一种苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种苹果渣纤维素‑氧化纤维素复合水凝胶及其制备方法，包括以下步骤：1)在搅拌条件下，向含有氢氧化钠和尿素的水溶液中分别加入苹果渣纤维素与苹果渣氧化纤维素，然后在‑18～‑20℃下，冷冻2～5h，再搅拌解冻，分别得到苹果渣纤维素溶液与苹果渣氧化纤维素溶液；2)将苹果渣纤维素溶液和苹果渣氧化纤维素溶液混合均匀后，加入胶凝剂，搅拌20～50min，恒温振荡反应5～8h，然后经洗涤、透析至透析液pH值为中性，制得胶状的苹果渣纤维素‑氧化纤维素复合水凝胶。本发明专利技术选用苹果渣氧化纤维素作为复合物，质构特性良好、持水性高，有利于扩大苹果渣综合利用范围，适于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶及其制备方法
本专利技术属于食品加工
，具体涉及一种简单易行的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶及其制备方法。
技术介绍
我国是苹果生产大国，据相关统计数据显示，2017年全国苹果生产总量达4380万吨，尤其是在以陕西省为代表的苹果生产基地，苹果产量可达1000万吨。伴随着苹果产量的增加，苹果加工行业日益壮大，这在一定程度上为我国经济发展做出了巨大的贡献，而与此同时，其加工过程中产生的下脚料——苹果渣的更合理利用则成为一个急需解决的问题。研究表明，苹果渣中含有膳食纤维、矿物质等多种营养物质，利用价值高，其中膳食纤维高达60％～80％，而膳食纤维素中的一类重要物质就是纤维素，其含量约占苹果渣膳食纤维的60％左右。纤维素虽不能被人体分解与利用，但在调节人体胃肠道消化方面具有重要的作用。它能吸附大量水分，增加粪便量，促进肠蠕动，加快粪便的排泄，使致癌物质在肠道内的停留时间缩短，减少对肠道的不良刺激作用，从而预防肠癌发生。从结构上看，纤维素是一种由葡萄糖组成的大分子多糖，各个葡萄糖单元之间彼此以β-1,4糖苷键链接，由于分子间存在氢键，所以常温下比较稳定，且不易分解。从物理性质来看，纤维素不溶于水和一般的有机溶剂，所以用氢氧化钠/尿素/水体系溶解苹果渣纤维素。水凝胶是指以多糖、蛋白质等具有凝胶特性的物质为基本原料所制备的多元网格体系。该体系不溶于水，但会在水中发生溶胀，吸水、保水性高。根据合成过程中反应机理的不同，一般将其分为化学和物理两类。化学水凝胶的质构特性及持水性均较物理水凝胶强，但其合成过程中一般会使用有毒、污染性的化学交联剂，不适合在食品行业推广应用。因此，通过试验的方法改善物理水凝胶的质构特性，提高其持水性很有必要。纤维素在氧化改性过程中环状结构断裂，原有结构发生改变，失去凝胶特性，但其分散性及持水性增加，这对于物理水凝胶质构特性及持水性的改善具有促进作用，可考虑作为一种复合物质于制备过程中添加到纤维素物理水凝胶中。虽然苹果渣中含量有丰富的纤维素，但是由于天然纤维素分子间存在氢键力，以及较高结晶度，纤维素的难溶性及可塑性差，使其在工业应用受到限制，因而苹果渣纤维水凝胶少见应用。因此，亟需一种能够有效制备苹果渣纤维素水凝胶的方法，以充分扩大其应用范围。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶及其制备方法，该方法操作简单，反应过程稳定、安全，便于控制和研究；经该方法制得的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶具有较高的持水性能。本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术公开的一种苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)在搅拌条件下，向含有氢氧化钠和尿素的水溶液中分别加入苹果渣纤维素与苹果渣氧化纤维素，然后在-18～-20℃下，冷冻2～5h，再搅拌解冻，分别得到苹果渣纤维素溶液与苹果渣氧化纤维素溶液；2)将苹果渣纤维素溶液和苹果渣氧化纤维素溶液混合均匀后，加入胶凝剂，搅拌20～50min，恒温振荡反应5～8h，然后经洗涤、透析至透析液pH值为中性，制得胶状的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶。优选地，步骤1)中，苹果渣纤维素溶液中苹果渣纤维素的浓度为3～6g/g；苹果渣氧化纤维素溶液中苹果渣氧化纤维素的浓度为3～6g/g。优选地，步骤2)中，苹果渣纤维素溶液和氧化纤维素溶液的质量18:(4～7)。优选地，所述胶凝剂为κ-卡拉胶等其他胶凝剂；κ-卡拉胶用量为苹果渣纤维素与苹果渣氧化纤维素总质量的20％。优选地，步骤2)所述的恒温振荡反应是在30～60℃、130～160r/min的转速下进行。优选地，所述苹果渣氧化纤维素是由以下步骤制得：(1)向苹果渣纤维素中加入高碘酸钠溶液，在30～60℃下，以130～160r/min的转速反应2～10h；(2)向步骤(1)处理得到的滤渣中加入乙二醇溶液浸泡2～10h，将得到的产物用蒸馏水洗涤后，抽滤，滤渣烘干至恒重，制得苹果渣氧化纤维素。进一步优选地，步骤(1)中，苹果渣纤维素与高碘酸钠溶液的料液比为1g：(10～25)mL。进一步优选地，步骤(1)中，高碘酸钠溶液的浓度为0.2～0.5mol/L。进一步优选地，步骤(2)中，乙二醇溶液的浓度为0.2～0.5mol/L；烘干是在30～45℃下进行。本专利技术还公开了采用上述的制备方法制得的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶的制备方法，以苹果渣氧化纤维素作为复合物质，以一定比例加入苹果渣纤维素中，制备了苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶。本专利技术的优势十分明显：首先，本专利技术方法选用苹果渣氧化纤维素作为复合物质，其配制方法操作简单，且具有较高分散性与持水性，复合后水凝胶的持水性明显高于复合前，这说明苹果渣氧化纤维素的加入可明显提高其持水性，原因是纤维素在氧化改性过程中环状结构断裂，原有结构发生改变，失去凝胶特性，但其分散性及持水性增加，这对于物理水凝胶质构特性及持水性的改善具有促进作用。其次，反应过程中利用恒温震荡代替水浴，即保证了反应过程的持续性，又可避免人为造成的搅拌不均匀等误差，保证了反应过程的严谨性及高效性对日后应用于工业生产具有重要的理论支撑意义。经本专利技术方法制得的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶为物理变化过程，反应体系清晰明了，便于控制和研究；且产物具有较高持水性，有望日后应用于食品保鲜领域。进一步地，本专利技术所使用的苹果渣氧化纤维素，采用高碘酸钠溶液选择性氧化苹果渣纤维素，得到双醛基纤维素，其醛基含量达到最高值6.02mmol/g，样品保留率81.33％，提取步骤简单易行，便于工业化操作。附图说明图1为本专利技术制得的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶的照片。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。实施例1一种苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)称取一定质量的苹果渣纤维素，以料液比为1:10(g/mL)的比例加入蒸馏水，加入0.2mol/L的高碘酸钠溶液，于30℃、130r/min恒温振荡反应2h；2)向步骤1)处理得到的产物中加入0.2mol/L乙二醇溶液，以30℃、140r/min恒温振荡反应2h，将得到的产物再用蒸馏水洗涤数次，抽滤，滤渣于30℃烘干至恒重，即为苹果渣氧化纤维素；3)向含有氢氧化钠和尿素的水溶液中分别搅拌加入苹果渣纤维素与苹果渣氧化纤维素，在-18～-20℃下，冷冻2h，搅拌将其解冻，分别得到苹果渣纤维素与苹果渣氧化纤维素溶液；4)将苹果渣纤维素及氧化纤维素溶液按18：4(g:g)混合均匀，并加入苹果渣纤维素与苹果渣氧化纤维素总质量20％的胶凝剂κ-卡拉胶，搅拌20min，于30℃、130r/min恒温振荡反应5h。反复用去离子水及无水乙醇进行洗涤，透析至透析液pH为中性，即可得到胶状的苹果渣纤维素-氧化纤维素物理复合水凝胶。本专利技术实施例所用的苹果渣纤维素，具体制备方法如下：准确称取一定质量的苹果不溶性膳食纤维残渣，以料液比为1:20(g/mL)的比例加入蒸馏水，分别以10:2(g/mL)和10:3(g/g)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苹果渣纤维素‑氧化纤维素复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在搅拌条件下，向含有氢氧化钠和尿素的水溶液中分别加入苹果渣纤维素与苹果渣氧化纤维素，然后在‑18～‑20℃下，冷冻2～5h，再搅拌解冻，分别得到苹果渣纤维素溶液与苹果渣氧化纤维素溶液；2)将苹果渣纤维素溶液和苹果渣氧化纤维素溶液混合均匀后，加入胶凝剂，搅拌20～50min，恒温振荡反应5～8h，然后经洗涤、透析至透析液pH值为中性，制得胶状的苹果渣纤维素‑氧化纤维素复合水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在搅拌条件下，向含有氢氧化钠和尿素的水溶液中分别加入苹果渣纤维素与苹果渣氧化纤维素，然后在-18～-20℃下，冷冻2～5h，再搅拌解冻，分别得到苹果渣纤维素溶液与苹果渣氧化纤维素溶液；2)将苹果渣纤维素溶液和苹果渣氧化纤维素溶液混合均匀后，加入胶凝剂，搅拌20～50min，恒温振荡反应5～8h，然后经洗涤、透析至透析液pH值为中性，制得胶状的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶。2.根据权利要求1所述的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中，苹果渣纤维素溶液中苹果渣纤维素的浓度为3～6g/g；苹果渣氧化纤维素溶液中苹果渣氧化纤维素的浓度为3～6g/g。3.根据权利要求1所述的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤2)中，苹果渣纤维素溶液和氧化纤维素溶液的质量18:(4～7)。4.根据权利要求1所述的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述胶凝剂为κ-卡拉胶，κ-卡拉胶用量为苹果渣纤维素与苹果渣氧化纤维素总质量的20％。5.根据权利要求1所述的苹果渣纤维素-氧化纤维素复合水...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪峰，罗婷，刘宁，李列琴，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61