壳寡糖—氨基酸美拉德反应产物的优化制备及性能研究

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壳聚糖具有良好的抗氧化、抗菌、提高免疫能力等活性,目前已广泛应用于食品、医药等行业,其分子中含有羰基,可与氨基酸的氨基发生美拉德反应。壳寡糖是壳聚糖的水解产物,与壳聚糖相比具有水溶性好、生物活性强等优点,但其抑菌能力有所减弱。因此,本研究将壳寡糖分别与甘氨酸和赖氨酸进行美拉德反应,制备出壳寡糖-赖氨酸美拉德反应产物(CL-MRPs)和壳寡糖-甘氨酸美拉德反应产物(CG-MRPs),统称为壳寡糖-氨基酸美拉德反应产物,对其结构进行了表征,并研究了其生物活性及对果汁的保鲜效果。首先,通过油浴制备壳寡糖-氨基酸美拉德反应产物,以其铁离子还原/抗氧化能力(FRAP值)为指标,通过单因素和响应面试验优化反应条件。经过优化,CL-MRPs和CG-MRPs的FRAP分别达到13.86±0.16 mmol Fe2+/L和32.14±0.66 mmol Fe2+/L,通过傅里叶红外光谱、紫外-可见光谱、荧光光谱的检测和热重分析可知,美拉德反应主要发生在壳寡糖的羰基上,产物中有糠醛和席夫碱生成,在反应中期有荧光物质生成,后期荧光物质聚合形成大分子产物。接着,对优化后的产物进行抗氧化活性的研究。随着浓度的升高,壳寡糖-氨基酸美拉德反应产物的抗氧化活性逐渐增强。与壳寡糖相比,CL-MRPs和CG-MRPs的FRAP分别提高了2.28倍和7.62倍,对DPPH自由基的清除率是壳寡糖的1.6倍和5.2倍,对ABTS自由基的清除率是壳寡糖的1.7倍和4.14倍,二者均表现出较强的抗氧化能力。相同浓度下CG-MRPs的抗氧化能力略强于CL-MRPs。然后,对壳寡糖-氨基酸美拉德反应产物的抑菌活性进行分析。由抑菌圈实验结果可知,壳寡糖-氨基酸美拉德反应产物对大肠杆菌、普通变形杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、溶壁微球菌和枯草芽孢杆菌有很好的抑制作用,对嗜酸乳杆菌和粪肠球菌的生长没有影响。选择大肠杆菌和金黄色葡萄球菌研究CL-MRPs和CG-MRPs的抑菌机理,结果表明两种产物均能延长细菌的迟缓期,且会使细菌细胞膜的完整性遭到破坏,使胞内物质泄漏到细胞外,从而表现出抗菌性。最后,研究了壳寡糖-氨基酸美拉德反应产物对鲜榨猕猴桃汁的保鲜作用。在储藏过程中,与对照相比,加入CL-MRPs和CG-MRPs的果汁表现出较强的抗氧化能力和较高的有机酸类、还原糖类含量,且PPO和POD活性降低,说明壳寡糖-氨基酸美拉德反应产物能抑制果汁的新陈代谢,防止果汁褐变和营养成分的流失,对果汁有一定的保鲜作用。
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