在产品储存、运输和销售过程中,保湿剂具有稳定产品中水分的作用,已广泛应用于食品、医药、化妆品和烟草等领域。常用的小分子类保湿剂,如丙二醇、甘油等,在产品后期贮藏过程中的保湿效果不佳,且很容易降低产品的感官品质。为了提高产品的水分稳定性,开发具有优良且长效保湿效果的保湿剂,并探究其水分保留作用机制具有深远的意义。本文通过对不同多糖保湿剂保湿性的研究,筛选出保湿性较优的保湿剂,通过降解法进一步提高了其保湿性,研究了保湿剂的水分保留作用机理,并将其应用到烟丝中。本研究为提高产品质量提供了基础研究数据与参考。研究内容如下:首先以滤纸纤维为模型体系,将保湿剂添加到滤纸中,以平衡含水率为指标,评价了葫芦巴多糖、壳聚糖、小球藻多糖、黄精多糖和灵芝多糖的吸湿性和保湿性,筛选出了具有较优保湿效果的壳聚糖和黄精多糖。为了提高多糖保湿剂的保湿性,将保湿效果较好的壳聚糖和黄精多糖进行可控降解,研究了多糖保湿剂降解产物相对分子质量与保湿性的关系。研究发现,金属离子配位壳聚糖酶法降解可以制备相对分子质量比较均一的壳聚糖,红外光谱、核磁共振氢谱和X-射线衍射结果表明,采用金属离子配位壳聚糖酶法降解制备相对分子质量在3.66×10~3～19.7×10~5范围内的壳聚糖,不同相对分子质量壳聚糖的化学结构无显著性差异,但其结晶度随壳聚糖相对分子质量的降低呈现先增加后减小的趋势。相对分子质量为5.665×10~3的壳聚糖保湿性最佳,该壳聚糖的降解条件为:铜离子与氨基葡萄糖的摩尔比为1:8,配位pH为4.8,配位时间为10 h,木瓜蛋白酶的添加量为壳聚糖质量的2%,酶解时间为5 h,在酶解结束前0.5 h加入50μL 30%的过氧化氢。采用PLSR进一步分析了黄精多糖酶解过程中相对分子质量与保湿性的关系。研究结果表明,当黄精多糖的相对分子质量在10000～50000时,相对分子质量与保湿性呈显著正相关;当相对分子质量<5000或>50000时,相对分子质量与保湿性呈显著负相关;相对分子质量在5000～10000时,相对分子质量对保湿性的影响不显著。添加黄精多糖质量0.1%的复合纤维素酶,在50℃、pH 5.0的条件下,酶解2 h,黄精多糖酶解产物的保湿效果最佳,酶解产物的相对分子质量在10000～50000的片段可达92.69%,而相对分子质量>50000的片段仅占7.31%。在此基础上,采用解吸等温线和低场核磁共振(LF-NMR)技术,进一步研究了多糖保湿剂水分保留作用机制。解吸等温线结果表明,添加壳聚糖酶解产物和黄精多糖酶解产物,可以使滤纸保持较高的水分含量并维持较低的水分活度,解吸热也较高。LF-NMR研究结果表明,添加不同保湿剂的滤纸,自由水含量无显著的差异,添加壳聚糖酶解产物和黄精多糖酶解产物的滤纸化学结合水含量最高,物理吸附水含量最低,这是因为多糖经适度的酶解,单位质量的链端亲水基团增加,这些亲水基团易与水分子形成氢键,导致滤纸中更多的物理吸附水转化成化学结合水,降低了滤纸的水分活度,增加了水分解吸热,提高了水分稳定性,从而达到长效保湿的效果。将壳聚糖酶解产物和黄精多糖酶解产物应用于烟丝体系,并进行含水率、解吸速率、水分状态和烟丝表面超微结构的分析,研究发现,加入壳聚糖酶解产物和黄精多糖酶解产物,可以提高烟丝的平衡含水率,降低解吸速率,显著增加烟丝中化学结合水的含量。通过环境扫描电镜研究了保湿剂对烟丝表面超微结构的影响。结果表明,添加壳聚糖酶解产物和黄精多糖酶解产物的烟丝,由于平衡含水量最高,解吸速率最低,表面形态保持的较好,表面组织饱满光滑,凹陷也较少。