【摘 要】
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明胶(Gelatin,G)由大分子胶原蛋白中的氨键、静电性键在一定条件下发生断裂,并经一定复杂程度的水解而得到的天然的高分子的多肽聚合物。明胶凭借自身丰富的优良功能特性被广泛应用在食品行业生产、医用药品制造和化妆化工产品等行业中。在过去的实际生产生活应用中,其优秀的商业性与独特的市场价值得到了大家的普遍认可,但其在食药领域的广泛应用性应用却受到自身脯氨酸、羟脯氨酸含量较低,断裂应变力小,易受细菌侵
【基金项目】
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国家重点研发计划(2019YFD0902003),项目名称:低值水产品蛋白改性和风味改良技术研发与新产品创制);
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明胶(Gelatin,G)由大分子胶原蛋白中的氨键、静电性键在一定条件下发生断裂,并经一定复杂程度的水解而得到的天然的高分子的多肽聚合物。明胶凭借自身丰富的优良功能特性被广泛应用在食品行业生产、医用药品制造和化妆化工产品等行业中。在过去的实际生产生活应用中,其优秀的商业性与独特的市场价值得到了大家的普遍认可,但其在食药领域的广泛应用性应用却受到自身脯氨酸、羟脯氨酸含量较低,断裂应变力小,易受细菌侵蚀,乳化稳定性较弱等缺点的限制。如何解决这一短板缺陷已成为明胶领域的研究热点。美拉德反应是糖基化改性方法中的一种,能广泛自然的发生在食品中,还原糖类的羰基化合物与蛋白质的氨基化合物间的反应,反应机理庞大复杂,但具有可自发进行,安全性可靠、未用到化学试剂,反应条件简单、可快速反应等优点。羰氨反应的安全性为其应用在改善明胶在食品乳液系统中存在的热力学不稳定问题,增强明胶乳化功能特性并扩大应用市场中提供了强有力的安全支撑。本文将通过糖基化手段,以纯B型牛骨明胶为主要材料,制备糖-明胶复合物,并对糖的种类、结构,复合物乳化性、稳定性等进行研究。具体进行了以下工作:(1)研究了不同碳链长度的单糖对纯B型牛骨明胶的结构和乳化性能的影响。利用还原性糖与明胶之间的羰氨化学反应,以不同碳链长度的单糖当作单一材料变量,选用两种p H值,在p H3和p H9的条件下用单糖糖基化改性后明胶为基础负载鱼油,均质制备单糖改性明胶乳液。通过数码相机、正置光学显微镜、紫外分光光度计、8%的凝胶电泳、衰减全反射-傅立叶变换红外光谱等表征手段对改性后明胶的结构与形态进行分析,通过测定乳液液滴粒径分布、乳析变化、贮存稳定性、固液相的变化等指标对其的乳化性能进行了测定分析。结果表明,单糖碳数越多,对明胶的糖基化改性程度越弱。三碳单糖的糖基化程度最高为55.97±0.15%、四碳单糖其次为20.53±0.21%。明胶的糖基化修饰对乳状液乳化指数无明显影响,p H 9.0时为5.1%-8.4%,p H 3.0时为25.8%-33.1%。这项工作证明了单糖糖基化可以有效修饰明胶分子结构并改善明胶的固液转变乳化特性。为了解单糖碳数对明胶的影响提供了有用的信息。(2)研究了不同带电性质的多糖对纯B型牛骨明胶乳化性能的影响。选用阳离子多糖(壳聚糖)、中性多糖(刺槐豆胶)、阴离子多糖(黄原胶)与明胶进行糖基化反应,在p H3和p H9的条件下以多糖改性后明胶为基础负载鱼油均质成乳液。通过数码相机、正置光学显微镜、紫外分光光度计、8%的预制电泳、衰减全反射-傅立叶变换红外光谱等表征手段对改性后明胶的结构与形态进行分析,通过测定乳液贮存稳定性、液滴粒径分布、乳析变化、液滴稳定性等指标,与纯明胶乳液、纯糖乳液进行比较分析。结果表明,多糖修饰后明胶溶液的p H值从9.0降低到8.26±0.25-8.63±0.18。阴离子多糖对明胶的乳化性改性效果最好,p H9条件下室温贮存28天后乳化指数为1.09%±0.89%。这项工作证明了多糖通过糖基化改性可以有效修饰明胶分子结构并改善明胶的乳化稳定性。(3)研究了糖改性明胶在乳饮料(奶茶)中的应用。采用不同种类的糖、不同的添加物比例以及不同的p H值对糖改性明胶进行应用使用,对比其在乳饮料中的乳化稳定性,通过均质法制备普通乳液与奶茶混合后再次均质并观察其乳化稳定性、贮存稳定性的区别。通过数码相机对乳饮料的外观进行观察,正置显微镜观察乳液液滴的微观形态并对液滴粒径进行测量分析,通过高斯拟合进行液滴尺寸的分析。结果显示糖改性明胶乳饮料相较于未改性明胶乳饮料具有更好的贮存稳定性、更小的液滴尺寸,减缓了乳液液滴的聚集。综上所述,通过研究各单一因素条件的改变对明胶结构和乳化性能的影响规律,阐明了不同碳链长度的单糖与不同带电性的多糖对明胶性质、结构的影响。通过研究乳液的贮存稳定性、乳液液滴尺寸变化、乳析程度的改变,阐明了糖的种类对改性后明胶固液相转变、液滴聚集速度的影响。证明了糖基化是提高明胶乳化能力、乳化稳定性的有效方法。为明胶的修饰改性提供了一个有效的分子修饰方法,并拓展了糖改性明胶稳定的负载鱼油乳化剂在食品和药品工业领域中的应用前景。
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