仙草膠對(duì)可食性蛋白膜功能特性的影響及作用機(jī)理.pdf

1、可食性蛋白膜普遍存在機(jī)械強(qiáng)度不足、耐水性低、熱封性差、抗氧化及抑菌性弱等問題，限制了其在實(shí)際中的應(yīng)用。因此，還需要通過不同的手段對(duì)其進(jìn)行改造、修飾，才能形成性能良好的蛋白膜。而多糖共混改性技術(shù)在蛋白膜改造中發(fā)揮了極其重要的作用。
　　本研究將具有抗菌、抗氧化及促凝膠作用的仙草膠與三種蛋白質(zhì)（酪蛋白、大豆蛋白和明膠）成膜基質(zhì)共混，制備成了仙草膠/蛋白膜；探究了共混仙草膠對(duì)蛋白膜流變特性、物理-機(jī)械特性以及抗菌、抗氧化特性的影響；同時(shí)

2、系統(tǒng)分析了共混仙草膠對(duì)蛋白膜中化學(xué)鍵及分子構(gòu)象的影響，探明了仙草膠共混改性蛋白膜的作用機(jī)理，為仙草膠共混改性蛋白膜在實(shí)際中的應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。并獲得以下結(jié)論：
　　1.對(duì)成膜液的流變學(xué)研究表明，共混仙草膠顯著改變了蛋白成膜液的黏度和黏彈性。這說明仙草膠和蛋白質(zhì)之間的交互作用使成膜液的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著的改變。
　　靜態(tài)流變學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：所有成膜溶液均表現(xiàn)出剪切稀化現(xiàn)象，為非牛頓流體。仙草膠顯著影響了蛋白成膜液的表觀黏度

3、。共混仙草膠導(dǎo)致酪蛋白成膜液的表觀黏度增加。而在大豆蛋白和明膠成膜液中，表觀黏度呈先減少后增加的趨勢(shì)。
　　動(dòng)態(tài)流變學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)我焕业鞍壮赡ひ赫w的黏彈性行為表現(xiàn)得更像液體，而共混適量仙草膠的酪蛋白成膜液的黏彈性行為卻表現(xiàn)得更像固體。在大豆蛋白成膜液和明膠成膜液中，共混少量仙草膠會(huì)導(dǎo)致成膜液的黏彈性降低；共混大量仙草膠卻會(huì)使其黏彈性增加。
　　2.通過測(cè)定膜的抗張強(qiáng)度（TS）、斷裂伸長(zhǎng)率（EAB）、水蒸汽透濕系數(shù)（WVP）

4、、水溶性、水分含量、透光率、玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度（Tg）和接觸角等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)共混適量的仙草膠對(duì)蛋白膜的力學(xué)、阻濕、色澤和熱力學(xué)等相關(guān)的物理-機(jī)械性能有一定程度的改善作用。
　　3.抗氧化和抗菌試驗(yàn)表明：共混仙草膠有利于提高蛋白膜的抗氧化、抗菌性能；共混膜的抗菌、抗氧化特性主要來源于仙草膠中的多糖、酚類、萜類、黃酮類物質(zhì)以及一些美拉德反應(yīng)產(chǎn)物。
　　4.通過紅外光譜、X-衍射、核磁共振、化學(xué)鍵測(cè)定、掃描電鏡和氨基酸分析等手段，研究了

5、仙草膠改良蛋白膜的作用機(jī)理，得出以下結(jié)論：
　　（1）通過對(duì)膜的紅外光譜和氨基酸組成變化進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜中仙草膠和蛋白質(zhì)之間存在著強(qiáng)烈的相互作用（如：美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的共價(jià)交聯(lián)，分子間氫鍵等），并因此產(chǎn)生了良好的相容性。通過分析膜中分子構(gòu)象的變化，發(fā)現(xiàn)共混適量仙草膠使蛋白膜中有序結(jié)構(gòu)增加，無序結(jié)構(gòu)減少；而共混過量仙草膠會(huì)導(dǎo)致無序結(jié)構(gòu)增加，破壞膜的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步驗(yàn)證了共混仙草膠改變了蛋白膜的微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，引起宏觀性能的變化，從而改變

6、了膜的機(jī)械性能和阻隔性，這與物理-機(jī)械性能的分析結(jié)果是相一致的。
　?。?）膜中的化學(xué)鍵測(cè)定結(jié)果表明：共混仙草膠導(dǎo)致蛋白膜中非特異性交聯(lián)、靜電相互作用、氫鍵、疏水作用力以及二硫鍵發(fā)生了顯著變化，這些變化的“凈結(jié)果”可能解釋膜機(jī)械強(qiáng)度的改變。
　　（3）X-衍射分析表明：共混少量仙草膠時(shí)，形成的共混膜的結(jié)構(gòu)越來越趨向于無定形，有利于增加膜的均勻性和致密度。共混過量仙草膠時(shí)，由于共混膜內(nèi)產(chǎn)生了大量的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，這些產(chǎn)物過度集

7、中的聚集、結(jié)晶，膜的結(jié)晶度隨之增加，破壞了膜的結(jié)構(gòu)。
　?。?）采用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)分析了水分狀態(tài)變化與復(fù)合膜形成的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，膜中存在三種不同狀態(tài)的水分子：自由水、不易流動(dòng)水和結(jié)合水；共混仙草膠對(duì)蛋白膜束縛水的能力有顯著影響，這主要與仙草膠自身的結(jié)構(gòu)、仙草膠與蛋白質(zhì)間的共價(jià)交聯(lián)、共混仙草膠后引起的蛋白膜中氫鍵的變化有密切關(guān)系。
　　5.比較了冷卻豬肉經(jīng)不同蛋白膜和仙草膠/蛋白復(fù)合膜包裹處理后的保鮮效果。通過對(duì)冷卻豬肉的

8、TVB-N值、TBARs值、色澤、硬度、韌性和菌落總數(shù)等評(píng)定指標(biāo)進(jìn)行綜合對(duì)比，發(fā)現(xiàn)仙草膠/蛋白復(fù)合膜處理較蛋白膜處理可更有效地延緩冷卻豬肉的TVB-N值、TBARs值的上升，延長(zhǎng)肉色的保持時(shí)間，延緩肉的韌性和硬度的降低，抑制細(xì)菌總數(shù)，從而延長(zhǎng)冷卻豬肉的貨架期。
　　綜上所述，仙草膠共混改性在蛋白膜功能改造中扮演了重要的角色。在蛋白膜中共混適量的仙草膠可以有效改善（或改造）膜的各項(xiàng)功能特性。本研究在分子水平探討了仙草膠改良蛋白膜的作