development and utilization of pectin of apple and other similar sources. The research project has important scientific significances and application prospects.

低分子柑橘果胶是一种新兴的生物活性多糖，由天然果胶通过化学法或酶法降解所得，但两种方法存在副反应多或成本高等局限，探寻安全便捷的降解方法成为产业发展急需解决的关键问题。亚临界水（即超加热水）法，具有分解能力强，安全无毒，操作简单等优势，申请者前期试验发现该方法具有较好降解天然果胶制备低分子果胶的能力，但目前报道较少，其作用规律和降解机制不清。本项目拟采用亚临界水法降解柑橘果胶；利用光谱、质谱、核磁共振等技术分析改性前后果胶组分、结构的变化；研究降解动力学，分析其化学反应类型及不同反应阶段；探讨分子键断裂、重组途径和降解机制。明确柑橘果胶在亚临界水作用下的变化规律和机理；揭示亚临界水对柑橘果胶分子的作用机制。旨在为低分子果胶的制备和功能活性研究提供科学依据，同时为柑橘皮渣副产物的综合利用提供理论指导。研究结果亦可为苹果等类似来源果胶的开发利用提供有价值的参考，具有很好的科学意义和应用前景。

柑橘果胶是从柑橘果皮中提取的一种复杂多聚糖长链碳水化合物，在食品上用作胶凝剂、增稠剂和稳定剂等。天然柑橘果胶分子质量较大，食用后不能被肠道吸收，虽然有一些在大肠内发酵，但对人体没有非常有效的功用。低分子柑橘果胶是将天然柑橘果胶经过改性处理后，分子质量明显小于天然果胶，水溶性好，容易被肠道吸收而进入血液循环的改性柑橘果胶，对前列大肠癌细胞、腺癌细胞等均具有杀伤活性，并在吸附重金属、降血脂降血糖、免疫调节等方面表现出良好的活性，被认为是一种新兴的生物活性多糖。.本项目以温州蜜柑皮果胶为原料，采用亚临界水来降解果胶使之转化为低分子果胶，研究了改性前后果胶组分的变化，通过多种技术综合分析果胶结构的变化，并通过降解动力学的研究来分析其降解反应类型，明确活化能变化，以此来探讨亚临界水对果胶分子的作用位点、重组途径、降解步骤，从分子结构层面分析亚临界水降解果胶制备低分子果胶的作用机制。通过研究发现亚临界水可使果胶分子量明显下降，降解反应符合一级动力学方程，处理后果胶的组分、流变特性发生了明显变化。通过研究明确了亚临界水对柑橘果胶组分和结构的影响规律，明确了亚临界水对柑橘果胶流变特性的影响规律；揭示亚临界水降解柑橘果胶制备低分子果胶的作用机制。.中国是一个柑橘产销大国，生产罐头的温州蜜柑下脚料橘皮富含果胶成分，由于温州蜜柑橘皮中所含的果胶分子质量低，仅为柠檬的1/4、甜橙类的1/2，用其提制的果胶在凝胶性方面无法跟美国、巴西等主栽的橙类果胶相比，其售价和市场需求量均不太理想，但却是制备低分子果胶的良好原料。通过对柑橘果胶的亚临界水降解机制的研究，有助于柑橘罐头加工企业的下脚料实现高值化利用，将能给我国柑橘加工产业带来丰厚的利润。本项目的研究成果将可为产业化生产研究提供研究基础，同时也可为苹果等其它来源果胶的开发利用提供有价值的参考，具有较好的应用前景。