苹果渣纤维素的氧化改性及其水凝胶的制备研究

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1、，论文分类号１学校代码：１０７０８：４学号：１６０４００ＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔ＇ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ苹果渣纤维素的氧化改性及其水凝胶的制备研宄■＿指导教师姓名：陈雪峰教４ｗｕｔｌｌＩＩ■■…一，冒』■—论文答辩日期：２０１８年５月＼ｆｉＩ学位授予单位：陕西科技大学ｌｙｉＩ申请工学硕士学位论文论文题目：苹果渣纤维素的氧化改性及其水凝胶的制备研究学科门类：

2、工学一级学科：食品科学与工程培养单位：食品与生物工程学院硕士生：李列琴导师：陈雪峰教授2018年5月OxidationModificationofApplePomaceCelluloseandPreparationofItsHydrogelsAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByLieqinL

3、iSupervisor:Prof.XuefengChenMay2018苹果渣纤维素的氧化改性及其水凝胶的制备研究摘要伴随着陕西省浓缩苹果汁产业的迅猛发展，其主要加工副产物——苹果渣日渐增多。现阶段主要作为动物饲料使用，大部分被丢弃，造成了资源浪费及环境污染问题。苹果渣中不溶性膳食纤维含量较多，其高值利用是解决此类问题的根本。纤维素是不溶性膳食纤维的主要成分，改性后具有诸多优良性能，有望更加广泛地应用到食品等相关领域，这对于实现苹果渣资源的梯次高值利用具有重要的现实意义。本文重复利用已提取过水溶性膳食纤维的苹果渣，从中提取纤

4、维素并改性，以发掘其在食品保鲜等领域的应用潜能。主要制备了两种相关纤维素衍生物，一是苹果渣氧化纤维素，二是以苹果渣纤维素为底物、氧化纤维素为复合物质的苹果渣纤维素-氧化纤维素物理复合水凝胶，分别对其制备工艺、结构及性质进行了研究。其中，苹果渣纤维素-氧化纤维素物理复合水凝胶因胶凝剂的不同主要分为三类：以κ-卡拉胶为胶凝剂的复合水凝胶（κ-CNH）、以琼脂糖为胶凝剂的复合水凝胶（AGH）、以聚乙二醇4000为胶凝剂的复合水凝胶（PEG4000H）。最后，探究了超高压处理对于三类复合水凝胶中持水性最高的相应配比产品性质的影响。

5、所得主要研究结果如下：（1）碱法提取苹果渣纤维素的最适条件为：氢氧化钠浓度0.14g/mL、料液比1:20（g:mL）、时间20h、温度35℃。经纯化，纤维素含量可达88.12%，较原料果渣提高了179.21%。此时，纤维素具有较好的物理密度及水合性质，颜色呈灰白色。（2）苹果渣纤维素最优氧化工艺为：料液比1:25（g:mL）、高碘酸钠浓度0.6mol/L、时间4h、温度45℃；此条件下，氧化纤维素的醛基含量为6.02mmol/g，样品损失较少。对氧化后纤维素进行红外光谱及固体核磁碳谱表征表明，纤维素葡萄糖单元的C2、C3

6、位羟基被成功氧化，且氧化后醛基以半缩醛形式存在。扫描电镜观察到，氧化后纤维素表层结构受到冲击，但对整体条状形态的影响较小。此外，氧化后纤维素结晶类型发生改变，结晶度及耐热性降低，分散性、持水性增加。特别地，高氧化程度的纤维素持水力较纤维素增加了77.62%，这是其进一步开发作为保鲜剂类产品应用于食品保鲜等领域的重要依据。（3）将氧化纤维素作为复合物质添加，制备了纤维素-氧化纤维素复合水凝胶，该水凝胶制备过程属于物理变化。复合后水凝胶的质构特性及持水I性均得到提高，尤其是κ-CNH的最高饱和持水力最大，为23.98g/g。与

7、利用化学交联剂——环氧氯丙烷交联制备的化学对照组复合水凝胶一致，复合前后试验组物理水凝胶截面均呈网孔状形态，且复合后孔隙增大。但其结晶度及耐热性因胶凝剂的不同而不同，其中κ-CNH耐热性增高。（4）对三类复合水凝胶中持水性最高的相应配比产品进行超高压处理发现，其质构特性及持水性均显著改善，尤其是持水力高达30.01g/g，甚至高于对照组化学交联水凝胶，这为其日后在食品保鲜等领域的广泛应用奠定了理论基础。此外，经超高压处理后，其网孔状结构的孔隙、结晶度及耐热性均呈现先降低后升高的趋势，这是物质结构分散后重新整合的重要体现，其

8、中涉及到了氢键及分子构象的变化。关键词：苹果渣，纤维素，氧化改性，水凝胶，超高压IIOxidationModificationofApplePomaceCelluloseandPreparationofItsHydrogelsABSTRACTWiththerapiddevelopmentofapplej