电荷密度调控多尺度下卵白蛋白-羧甲基纤维素静电复合机制及应用

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:lhmsgy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
蛋白质、多糖单一组分的结构、加工特性、营养功能特性的研究相对已经比较丰富,基于组分间相互作用的基础研究,从而提升单一组分的功能特性、甚至发掘新的功能特性,是当前新食品配料开发具有巨大前景的一个重要方向。理解蛋白质和多糖之间的相互作用行为,深入挖掘其复合凝聚物的功能特性,构建具有特定结构和功能的复合配料,不仅对解决天然食品配料选择范围窄、升级食品加工工艺流程和新产品的设计与开发具有重要的应用意义,也符合食品产业绿色、健康、可持续的发展方向。基于此,本文以在食品工业中来源丰富卵白蛋白(OVA)和羧甲基纤维素(CMC)两种配料为材料,探究两者的复合凝聚行为,及其微纳尺度自组装复合凝聚物在稳定高油相乳液和生物活性物质保护与递送方面应用潜力;继而考察静电复合对OVA热诱导凝胶化行为的影响,OVA/CMC静电复合物热致凝胶的强度、微观结构和持水性之间的关联性及调控策略;以发现优化二者复合凝聚物的优势特性或新特性,为二者复合衍生为新型食品配料奠定基础。主要研究结果如下:  1.通过采用浊度跟踪、等温滴定量热仪和动态旋转流变仪等手段揭示了OVA与CMC之间的复合凝聚行为。结果表明,OVA和CMC可以通过由焓驱动的静电相互作用随pH的变化自发形成复合物或凝聚物。离子强度对OVA/CMC复合凝聚的影响表现出多重效应。当CNaCl=20mM时,OVA与CMC之间的结合显示出最高的化学计量比、结合常数、焓变和弹性模量。当CNaCl≥200mM时,OVA和CMC的复合从吸热变为放热,暗示从焓驱动转变到熵驱动。此外,由于CMC1.2具有比CMC0.7更高的电荷密度,因此OVA和CMC1.2具有更强的结合能力和抗盐离子屏蔽性能,且凝聚物显示出更紧密的微观结构和更高的粘弹性模量。  2.通过热处理(90℃,30min)OVA/CMC在pH4.4形成的可溶性静电复合物制备纳米颗粒(200-260nm)。结果显示,CMC的电荷密度对纳米颗粒的尺寸,结构和物理化学性质具有较大影响。OVA/CMC1.2(具有更高的电荷密度)纳米粒子比OVA/CMC0.7纳米粒子具有更小的尺寸,更紧密的结构,更高的表面绝对电势和疏水性。界面流变研究结果表明热处理后纳米粒子尺寸和表面净电位的增加对油-水界面的扩散,吸附和重排率有较大影响,导致界面吸附层的表面压力和粘弹性降低。OVA/CMC纳米颗粒对白藜芦醇的包埋效率和负载能力分别约为70%和35μg/mg。白藜芦醇主要通过氢键和疏水相互作用被包埋于纳米载体内,且以无定形状态存在。同时,OVA/CMC纳米颗粒可以显著增强白藜芦醇在紫外辐照下的稳定性和体外生物可给性(约80%)。这为同类活性物质的保护与递送提供了新选择。  3.OVA与CMC在不同pH(3.0、3.5、4.0)形成的复合凝聚物特性研究表明,OVA/CMC复合凝聚物的蛋白质与多糖含量随着pH值的增加而降低,且微观网络结构由致密转向松散。同时,CMC1.2由于具有较高电荷密度,因此OVA/CMC1.2复合凝聚物展现出比OVA/CMC0.7更致密的微观网络结构和粘弹特性。此外,OVA与CMC在pH3.0和3.5较强的静电复合会导致其凝聚物表现出较差的油结合能力和高内相乳液稳定性,尤其OVA/CMC1.2复合凝聚物稳定的乳液体系。相反,在pH4.0时的适度静电相互作用使OVA/CMC复合凝聚物(2.5%,w/w)展现出极好的高内相乳液(油相80%)稳定能力,这为高油相食品体系的稳定化提供了新策略。  4.静电复合会极大的抑制OVA热致凝胶化,且具有较高电荷密度的CMC1.2展现出比CMC0.7更强的抑制能力。流变分形分析表明,随着OVA-CMC比例由10∶1上升至40∶1,OVA/CMC0.7和OVA/CMC1.2热诱导凝胶的分形维数分别由1.83和1.75增加至2.17和2.08。另一方面,盐离子的电荷屏蔽效应能够增强OVA/CMC复合物的热致凝胶强度。然而,当盐离子(100mM)将多糖链上蛋白质分子完全解离时,多糖的表观粘度对OVA的热致凝胶化产生了较大影响。此时电荷密度较低的CMC0.7由于具有较大的表观粘度,因此展现出比CMC1.2更强抑制OVA热致凝胶化的能力。这种新型OVA/CMC静电复合物热致凝胶可为脂肪取代物的制备提供潜在方案。  5.OVA/CMC静电复合物热致凝胶特性研究结果表明,其凝胶呈现出均匀致密结构和较好的持水性能,但杨氏模量却显著降低(P<0.05)。这与静电作用抑制了蛋白质在热诱导过程中的大面积聚集体的形成密切相关,且较高电荷密度的CMC1.2表现出更强的对凝胶结构和性能(凝胶强度和持水性)的干扰能力。利用盐离子对蛋白质和多糖电荷的屏蔽效应可改善凝胶的强度,但同时也增加了凝胶的粗糙度和微观结构孔径尺寸,导致OVA/CMC静电复合物热致凝胶的持水性显著降低。进一步研究发现,凝胶的有效渗透系数(k1)和水通量系数(k2)均与其结构孔径存在较显著的正相关性。这表明凝胶持水性的调节主要在于控制其微观结构孔径的大小。以上研究结果可为蛋白质基水凝胶或食品体系的品质调控提供新的参考。
其他文献
本文通过对荣华二采区10
期刊
本文通过对荣华二采区10
期刊
本文围绕高性能两极化纤电机的设计研究开展工作,取得了具有一定学术水平和工程实用价值的成果。概况起来,本文所做的工作主要包括以下几个部分: 第一部分对异步起动永磁同步电动机的各项转矩进行了深入系统的研究,重点是对最小转矩和牵入转矩的研究,分析了电机各种参数对各项转矩的影响规律。 第二部分针对化纤电机的设计特点,编制了适合化纤电机设计的电磁设计CAD软件。 第三部分深入的研究了电机主
期刊
如果说一个展览可以呈现艺术家在某个时间段落、空间点位的自我表达,让观者可以了解他在这个特定时空里的思考和情感,那么这个展览的基本意图便达到了。但是,对于艺术评论者来说,他的眼光始终搜索在一条延绵不断的如历史之河流淌的线索上,这条线索是关乎艺术家个人生活的历史及其艺术进程,艺术评论者关注艺术家在线索每个点位上形成的横向与纵向的关系,关注艺术家个体的成长对作品的影响。因而作品形成过程中背后的广阔介质才
无轴承永磁同步电机是将磁轴承中产生径向悬浮力的绕组和电机定子绕组叠装于电机定子中,通过磁场定向控制策略,使电机本身同时具备转子悬浮和旋转功能。无轴承永磁同步电机除了
电力系统的暂态稳定破坏事故,往往引起大面积停电、跳机,甚至系统崩溃,给社会经济、人民生活、国家管理等各方面造成重大损失。为保证系统运行的安全性、经济性,保证电能质量,进行暂态稳定分析,寻找事故控制的方法,是非常重要而且必要的。传统的电力系统暂态稳定分析,局限于故障+具体运行方式模式,面对不断变化的系统运行状态,无法做出准确有效的判断和决策。传统的最优潮流模型,也无法做到经济性和安全性的有效兼顾。