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米糠蛋白成本低、来源广、具有较高的营养价值,在国内外受到了广泛的关注。为拓宽米糠蛋白的应用范围,研究人员通过多种手段对其进行改性,制备米糠蛋白凝胶及米糠薄膜。这其中,最普遍的加工手段便是热处理,蛋白在热处理过程中常发生聚集反应,且蛋白的热聚集反应易受环境因素影响。不同pH条件下,蛋白发生热聚集时会生成结构各异的蛋白聚集体,而不同的形态结构导致了聚集体在功能性质方面的差异,这种差异决定了蛋白聚集体的实际应用范围。本研究通过改变环境pH值的方式,加热制备不同形态的米糠蛋白聚集体,采用透射电镜(TEM),流变仪,傅里叶红外光谱仪(FTIR),差示扫描量热仪(DSC)等现代分析手段全面深入的研究聚集体的性能差异,解析其性质与结构间的构效关系。而后,利用米糠蛋白聚集体制备聚集体薄膜,探讨不同形态的聚集体对薄膜物性和结构的影响,以达到改善蛋白膜性能的目的。基于聚集体薄膜的研究结果,采用层层自组装(Layer by layer,LBL)技术制备米糠蛋白聚集体-壳聚糖LBL薄膜,考察聚集体形态和壳聚糖浓度对LBL薄膜性能的影响,探讨薄膜结构与性质变化的内在联系。最后,针对不同条件的米糠蛋白聚集体薄膜和LBL薄膜进行抗氧化、抗菌和降解特性的测定,为薄膜后续应用研究提供理论依据。围绕上述研究内容本课题的主要研究结果如下:(1)通过对pH 2-12条件下的米糠蛋白聚集体物理性质和微观结构的研究发现:聚集体的浊度与溶解度呈负相关,且碱性条件下的聚集体溶解度最高;米糠蛋白在pH 2、pH 3条件下生成可溶性、平均粒径177.6 nm的纤维状聚集体;中性条件下生成可溶性、平均粒径98.47 nm的球形聚集体;在pH 10-12条件下形成可溶性大颗粒无定形聚集体。此外,随pH值的增加,聚集体的稳定性增加(G’>G");pH11、12条件下的无定形聚集体表现出最佳的凝胶网络结构和较高的热稳定性,其次是纤维状聚集体,而球形聚集体稳定性较弱。FTIR结果显示pH值对米糠蛋白聚集体内部酰胺II带的特征基团影响较大,其中碱性条件的强弱又会影响1210 cm-1处酰胺III带的特征基团,同时,纤维聚集体的产生伴随着α-螺旋向β-折叠结构转变的现象。(2)选取pH 2、pH 7、pH 11条件下生成的米糠蛋白聚集体制备聚集体薄膜,并将其与米糠蛋白膜进行比较研究。研究结果显示,不同形态结构的聚集体会显著影响薄膜的物理性能和内部结构。与蛋白膜相比,聚集体膜具有较高的透明度、耐水性、热稳定性,且无定形聚集体制备的薄膜表现出最佳的物理性能,其断裂伸长率从5.72%增至31.87%,水蒸气透过率(WVP)仅为1.25×10-13 g/m·s·Pa,对比现有研究报道发现其阻水性能优于其他蛋白类薄膜。同时,聚集体薄膜的扫描电镜(SEM)结果显示膜内部结构致密,更加光滑、均匀。此外,pH值的变化和聚集体的形成导致薄膜的二级结构的改变,聚集体薄膜显示出α-螺旋,β-转角和无规卷曲含量减少以及β-折叠含量增加的变化趋势,该趋势同pH值对聚集体二级结构的影响相一致。试验结果表明,利用蛋白聚集体制备薄膜可以提高薄膜的物理性能,改善薄膜内部结构。(3)利用LBL技术制备米糠蛋白聚集体-壳聚糖LBL薄膜。研究发现,壳聚糖浓度的改变对薄膜的耐水性、阻水性和热特性影响不显著,而对机械性能影响较为显著。随壳聚糖浓度的增加,薄膜抗拉强度逐渐增高,断裂伸长率在3%时达到最大(57.75%)。而不同形态的蛋白聚集体所制备的LBL薄膜其物性和结构均呈现出较大差异。利用纤维状聚集体制备的LBL薄膜结构存在一定空隙,表面沟壑清晰可见,WVP值较高(3.52×10-13g/m·s·Pa),薄膜耐水性较低,热稳定性较差。而球形蛋白聚集体LBL薄膜内部结构紧密空隙较小,具备较好的耐水性和热特性;但其机械性能弱于纤维状聚集体。无定形蛋白聚集体赋予了LBL薄膜最致密的网络结构,层间静电吸附力较强,WVP值仅为1.02×10-13g/m·s·Pa,热稳定性较高,机械性能最佳。相较于米糠蛋白膜和壳聚糖膜,LBL薄膜的红外光谱发生明显变化,表明通过LBL技术增强了薄膜中壳聚糖与蛋白和聚集体分子间的相互作用,薄膜形成过程中除静电相互作用外,亦有包括二硫键和氢键在内的共价及非共价键相互作用的参与。同时,聚集体形态是影响LBL薄膜二级结构含量变化的主要因素,而壳聚糖对其影响不显著。(4)米糠蛋白膜、米糠蛋白聚集体膜和米糠蛋白聚集体-壳聚糖LBL薄膜的抗氧化、抗菌和降解特性的研究结果显示,LBL薄膜的抗氧化活性最高,其次是聚集体薄膜,其中无定形聚集体制备的薄膜抗氧化活性最佳(自由基清除率32.55%,铁离子还原能力0.18)。同时,加入壳聚糖的LBL薄膜表现出明显的抑菌特性,而聚集体形态对LBL薄膜抑菌效果的影响不显著。此外,对比发现LBL薄膜的降解性能最佳,聚集体膜与米糠蛋白膜的差别不大。在测试时间范围内,薄膜样品最后失重率在72.86%-88.37%。上述研究结果表明,试验中所制备的米糠蛋白聚集体薄膜和LBL薄膜均具有一定的抗氧化活性和较好的降解特性;其中LBL薄膜更兼具抑菌效果,为米糠蛋白膜的应用实践提供了理论依据及数据支撑,拓宽了蛋白膜在食品包装中的应用领域。