1挑戰(zhàn)杯資料 匯編 挑戰(zhàn)杯作品3 獲獎(jiǎng)作品 二等獎(jiǎng) 4正

第七屆“挑戰(zhàn)杯”廣東省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品魔芋膠與大豆分離蛋白相互作用研究 *本作品獲第七屆“挑戰(zhàn)杯”廣東省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)丁金龍 指導(dǎo)老師：孫遠(yuǎn)明 吳 青（食品學(xué)院，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣東廣州，510642）摘 要：以魔芋膠與大豆分離蛋白為試材，研究兩者之間的復(fù)合增稠性、乳化性及膠凝性，并對(duì)兩者之間的作用機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果發(fā)現(xiàn)魔芋膠與大豆分離蛋白復(fù)配具有明顯的協(xié)同增稠作用；魔芋膠對(duì)低濃度大豆分離蛋白的乳化性能具有顯著的改善作用；魔芋膠與大豆分離蛋白復(fù)配具有較好的膠凝作用。顯微結(jié)構(gòu)觀察表明魔芋膠與大豆分離蛋白復(fù)配后兩者膠束間發(fā)生一定的相互作用；紅外光譜分析表明復(fù)配后兩者分子上的化學(xué)基團(tuán)沒有發(fā)生本質(zhì)上的改變，但氫鍵作用增強(qiáng)；復(fù)配凝膠體系中作用力的研究結(jié)果表明體系中作用力主要為氫鍵作用，從而說明魔芋膠與大豆分離蛋白主要是通過分子間氫鍵發(fā)生作用。關(guān)鍵詞：魔芋膠；大豆分離蛋白；增稠；乳化；膠凝；作用機(jī)理魔芋（konjac）為天南星科（Araceae）魔芋屬（Amorhophallus Blume）多年生草本植物，在我國主要分布于四川盆地、云貴高原、陜西南部、湖北西部和湖南等地的山區(qū)，資源十分豐富，是世界魔芋的主產(chǎn)地。2001年全國魔芋栽培面積110萬畝，鮮魔芋年產(chǎn)數(shù)百萬噸，是山區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物，已成為貧困山區(qū)脫貧致富的主要資源和經(jīng)濟(jì)支柱。魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan），俗稱魔芋膠（konjac gum），為天然高分子多糖，是魔芋塊莖的主要成分。它具有極高的吸水溶脹能力，溶液具有很高的粘度，在堿性、加熱條件下能形成熱不可逆凝膠。作為一種優(yōu)良的水溶性膳食纖維，魔芋葡甘聚糖具有優(yōu)異的保健功能，可預(yù)防和治療高血壓、高血脂、心血管病癥、糖尿病、肥胖、便秘、結(jié)腸癌等癥1。由于其獨(dú)特的流變學(xué)性質(zhì)和優(yōu)良的保健功能，因此魔芋葡甘聚糖作為原料或添加劑，在食品工業(yè)中已得到日益廣泛的應(yīng)用，國際上對(duì)其需求量也越來越大。大豆分離蛋白（soybean protein isolate）是一種高純度大豆蛋白產(chǎn)品，蛋白質(zhì)含量高達(dá)90%以上。它具有兩大特性：一是很高的營養(yǎng)價(jià)值；二是諸多加工功能，如乳化、吸水、吸油、粘結(jié)、膠凝、發(fā)泡、成膜等，可以改善食品的質(zhì)量2，3，是一種應(yīng)用較廣泛的食品工業(yè)原料和添加劑。但也存在一些功能缺陷或由于生產(chǎn)過程而導(dǎo)致性能下降，如溶解性差，性能不太穩(wěn)定等，不能充分滿足現(xiàn)代食品加工的要求。因此，加強(qiáng)或改善大豆蛋白的功能特性，成為食品工業(yè)中一個(gè)亟待解決的問題。目前關(guān)于魔芋葡甘聚糖與大豆蛋白的復(fù)合，已有一些應(yīng)用上的研究，如Koo4將魔芋粉與大豆分離蛋白、瘦肉復(fù)合制低脂肉糜。但系統(tǒng)研究魔芋葡甘聚糖與大豆蛋白相互作用及機(jī)理的，尚鮮見報(bào)道。因此，本研究選用魔芋膠與大豆分離蛋白作為基材，研究兩者間的相互作用及其作用機(jī)理，擬將兩者復(fù)合，進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以期進(jìn)一步開發(fā)利用我國豐富的魔芋和大豆蛋白資源。1 材料與方法1.1 材料及儀器魔芋膠（簡稱KG，深圳市協(xié)力食品有限公司），大豆分離蛋白（簡稱SPI，黑龍江省三江食品公司），黃原膠（xanthan gum，簡稱XG，江蘇金壇），瓜爾豆膠（guar gum，簡稱GG，印度），花生油（廣州粵皇食品有限公司），氫氧化鈣（分析純），氯化鈉（分析純），脲（分析純）。FA2104上皿電子天平（上海），JB90-D型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)（上海），電熱恒溫水浴鍋（上海），PHS-3C型酸度計(jì)（上海），NDJ-1型粘度計(jì)（上海），JB-3J型定時(shí)恒溫磁力攪拌器（上海），PHILIPS HR1700/07搗碎機(jī)，TDL-5型低速臺(tái)式大容量離心機(jī)（上海），油標(biāo)卡尺（上海），手提式壓力蒸汽滅菌鍋（廣州），TA500質(zhì)構(gòu)儀（英國），JSM-T300掃描電子顯微鏡（日本電子），RFX-65A傅里葉變換紅外光譜儀（美國Analect公司）。1.2 實(shí)驗(yàn)方法1.2.1 粘度的測(cè)定配制150mL溶膠樣液，強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌均勻，25恒溫水浴靜置5h，使用NDJ-1型粘度計(jì)測(cè)定粘度。1.2.2 乳化值的測(cè)定參考賴小玲5和蔡立志等人6的方法，并稍作改變。配制100ml樣液，在定時(shí)恒溫磁力攪拌器上攪拌30min，取50ml樣液于PHILIPS HR1700/07搗碎機(jī)，再加入50ml花生油，1檔勻質(zhì)0.5min，靜置1min，再勻質(zhì)0.5min，2000r/min離心5min，用油標(biāo)卡尺測(cè)量離心管中總的液體高度和乳化層高度，每樣重復(fù)3次，計(jì)算出乳化值。乳化值（%）=乳化層高度/總液體高度1001.2.3 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定使用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定，直徑12mm的圓柱壓頭，壓頭下降速率60mm/min，Trigger為0.5N，3次重復(fù)。1.2.4 凝膠粘著性的測(cè)定使用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定，直徑12mm的圓柱壓頭，壓頭下降速率60mm/min，Trigger為0.05N，固定壓力2.00N，保持10.0s，3次重復(fù)。1.2.5 掃描電子顯微鏡觀察溶膠樣品用滴管垂直滴于樣品銅臺(tái)，立即投入液氮速凍，以便形成柱狀；凝膠樣品切成小長方柱形，用固定膠粘于樣品銅臺(tái)，將銅臺(tái)投入液氮中速凍。然后將樣品銅臺(tái)送入電鏡中，輕輕碰斷樣品柱而形成斷面，觀察并選擇有代表性的視野拍攝。1.2.6 紅外光譜分析采用溴化鉀壓片法，溶膠樣品先經(jīng)涂膜烘干，然后再置于樣品池中，以空氣為參比，用紅外光譜儀進(jìn)行檢測(cè)。2 結(jié)果與分析2.1 KG與SPI的復(fù)合增稠性2.1.1 KG與SPI的復(fù)合增稠作用不同SPI濃度下SPI及SPI-0.5%KG體系粘度如表1所示。不同KG濃度下KG及KG-2.0%SPI溶膠體系的粘度如表2所示。表1 不同SPI濃度下SPI及SPI-0.5%KG體系粘度比較表SPI (%)00.51.02.03.04.05.06.0粘度(mPa.s)SPI5.06.57.58.510.016.050.0SPI-0.5%KG270057006100650014300168002450034500V復(fù)配/（VKG+VSPI）1.002.112.252.405.286.209.0212.54表2 不同KG濃度下KG及KG-2.0%SPI體系粘度比較表KG (%)0.000.100.200.300.501.00粘度(mPa.s)KG10.562.5350270037000KG-2.0%SPI7.530.0247.51340650054500V復(fù)配/（VKG+VSPI）1.001.673.543.772.401.47注：表中V復(fù)配、VKG、VSPI、分別表示復(fù)配膠粘度、KG溶膠粘度、SPI溶膠粘度相對(duì)KG而言，單獨(dú)SPI體系的增稠性很差。在0.5%KG溶膠中添加SPI后體系的粘度有很大的變化，復(fù)合體系的粘度顯著上升，超過KG和SPI單獨(dú)溶膠體系粘度之和，且隨SPI添加量的增加，其粘度與KG及SPI單獨(dú)溶膠體系粘度之和的比值上升幅度越大（表1）。在2.0% SPI溶膠中添加KG，隨KG濃度的增加，復(fù)合體系的粘度亦呈明顯上升趨勢(shì)，不過復(fù)合體系的粘度與KG及SPI單獨(dú)溶膠體系的粘度之和的比值則先隨KG濃度的增加而上升，當(dāng)KG達(dá)0.30%時(shí)，比值達(dá)最大值，此后逐漸下降（表2）。綜合表1和表2的結(jié)果，說明KG與SPI之間存在著協(xié)同增稠作用。2.1.2多因素組合對(duì)復(fù)合體系增稠性影響保持KG濃度0.5%、SPI濃度2.0%，研究pH、氯化鈉、溫度對(duì)該復(fù)合體系粘度的影響，實(shí)驗(yàn)采用均勻設(shè)計(jì)表U12（1226）7。結(jié)果見表3。表3 多因素對(duì)復(fù)合體系乳化性能組合影響結(jié)果pHX1氯化鈉（mol/L）X2溫度（）X3粘度（mPas）標(biāo)準(zhǔn)誤20.1070310036.324231.0050562026.034240.0890220023.333350.8060492030.550560.0625668035.276770.6080420072.721780.0450668037.859490.4090242020.2759100.0270480060.0925110.2025520054.8483120.0180100034.1971130.1560 10 0.1155運(yùn)用SAS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，建立粘度與各參試因子的回歸模型：Y=2866.7663+1525.4554X1-117.7850X1*X1-0.5457X3*X3（其中對(duì)粘度影響不顯著的參數(shù)因子X2氯化鈉濃度已被剔除）。對(duì)該模型及回歸系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)結(jié)果如表4。表4 粘度模型及各回歸項(xiàng)系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)項(xiàng)目模型常數(shù)項(xiàng)X1項(xiàng)X1*X1項(xiàng)X1*X2項(xiàng)P0.00010.02700.00090.00030.0002模型的P值為0.0001，達(dá)到極顯著水平，表明回歸方程可信。各影響因素項(xiàng)系數(shù)均達(dá)到極顯著水平，表明回歸方程系數(shù)可信。由回歸方程可見，對(duì)復(fù)合體系粘度影響最顯著的因素為pH，其次是溫度，氯化鈉濃度對(duì)復(fù)合體系粘度影響并不顯著。2.2 KG對(duì)SPI乳化性的影響2.2.1 KG對(duì)SPI乳化性的影響在0.50%SPI中添加不同濃度的KG，體系乳化性能變化如表5。表5 KG對(duì)0.50%SPI乳化性能的影響KG添加量（%）00.010.030.050.100.150.200.250.30乳化值（）14.0251.2452.8454.5862.3867.6180.9285.2490.87標(biāo)準(zhǔn)誤差0.1980.1120.1600.1250.2770.1621.1400.3750.545SPI分子鏈中分布著許多-N+H3、-COO-、-CON-H等親水基團(tuán)和許多脂肪烴基、芳香烴基、甲硫基等疏水基團(tuán)6。這種特殊的結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)分子的表面活性特征。但是由于SPI中主要為球狀蛋白，常規(guī)條件下其在水中的溶解性并不好，分子中的許多基團(tuán)特別是疏水基團(tuán)并未能充分外露，因而在低濃度下，SPI表現(xiàn)出的乳化值很低，當(dāng)SPI濃度為0.5%時(shí)乳化值僅為14.02%，基本不能滿足實(shí)際生產(chǎn)上的需要。添加KG后，溶液乳化性能有著極顯著的提高，隨KG濃度增大，乳化性能不斷增強(qiáng)。這可能是添加KG后，一方面由于KG與SPI發(fā)生作用，促進(jìn)SPI球狀分子的伸展，疏水基團(tuán)不斷暴露；另一方面由于KG在體系中的增稠作用，使伸展的SPI分子處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，從而大大提高了溶液的乳化性能。2.2.2不同增稠劑對(duì)SPI乳化性的影響分別以0.10%的KG溶液的粘度為準(zhǔn)，測(cè)定出相近粘度的黃原膠XG、瓜爾豆膠GG濃度（見表6）。然后比較了3種增稠劑在相同濃度及相近粘度條件下對(duì)0.50%的SPI的乳化性能的影響，結(jié)果見圖1。在相同濃度下，KG對(duì)SPI的乳化性能的提高程度皆大于黃原膠與瓜爾豆膠；而在相近粘度下，仍以KG對(duì)SPI的乳化性能提高最大，瓜爾豆膠與KG的影響相近，但此時(shí)瓜爾豆膠濃度已高達(dá)0.18%，而黃原膠雖然粘度高于KG，但對(duì)SPI乳化性能的提高仍明顯小于KG。由此可見，KG對(duì)SPI乳化性的提高，不僅僅是由于KG的增稠作用，還因?yàn)閮烧叻肿又g發(fā)生了其它作用。表6 不同增稠劑的粘度表增稠劑KGXGGG濃度（%）0.100.100.120.100.18粘度（mPa.s）10.410.212.27.510.53.2.7多因素組合對(duì)復(fù)合體系乳化性能影響保持KG濃度0.05%、SPI濃度0.5%，研究pH、電解質(zhì)、溫度對(duì)該復(fù)合體系乳化性的影響，實(shí)驗(yàn)采用均勻設(shè)計(jì)表U12（1226）7。結(jié)果見表7。表7 多因素對(duì)復(fù)合體系乳化性能組合影響結(jié)果pHX1NaCl（mol/L）X2溫度（）X3乳化值(%)標(biāo)準(zhǔn)誤20.10704.7010.28519631.00503.4360.18027840.08906.1880.19087750.80603.0660.12592660.062545.4080.408570.60803.2570.3212580.045049.6740.78267890.40903.3530.034598100.027060.8240.615110.202554.1504.4545120.018095.4320.92130.156059.6060.9685運(yùn)用SAS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，建立乳化值與各參試因子的回歸模型：Y=-15.6088+8.6600X1+57.5861X2-19.6507X1*X2（其中對(duì)乳化值影響不顯著的參數(shù)因子X3溫度已被剔除）。對(duì)該模型及回歸系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)結(jié)果如表8。表8 乳化值模型及各回歸項(xiàng)系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)項(xiàng)目模型常數(shù)項(xiàng)X1項(xiàng)X2項(xiàng)X1*X2項(xiàng)P0.00010.13740.00010.02750.0012模型的P值為0.0001，達(dá)到極顯著水平，表明回歸方程可信。各影響因素項(xiàng)系數(shù)均在0.05水平上差異顯著，表明回歸方程系數(shù)可信。由回歸方程可見，對(duì)體系乳化值影響最顯著的因素為氯化鈉濃度，其次是pH，同時(shí)氯化鈉濃度與pH對(duì)復(fù)合體系乳化值還存在交互作用影響，而溫度則對(duì)復(fù)合體系乳化值無顯著影響。2.3 KG與SPI的復(fù)合膠凝作用經(jīng)預(yù)備實(shí)驗(yàn)，制備凝膠時(shí)選擇氫氧化鈣作為助凝劑，添加量0.10%。2.3.1 KG用量對(duì)復(fù)合凝膠性能的影響保持SPI濃度2.0%，添加不同濃度的KG，制備凝膠，凝膠性能測(cè)定結(jié)果如圖2。隨KG濃度的增加，凝膠強(qiáng)度明顯呈上升趨勢(shì)；而凝膠粘著性則先隨KG濃度的增加而增強(qiáng)，當(dāng)KG達(dá)到1.5%時(shí)，粘著性最強(qiáng)，隨后則迅速下降。2.3.2 SPI用量對(duì)復(fù)合凝膠性能的影響保持KG用量1.5%，添加不同濃度的SPI制備凝膠。凝膠性能測(cè)定結(jié)果如圖3。在08.0%范圍內(nèi)，隨SPI濃度的增加，凝膠強(qiáng)度先緩緩上升，當(dāng)SPI為2.0%時(shí)達(dá)最大值，此后隨SPI增加，凝膠強(qiáng)度逐漸下降。這說明，KG與SPI之間存在一定的相互作用，當(dāng)SPI達(dá)2.0%時(shí)，兩者間達(dá)到最佳協(xié)同作用，隨后添加的SPI在凝膠中逐漸起填充作用，減弱了KG-SPI之間的相互作用，因而凝膠強(qiáng)度下降。切開凝膠時(shí)發(fā)現(xiàn)隨過量SPI的添加，凝膠內(nèi)部已逐漸成為糊狀。因而在隨后的粘著性研究中，僅選用3.0%以下的SPI濃度來制備凝膠。在SPI為03.0%范圍內(nèi)，隨SPI濃度增加，凝膠粘著性逐漸增強(qiáng)。與單獨(dú)1.5%KG凝膠相比，1.5%KG-2.0%SPI復(fù)合凝膠的凝膠強(qiáng)度有所提高，粘著性明顯增強(qiáng)。2.4 KG與SPI的作用機(jī)理研究2.4.1 氯化鈉和脲對(duì)復(fù)合凝膠性能的影響保持KG濃度1.5%和SPI濃度2.0%，氫氧化鈣用量0.10%，分別添加不同濃度的氯化鈉和脲于復(fù)合體系，制備凝膠，測(cè)定凝膠強(qiáng)度的變化情況如圖4和表9。表9 KG-SPI體系凝膠強(qiáng)度的損失率添加濃度（mol/L）凝膠強(qiáng)度的損失率（%）添加氯化鈉添加脲0.21.4070.640.49.6281.510.6-6.3592.790.8-13.8696.021.0-19.1397.28隨氯化鈉濃度的增加，復(fù)合凝膠強(qiáng)度僅略有下降，當(dāng)濃度達(dá)0.4mol/L以后，由于制得凝膠樣品時(shí)已因氯化鈉作用而部分脫水收縮，凝膠強(qiáng)度反而呈逐漸上升趨勢(shì)。但隨脲濃度的增加，凝膠強(qiáng)度則迅速下降。當(dāng)添加濃度為0.2mol/L，凝膠強(qiáng)度已下降70.64%，而添加氯化鈉時(shí)凝膠強(qiáng)度僅下降1.40%。當(dāng)脲添加濃度達(dá)0.6 mol/L后，凝膠強(qiáng)度已很低，不易成型。凝膠強(qiáng)度的高低主要取決于形成凝膠網(wǎng)絡(luò)的分子間相互作用的強(qiáng)弱，即分子間作用越強(qiáng)，凝膠強(qiáng)度越大；分子間作用越弱，凝膠強(qiáng)度越小。氯化鈉的添加主要是削弱靜電作用力，而對(duì)氫鍵作用無影響；脲的添加則會(huì)破壞氫鍵作用，但不會(huì)削弱靜電作用8。氯化鈉和脲對(duì)復(fù)合凝膠凝膠強(qiáng)度的影響結(jié)果表明：脲對(duì)凝膠體系中作用力的削弱作用極強(qiáng)，而氯化鈉對(duì)凝膠體系中作用力的削弱作用很小，從而說明凝膠分子間相互作用主要為氫鍵作用。2.4.2 冷凍掃描電鏡結(jié)構(gòu)觀察2.4.2.1 溶膠的顯微結(jié)構(gòu)觀察圖5為幾種溶膠體系的冷凍掃描電鏡照片。Kinsella9、Shen10等人的研究表明，蛋白溶膠的粘度主要與溶膠中蛋白的存在狀態(tài)有關(guān)，在溶膠中蛋白膠粒尺寸越大，所占的空間越大，則粘度越大。由圖5-a可見，在SPI溶膠中存在著高度聚集的蛋白質(zhì)膠束和少量伸展的膠束，溶膠體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常不均勻。該結(jié)果與單獨(dú)SPI體系較低的粘度相一致。由圖5-b可見，單獨(dú)KG溶膠中KG膠束呈伸展的長鏈狀分布，溶膠體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常均勻。由圖5-c可見，KG-SPI復(fù)合溶膠體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)較為均勻，膠束呈伸展的鏈狀分布，未見有明顯聚集的膠束。從而可以推斷由于KG的作用，使溶膠中SPI分散性更好。 圖5 幾種溶膠的掃描電鏡圖注：a、b、c樣品分別為2.0%SPI溶膠、0.5% KG溶膠、0.5%KG-2.0%SPI復(fù)合溶膠2.4.2.2凝膠的掃描電鏡照片圖6為幾種凝膠的冷凍掃描電鏡照片。 圖6 幾種凝膠的掃描電鏡圖注：圖中a、b、c、d樣品分別為KG凝膠、KG-SPI復(fù)合凝膠、添加氯化鈉的復(fù)合凝膠、添加脲的復(fù)合凝膠。由圖6-a可見，單獨(dú)KG凝膠體系形成完整、均勻和致密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的支架細(xì)密，結(jié)合連貫。在圖6-b中，KG-SPI復(fù)合凝膠凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不完整也不均勻，存在很多曲折、較粗的長鏈，這些大概為伸展的蛋白質(zhì)鏈。圖6-c為添加氯化鈉的復(fù)合凝膠電鏡照片，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為完整，但不夠致密，略為松散，支架較粗，與前圖相比，大概是由于高濃度氯化鈉的添加，蛋白質(zhì)鏈存在一定程度的卷曲收縮。這與添加0.6mol/L氯化鈉后凝膠強(qiáng)度比未加氯化鈉的復(fù)合凝膠強(qiáng)度強(qiáng)的結(jié)果相吻合。圖6-d為添加脲后的復(fù)合凝膠電鏡照片，凝膠結(jié)構(gòu)粗糙，無規(guī)律性，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不完整，均勻性差且松散。蛋白質(zhì)與KGM分子發(fā)生嚴(yán)重的相分離，蛋白質(zhì)分子間存在一定程度的聚集，而KGM鏈則較為松散，不能形成致密、均勻的凝膠網(wǎng)絡(luò)，因而表現(xiàn)出的凝膠強(qiáng)度很低。2.5 紅外光譜分析圖7為幾種溶膠的紅外吸收光譜圖。圖7 幾種溶膠的紅外吸收光譜圖注：圖中a、b、c樣品分別為KG溶膠、SPI溶膠液、KG-SPI復(fù)合溶膠中紅外光譜大致可分為特征區(qū)和指紋區(qū)，特征區(qū)范圍為40001500cm-1，有機(jī)分子常見的化學(xué)基團(tuán)的特征振動(dòng)頻率主要在該區(qū)；指紋區(qū)范圍為1500400cm-1，主要反映分子結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化11。由于KG與SPI本身皆為復(fù)雜的高分子混合物，通過紅外光譜難以對(duì)其分子結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化進(jìn)行分析，因而本研究僅對(duì)其特征區(qū)進(jìn)行分析。圖7-a中，3390.24cm-1處為OH的伸縮振動(dòng)吸收，2888.84cm-1附近為CH的伸縮振動(dòng)吸收，1725.98cm-1處為KG的乙?；蠧=O的伸縮振動(dòng)特征吸收，1641.13cm-1處為半縮醛的伸縮振動(dòng)吸收。圖7-b中，3293.82cm-1附近的吸收帶為OH和NH的伸縮振動(dòng)吸收，由于兩者的振動(dòng)頻率較近，圖中沒有分開，2877.272962.13cm-1處的吸收帶為CH的伸縮振動(dòng)吸收，1650.77cm-1處為酰胺鍵中C=O的伸縮振動(dòng)吸收，1536.99cm-1處為NH的彎曲振動(dòng)吸收。圖7-c中，3288.04cm-1周圍的吸收帶為OH和NH的伸縮振動(dòng)吸收，2931.27cm-1處為CH的伸縮振動(dòng)，1725cm-1附近有一個(gè)弱的被掩蓋的峰，應(yīng)該為KGM的乙?；蠧=O的伸縮振動(dòng)吸收，1644.98cm-1附近為半縮醛和酰胺鍵中C=O的伸縮振動(dòng)吸收，1542.77cm-1處為NH的彎曲振動(dòng)吸收。比較分析上述三組圖譜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在復(fù)合體系的紅外光譜中并未出現(xiàn)不同于KG和SPI光譜的新的吸收峰，從而說明在復(fù)合體系中，KG與SPI分子上的功能性基團(tuán)并沒有發(fā)生本質(zhì)上的改變，并無新的基團(tuán)生成。根據(jù)圖譜，僅發(fā)現(xiàn)形成復(fù)合溶膠后，OH和NH的吸收峰向低波段位移，分析原因是由于基團(tuán)間通過氫鍵的締合作用使得基團(tuán)振動(dòng)頻率下降，因而推測(cè)KG與SPI復(fù)配后體系中氫鍵作用增強(qiáng)。3 討論3.1 KG與SPI之間的作用機(jī)理蛋白質(zhì)與多糖的相互作用可以分為3種類型：（1）共價(jià)鍵合；（2）靜電作用、氫鍵作用、疏水作用等；（3）無交互作用12。根據(jù)SPI與KG復(fù)配后顯著的協(xié)同增稠作用和溶膠的顯微結(jié)構(gòu)分析，KG對(duì)SPI乳化性能的明顯提高，以及兩者復(fù)配后形成凝膠的一些性能變化，可以推斷KG與SPI之間存在著較強(qiáng)的交互作用。在膠體體系中蛋白質(zhì)和多糖自發(fā)地形成復(fù)合物的可能性極小，一般需創(chuàng)造一定的條件13。紅外光譜分析亦表明SPI與KG簡單復(fù)配后并沒有生成新的特征基團(tuán)。而且共價(jià)鍵合的蛋白質(zhì)與多糖聚合物能適應(yīng)很廣泛的溶液條件，如在廣范圍的pH值、離子強(qiáng)度范圍內(nèi)仍能保持良好的穩(wěn)定性14，這亦與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符。因而共價(jià)作用并非KG與SPI間的主要作用。靜電作用主要發(fā)生于分子中帶有電荷的多糖與蛋白質(zhì)之間，但KG為非離子型多糖，因而KG與SPI之間不可能存在強(qiáng)的靜電作用。作為一種極強(qiáng)的親水性多糖，KG分子中并沒有強(qiáng)的疏水基團(tuán)，因而KG與SPI之間也不會(huì)有強(qiáng)的疏水作用。氫鍵作用則主要發(fā)生于蛋白質(zhì)與多糖分子鏈上羥基、氨基或胺基、羰基等基團(tuán)之間，在KG與SPI這樣的分子中極易發(fā)生。脲和氯化鈉對(duì)復(fù)配凝膠凝膠強(qiáng)度的影響也證明復(fù)合凝膠中作用主要為氫鍵作用而非靜電作用，再結(jié)合溶膠的紅外光譜分析結(jié)果，可以推斷SPI與KG之間的作用主要為氫鍵作用。3.2 KG與SPI復(fù)合作用的應(yīng)用價(jià)值分析目前，KG與SPI作為食品原料及食品添加劑，在飲料、面制品、肉制品、調(diào)味品等食品的生產(chǎn)加工中皆已得到較廣泛的應(yīng)用。KG還可單獨(dú)制作成保健的魔芋凝膠食品，但KG不易為人體所消化吸收，缺乏營養(yǎng)，因而顯得美中不足。單獨(dú)SPI在低濃度下乳化性、粘結(jié)性、膠凝性都較弱，若要滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求，則需很高濃度的添加量。將KG與SPI復(fù)配后，兩者在部分性能上得到改善，如增稠性、乳化性粘著性、穩(wěn)定性等，而在營養(yǎng)保健功能方面則又能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而能夠較好地滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求。如KG與SPI目前在肉制品中都有較大的應(yīng)用，在使用時(shí)一般要求它們具有良好的乳化、粘結(jié)、膠凝作用；而在蛋白飲料制品中，一般要求蛋白質(zhì)具有較好的溶解分散性和較強(qiáng)的乳化穩(wěn)定性。KG與SPI復(fù)配后就可以滿足這樣的生產(chǎn)要求。此外，利用KG與SPI的復(fù)合膠凝作用，可以開發(fā)出新型的營養(yǎng)保健食品魔芋-大豆蛋白凝膠食品，該產(chǎn)品與單純魔芋凝膠食品相比，營養(yǎng)保健功能得到加強(qiáng)，而且具有獨(dú)特的品質(zhì)。因而，KG與SPI的復(fù)配，在實(shí)際生產(chǎn)中將具有較高的實(shí)用價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。4 結(jié)論4.1魔芋膠與大豆分離蛋白之間具有顯著的協(xié)同增稠作用；魔芋膠對(duì)大豆分離蛋白的乳化性能具有明顯的改善作用；魔芋膠與大豆分離蛋白具有較好的復(fù)合膠凝作用。4.2魔芋膠與大豆分離蛋白復(fù)配后兩者分子上的功能性基團(tuán)沒有發(fā)生本質(zhì)上的改變，主要是通過分子間氫鍵發(fā)生作用。參考文獻(xiàn)1.孫遠(yuǎn)明, 黃曉鈺, 吳青等. 1999. 魔芋葡甘聚糖的結(jié)構(gòu)、食品學(xué)性質(zhì)及保健功能. 食品與發(fā)酵工業(yè), 25(5): 47512. 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