電荷密度調(diào)控多尺度下卵白蛋白--羧甲基纖維素靜電復(fù)合機制及應(yīng)用.pdf

1、蛋白質(zhì)、多糖單一組分的結(jié)構(gòu)、加工特性、營養(yǎng)功能特性的研究相對已經(jīng)比較豐富，基于組分間相互作用的基礎(chǔ)研究，從而提升單一組分的功能特性、甚至發(fā)掘新的功能特性，是當(dāng)前新食品配料開發(fā)具有巨大前景的一個重要方向。理解蛋白質(zhì)和多糖之間的相互作用行為，深入挖掘其復(fù)合凝聚物的功能特性，構(gòu)建具有特定結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)合配料，不僅對解決天然食品配料選擇范圍窄、升級食品加工工藝流程和新產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)具有重要的應(yīng)用意義，也符合食品產(chǎn)業(yè)綠色、健康、可持續(xù)的發(fā)展方向

2、。基于此，本文以在食品工業(yè)中來源豐富卵白蛋白(OVA)和羧甲基纖維素(CMC)兩種配料為材料，探究兩者的復(fù)合凝聚行為，及其微納尺度自組裝復(fù)合凝聚物在穩(wěn)定高油相乳液和生物活性物質(zhì)保護與遞送方面應(yīng)用潛力;繼而考察靜電復(fù)合對OVA熱誘導(dǎo)凝膠化行為的影響，OVA/CMC靜電復(fù)合物熱致凝膠的強度、微觀結(jié)構(gòu)和持水性之間的關(guān)聯(lián)性及調(diào)控策略;以發(fā)現(xiàn)優(yōu)化二者復(fù)合凝聚物的優(yōu)勢特性或新特性，為二者復(fù)合衍生為新型食品配料奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:
　　

3、1.通過采用濁度跟蹤、等溫滴定量熱儀和動態(tài)旋轉(zhuǎn)流變儀等手段揭示了OVA與CMC之間的復(fù)合凝聚行為。結(jié)果表明，OVA和CMC可以通過由焓驅(qū)動的靜電相互作用隨pH的變化自發(fā)形成復(fù)合物或凝聚物。離子強度對OVA/CMC復(fù)合凝聚的影響表現(xiàn)出多重效應(yīng)。當(dāng)CNaCl=20mM時，OVA與CMC之間的結(jié)合顯示出最高的化學(xué)計量比、結(jié)合常數(shù)、焓變和彈性模量。當(dāng)CNaCl≥200mM時，OVA和CMC的復(fù)合從吸熱變?yōu)榉艧?，暗示從焓?qū)動轉(zhuǎn)變到熵驅(qū)動。此外，由

4、于CMC1.2具有比CMC0.7更高的電荷密度，因此OVA和CMC1.2具有更強的結(jié)合能力和抗鹽離子屏蔽性能，且凝聚物顯示出更緊密的微觀結(jié)構(gòu)和更高的粘彈性模量。
　　2.通過熱處理(90℃，30min)OVA/CMC在pH4.4形成的可溶性靜電復(fù)合物制備納米顆粒(200-260nm)。結(jié)果顯示，CMC的電荷密度對納米顆粒的尺寸，結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)具有較大影響。OVA/CMC1.2（具有更高的電荷密度）納米粒子比OVA/CMC0.7

5、納米粒子具有更小的尺寸，更緊密的結(jié)構(gòu)，更高的表面絕對電勢和疏水性。界面流變研究結(jié)果表明熱處理后納米粒子尺寸和表面凈電位的增加對油-水界面的擴散，吸附和重排率有較大影響，導(dǎo)致界面吸附層的表面壓力和粘彈性降低。OVA/CMC納米顆粒對白藜蘆醇的包埋效率和負(fù)載能力分別約為70％和35μg/mg。白藜蘆醇主要通過氫鍵和疏水相互作用被包埋于納米載體內(nèi)，且以無定形狀態(tài)存在。同時，OVA/CMC納米顆?？梢燥@著增強白藜蘆醇在紫外輻照下的穩(wěn)定性和體外生

6、物可給性（約80％）。這為同類活性物質(zhì)的保護與遞送提供了新選擇。
　　3.OVA與CMC在不同pH(3.0、3.5、4.0)形成的復(fù)合凝聚物特性研究表明，OVA/CMC復(fù)合凝聚物的蛋白質(zhì)與多糖含量隨著pH值的增加而降低，且微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由致密轉(zhuǎn)向松散。同時，CMC1.2由于具有較高電荷密度，因此OVA/CMC1.2復(fù)合凝聚物展現(xiàn)出比OVA/CMC0.7更致密的微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和粘彈特性。此外，OVA與CMC在pH3.0和3.5較強的靜電

7、復(fù)合會導(dǎo)致其凝聚物表現(xiàn)出較差的油結(jié)合能力和高內(nèi)相乳液穩(wěn)定性，尤其OVA/CMC1.2復(fù)合凝聚物穩(wěn)定的乳液體系。相反，在pH4.0時的適度靜電相互作用使OVA/CMC復(fù)合凝聚物(2.5％，w/w)展現(xiàn)出極好的高內(nèi)相乳液（油相80％）穩(wěn)定能力，這為高油相食品體系的穩(wěn)定化提供了新策略。
　　4.靜電復(fù)合會極大的抑制OVA熱致凝膠化，且具有較高電荷密度的CMC1.2展現(xiàn)出比CMC0.7更強的抑制能力。流變分形分析表明，隨著OVA-CMC比

8、例由10∶1上升至40∶1，OVA/CMC0.7和OVA/CMC1.2熱誘導(dǎo)凝膠的分形維數(shù)分別由1.83和1.75增加至2.17和2.08。另一方面，鹽離子的電荷屏蔽效應(yīng)能夠增強OVA/CMC復(fù)合物的熱致凝膠強度。然而，當(dāng)鹽離子(100mM)將多糖鏈上蛋白質(zhì)分子完全解離時，多糖的表觀粘度對OVA的熱致凝膠化產(chǎn)生了較大影響。此時電荷密度較低的CMC0.7由于具有較大的表觀粘度，因此展現(xiàn)出比CMC1.2更強抑制OVA熱致凝膠化的能力。這種新

9、型OVA/CMC靜電復(fù)合物熱致凝膠可為脂肪取代物的制備提供潛在方案。
　　5.OVA/CMC靜電復(fù)合物熱致凝膠特性研究結(jié)果表明，其凝膠呈現(xiàn)出均勻致密結(jié)構(gòu)和較好的持水性能，但楊氏模量卻顯著降低(P＜0.05)。這與靜電作用抑制了蛋白質(zhì)在熱誘導(dǎo)過程中的大面積聚集體的形成密切相關(guān)，且較高電荷密度的CMC1.2表現(xiàn)出更強的對凝膠結(jié)構(gòu)和性能（凝膠強度和持水性）的干擾能力。利用鹽離子對蛋白質(zhì)和多糖電荷的屏蔽效應(yīng)可改善凝膠的強度，但同時也增加了