[01733130]基于葡甘聚糖链网络拓扑结构的新型花青素功能配料的创制与应用

该项目属于食品加工的副产品加工与利用技术领域。国务院关于促进农产品加工业发展的政策明确指出：提高农产品及加工副产物综合利用水平，开发高附加值产品，对提升中国农产品加工业国际地位和影响力具有战略意义。天然食用色素是农产品及加工副产物中重要组分，因其具有“天然、营养、多功能性”等优点，一直备受科学家的关注。然而相对于人工合成色素，天然食用色素的稳定性仍难以实现或突破6-12月颜色稳定期。花青素是用途最为广泛的天然食用红色素，因其具有苯并吡喃环缺电子结构，使得其极易受亲核试剂攻击而迅速降解，呈色稳定性问题尤显突出。项目针对以上共性问题，在系统研究魔芋葡甘聚糖(KGM)网络凝胶基础上，从分子聚集态角度出发，探索花青素与KGM超分子共色体区域化层次的形成规律与功能效应关系，建立贮藏、加工为一体的可用于休闲食品等多领域的高稳定性花青素/KGM超分子镶嵌式拓扑保护区域功能配料，取得了多项理论与技术突破和创新，有效解决了花青素稳定性差等突出问题，构建了“副产物功能修饰→开发应用→产业反哺”技术体系，成功实现副产物高值化利用，完善了农产品加工产业链。 项目主要技术内容：创新开展芳香族复杂花青素及花青素超分子稳定化和功能调控研究，为高值化利用奠定基础：立足产业现状，率先突破花色苷在呈色稳定性和生理活性方面的研究局限，从超分子高层结构为出发点，探索花青素超分子共色体形成规律与功能效应关系，为发展呈色稳定、生物活性高的花青素食用色素及功能性配料提供理论基础和技术支撑。创建了KGM链网络拓扑结构的纳米网状载体的调控技术体系，实现非碱KGM纳米载体产业化应用技术瓶颈：立足产业现状，从微观的角度探讨KGM网络化镶嵌结构，并通过改变化学/物理条件，调控KGM氢键网络化、拓扑链结构、以及链穿孔程度和方向，从而提高非碱KGM纳米网状载体的稳定性和镶嵌性能，克服了天然多糖纳米载体稳定性差等缺陷，拓展了应用范围。研发了基于KGM链网络拓扑结构纳米载体的系列花青素新型食品配料，实现了农产品加工副产物高值化利用目标：重点研究花青素分子与KGM间相互作用机理，从分子间氢键、分子链螺旋、链纠缠、链穿孔的网络结构特征，攻克了花青素稳定期短的难题，同时研发系列花青素复合色素新产品，花青素与KGM镶嵌物增值加工产品，从红萝卜发酵废弃液等农副产品入手，变废为宝，研发形成一系列天然食用色素、功能性配料、功能性彩色膜等加工产品，为提高经济效益，改善农民生活水平。该项目组研究成果共申请国家发明专利13项，授权13项，出版专著1部，发表SCI论文9篇。开发新产品8种，推广后累计新增产值5.93亿元、利税0.50亿元，有力推动了福建省及全国天然食用色素、KGM及相关农副产品加工产业技术水平，具有广阔的推广应用价值，经济效益、社会效益和生态效益显著。