魔芋葡甘聚糖-明膠-多酚互作行為及微納組裝機制的研究.pdf

1、食品親水膠體之間的互相作用對調控食品加工的乳化性、凝膠性、成膜性等方面起到至關重要作用。該研究方向目前存在的主要研究問題有兩個:其一，關于建立食品親水膠體互作行為與食品加工過程及制品穩(wěn)定性、質構特性之間的直接調控關系;其二，建立食品親水膠體科學與食品營養(yǎng)學之間的關系，尤其是寄希望利用天然高分子的微納組裝形式開發(fā)功能食品配料或營養(yǎng)素遞送系統(tǒng)。為了解決該兩大科學問題，結合日漸發(fā)展成熟的納米技術來研究食品多組分互作行為、微納組裝機制，嘗試應用

2、于功能食品配料開發(fā)為本課題主要闡述問題。本研究選用我國特色資源食品親水膠體魔芋葡甘聚糖為主體，結合明膠及多酚，圍繞理解食品親水膠體及功能組分之間在溶液和微觀界面兩種狀態(tài)的相互作用及微納自組裝形式展開。本文重要研究結果如下:
　　1.魔芋葡甘聚糖與明膠互作的濃度效應及微觀網絡變化
　　中性魔芋葡甘聚糖與明膠共混體系隨著總濃度的增加，相行為經歷了共溶到熱力學相分離的不同階段。其相分離存在濃度依賴性，固定魔芋葡甘聚糖濃度為0.4w

3、t％，明膠濃度在0-2wt％范圍，體系為相容態(tài)，而提升明膠濃度后，即在排空相互作用下發(fā)生熱力學宏觀相分離。流變學及小角X射線散射結果顯示，伴隨著相轉變的發(fā)生，共混體系的微觀網絡結構從相容態(tài)下的致密結構向分離態(tài)下的明膠主導三維氫鍵網絡而遞變。
　　2.鹽離子、pH、溫度對混合體系相轉變的影響
　　考察了溶液鹽離子濃度，pH及靜置溫度等環(huán)境影響因素對混合相圖、相分離界限及微觀網絡結構的影響。結果顯示，隨鹽離子濃度增加，減弱了體系

4、蛋白之間的排斥作用，促進其聚集，導致排空作用增強，體系相分離加劇;pH在堿性條件下，魔芋葡甘聚糖由于發(fā)生脫乙酰反應而促進了自聚集，形成的自聚集網絡排阻明膠分子，而導致相分離加速;溫度效應，一方面升溫促進魔芋葡甘聚糖脫乙酰反應的發(fā)生，促進相分離加速;另一方面，降溫可促進明膠凝膠，形成三維網絡結構，即出現凝膠化與相分離耦合效應。
　　3.多糖分子量、電荷性對混合體系相轉變的影響
　　除了外界環(huán)境的影響，親水膠體分子本身參數也顯著

5、改變其相互作用模式。通過非均相輻照改性，得到3種不同分子量的魔芋葡甘聚糖(Mw分別為6.552×105Da,6.146×105 Da和4.365×105Da)。結果顯示，降低魔芋葡甘聚糖分子量可以提高其與明膠的相容性，且分子越小，越有利于其共溶。此外，采用羧甲基修飾魔芋葡甘聚糖，使其由中性多糖轉變?yōu)閹ж撾姾傻亩嗵?，然而多糖電荷改變了其與蛋白相分離模式，即由離析型相分離轉為靜電結合驅動的結合型相分離。
　　4.魔芋葡甘聚糖與明膠相轉

6、變與凝膠化的耦合效應
　　在研究溫度對相分離影響的過程中，當溫度驟降至明膠凝膠溫度以下，發(fā)現了相分離與凝膠化耦合的現象。當宏觀相分離速度快于凝膠速度，局部的蛋白濃度增加促進了蛋白凝膠化，得到一種宏觀凝膠性更強的體系;當宏觀相分離速度慢于凝膠速度，相分離由于明膠凝膠網絡的阻隔而被抑制，表現為宏觀較為均一的微觀相分離。微流變技術引入可實現從微觀尺寸、局部區(qū)域的角度考察微相分離與凝膠化耦合效應。結果顯示，相分離與凝膠化均導致局部分子非均

7、一性的增加，且凝膠化引發(fā)的微觀不均一性更為顯著。
　　5.混合體系相轉變與多酚自組裝行為研究
　　在不同的相態(tài)下，魔芋葡甘聚糖/明膠/單寧酸的結合和組裝行為亦受到影響。明膠蛋白本身通過較強的疏水相互作用可有效結合及負載多酚;中性魔芋葡甘聚糖由于其自身較多的氫鍵亦能與多酚結合，因此當多糖/蛋白處于共溶態(tài)時，可調控形成大小、表面親疏水性均可變的三者納米組裝體。當羧甲基改性魔芋葡甘聚糖與明膠通過結合型相分離形成復合物，成功實現對多

8、酚的包埋，然而未明顯促進與多酚的結合。該兩種自組裝形式均能作為多酚的有效納米運送系統(tǒng)。
　　基于魔芋葡甘聚糖/明膠/多酚自組裝而形成的大小和表面親疏水性可控納米組裝體可作為一種良好的顆粒乳化劑。實驗采用熒光顯微鏡、冷凍斷裂掃描電鏡及界面流變儀等手段研究了三元復合自組裝體在油水界面的吸附行為。在極低濃度下（2.5-10 mg/mL），三元復合自組裝體可有效穩(wěn)定中鏈油/水界面，形成油相高達50％的皮克林乳液。該皮克林乳液具有高穩(wěn)定性，