多酚改性明胶复合物的制备及乳液应用

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dashanLau
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明胶是一种重要的天然两亲性大分子,可以通过水解胶原蛋白获得。由于其独特的功能特性、优异的生物相容性和生物降解性,明胶在食品、药剂学、生物成像和组织工程领域得到了广泛的探索和应用。据我们所知,明胶功能性质决定了在食品中质量和保质期,而蛋白质分子间的交联反应是一种改善蛋白质功能性质的方法,多酚能够诱导蛋白质发生共价交联反应。因此,本文首先利用多酚-蛋白质共价修饰反应制备了多酚-明胶共价修饰物,对其结构和功能性质进行表征,并将其应用到乳液体系中。然后我们从鲢鱼鱼脊椎骨中提取明胶,最后采用多酚对提取的鲢鱼鱼骨明胶进行修饰,对其结构进行表征以及应用到乳液中。结果如下:(1)本章通过碱处理方法制备多酚-明胶共价复合物,通过选用两种多酚单宁酸(TA)和咖啡酸(CA)对商业牛骨明胶(BBG)、商业鱼皮明胶(CFG)、商业猪皮明胶(PSG)三种商业明胶进行修饰。采用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)等对其结构进行表征,另外将制备的多酚-明胶共价复合物制备成乳液,采用数码相机,光学显微镜进行观察。通过十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳图以及紫外吸收光谱图结果表明多酚能够成功诱导商业明胶发生共价交联反应。其中BBG-TA(59.39±1.47 mg/g)、PSG-TA(64.71±0.35 mg/g)修饰程度高于CFG-TA(51.07±0.26 mg/g),可见明胶的种类会影响多酚的结合量,另外BBG-TA、PSG-TA修饰程度高于BBG-CA(39.44±0.43 mg/g)、PSG-CA(49.22±1.08 mg/g),可以看出TA的修饰程度高于CA。修饰成功的明胶结构和功能都发生了一些改变,比如TA修饰的明胶的β-转角含量增加,CA修饰的明胶的α-螺旋含量下降,明胶的等电点、凝胶强度均发生下降,但是其微观结构变得更加致密,体外抗氧化性均有所提高,且TA修饰的单宁酸-明胶共价复合物的体外抗氧化性比CA修饰的咖啡酸-明胶共价复合物的体外抗氧化性高。另外由于明胶的来源不同,导致其功能性质下降和增加的幅度存在差异。我们将修饰成功的共价复合物制备鱼油负载多酚-明胶共价复合物乳液,讨论了乳液在经过冷冻处理、热处理以及含有不同浓度氯化钠的多酚-明胶共价复合物乳液,在室温下储存的变化情况。我们发现,乳液在经冷冻24小时的处理,由TA/CA对BBG和PSG修饰的多酚-明胶共价物乳液稳定性比纯明胶的乳液稳定性更差,而CFG-TA/CA共价物的乳液效果比CFG的乳液效果更好。乳液在经热处理后,发现由明胶-多酚共价复合物制备的乳液经55℃和85℃热处理后,在室温下储存28天后乳析程度相对于纯明胶制备的乳液在热处理后乳析增加,通过乳析程度可以看出降低了乳液的稳定性。另外多酚-明胶共价复合物稳定的鱼油乳液相对于纯明胶制备的乳液稳定性差,在添加一定含量的氯化钠后,多酚-明胶共价复合物稳定的鱼油乳液乳析程度减小,提高乳液稳定性。(2)探究不同添加量的胃蛋白酶对提取的鲢鱼脊椎骨明胶(PEHGs)结构和功能的影响,以及在乳液中的应用。采用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDSPAGE)、傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、原子力显微镜(AFM)等对其结构进行表征,另外将提取的明胶制备成乳液,采用数码相机,光学显微镜进行观察。从鲢鱼脊椎骨中提取到的PEHGs的分子量主要<5KDa,产率为12.6%~13.3%。它们可以自组装成p H稳定的纳米颗粒。研究结果表明,以不同的酶/骨比从鲢鱼脊椎骨中水解和提取的明胶纳米颗粒,水解过程中的酶/骨比与蛋白质二级结构百分比、持水性(WHC)、持油性(FBC)、乳化活力指数(EAI)和乳化稳定指数(ESI)值没有明显的关系。随着酶/骨比率的降低,纳米颗粒的数量和尺寸的增加,浊度、凝胶强度增强。另外获得的PEHG能够稳定负载鱼油乳液,制备的乳液初始液滴尺寸随之酶/骨比的减小而减小,乳液稳定性而增强。在4℃下储存28天后显示出<11%的低乳析指数值。由此可以看出PEHGs具有良好的乳化稳定性,可以较好的应用在乳液上。(3)本章主要制备了多酚-鲢鱼脊椎骨明胶共价复合物,选用TA来修饰上一章节实验中提取到的一种鲢鱼脊椎骨明胶(PEHG6),探究共价复合物结构特性及功能特性,并研究其在乳液中的应用。同第二章中不同种类多酚对三种商业明胶进行修饰的多酚-明胶共价复合物的表征方法,我们可以得出TA能够成功与PEHG6发生共价交联反应,其修饰程度为(103.23±2.5 mg/g)。修饰成功的PEHG6结构和功能性质都发生了一些改变,比如等电点发生下降,在p H 5.0处发现溶液发生沉淀现象,凝胶强度由313.6±9.8 g下降至266.9±2.5 g,另外其微观结构变得更加致密,体外抗氧化性相对于PEHG6有所提高。由PEHG6-TA共价复合物制备的乳液在经冷冻处理和热处理后,乳液稳定性下降。另外,PEHG6-TA共价复合物稳定的鱼油乳液相对于PEHG6制备的乳液稳定性下降,在添加一定含量的氯化钠后,在室温下储存28天后,观察乳液发生乳析幅度减小,使得乳液稳定性更好,这是很有意义的。
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