魔芋葡甘聚糖与丝素蛋白相互作用机理及其应用研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:niuniu04
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本研究以丝素蛋白(SF)和魔芋葡甘聚糖(KGM)为主要原料,通过观察混合体系流变、乳化及质构特性等,探讨KGM-SF混合体系相互作用机理及其复合凝胶最佳工艺条件,以期解决蛋白质-多糖混合体系在食品加工贮藏过程中由于相分离所造成的食品体系的不稳定问题,为制备具有一定货架期稳定性的凝胶食品提供一定的理论基础。同时,通过探讨KGM-SF气凝胶结构与性能,以期制备性能优异的天然高分子吸附材料,为进一步扩大蛋白质-多糖在食品加工、废水污染治理等领域中的研究与应用提供一定的理论依据。主要研究内容和结果如下:1.魔芋葡甘聚糖与丝素蛋白相互作用机理的研究对KGM-SF共价物体系的相互作用进行研究,先进行单因素试验以考察溶胀时间、溶胀温度和底物配比(SF:KGM)对共价物乳化性和乳化稳定性的影响,再利用响应面法优化KGM-SF共价物的工艺。结果表明:以乳化性作为响应值,优化后制备KGM-SF共价物的条件为:溶胀时间1.59 h,溶胀温度57.5℃,底物配比KGM:SF=1:2.83;以乳化稳定性为响应值,优化后制备KGM-SF共价物的条件为:溶胀时间1.51h,溶胀温度56.5℃,底物配比KGM:SF=1:3.68。静态流变性分析表明KGM-SF复合溶胶黏度随着剪切速率的不断增加而逐渐减小,十分显著呈现出非牛顿流体的“剪切稀化”的流动特性,均为假塑性流体。动态流变性分析表明KGM-SF复合溶胶在测定频率范围内损耗模量(G")始终小于储能模量(G’),表现出与频率无明显的依赖性。不同配比的溶胶在所设温度扫描范围内均呈现出G’>G",且KS2表现出很好的相溶性。2.魔芋葡甘聚糖-丝素蛋白复合凝胶特性的研究以KGM和SF为原料,以KGM-SF复合凝胶强度为响应值,溶胀温度、底物配比和凝胶时间为影响因子,进行响应面优化设计。结果表明,溶胀温度、底物配比和凝胶时间为凝胶强度的显著影响因子,两两交互作用对其凝胶强度影响显著,其数值分别为49.9℃、84.41%和58.80min,在此工艺参数下所得的复合凝胶达到最优值828.231g·mm,具有良好的咀嚼性和一定的硬度。该复合凝胶可作为仿生食品、素食等的基本原材料,具有一定的应用价值。3.魔芋葡甘聚糖-丝素蛋白气凝胶的制备及其吸附水体污染物Cr(Ⅲ)研究利用冻干法制备纳米微纤气凝胶,采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及X-射线衍射(XRD)对纳米微纤气凝胶进行结构表征,并利用差示扫描量热仪(DSC)分析其热特性。并通过考查吸附剂的量、pH值、初始浓度以及时间对吸附的影响来了解KGM-SF气凝胶吸附水体污染物Cr(Ⅲ)的过程。结果表明,KGM-SF纳米微纤气凝胶与KGM纳米微纤气凝胶的表面结构的明显不同,呈现出带状三维立体网络结构;糖分子的接入增加碳氧键和羟基的吸收峰强度,酰胺Ⅰ带及酰胺Ⅱ带的所产生的峰形的变化进一步说明蛋白质二级结构遭到破坏分子充分伸展,导致原有的结构发生改变;对于(△H)而言,KGM-SF纳米微纤气凝胶的热焓值比KGM纳米微纤气凝胶或是SF纳米微纤气凝胶高,表明KGM与SF相互作用提高了纳米微纤气凝胶材料的热稳定性。KGM-SF纳米微纤气凝胶对水体污染物Cr(Ⅲ)有一定的吸附效果,在本实验条件下最大吸附量约为82mg·g-1,平衡时间约为10 h,并且pH值对吸附量的影响很大。Langmuir等温模型和准二级动力学模型比较适合用来描述KGM-SF纳米微纤气凝胶的吸附过程,从而推断KGM-SF纳米微纤气凝胶吸附水体污染物Cr(Ⅲ)可能是单分子化学吸附过程。
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