大豆蛋白/阿拉伯胶复合物形成机理及其功能性质研究

发布时间：2016-06-29 22:08

第一章 绪论

由于蛋白质和多糖多为弱聚电解质，因此其带电情况受 pH 影响很大。根据报道可知，光散射技术和浊度测定能够用来检测蛋白质/多糖复合物的形成并反映其形成的重要阶段[29]。Schmitt[30]等人研究了各影响因素对 β-乳球蛋白/阿拉伯胶复合物形成的影响，结果表明在不同 pH 值下体系形成复合物的能力不同，这主要是由于 β-乳球蛋白和阿拉伯胶所带净电荷随 pH 降低而不断变化造成的。在混合比例为 2:1、pH 4.2 下体系形成 β-乳球蛋白/阿拉伯胶不溶性复合物的作用最强，表现为浊度最大。在油菜籽蛋白/海藻酸钠[31]、豌豆分离蛋白/阿拉伯胶及 α-醇溶蛋白/阿拉伯胶[32,33]等体系中也发现了类似的结论。当豌豆分离蛋白/阿拉伯胶混合比例为 1:2、pH 3.5 时形成不溶性复合物的能力最强；而当 α-醇溶蛋白/阿拉伯胶混合比例为 1:1、pH 2.7 时可形成可溶性复合物。而对于阳离子多糖（如壳聚糖），则可与蛋白质在高于其等电点时形成复合物。这主要是因为此时蛋白质负电荷，而壳聚糖带正电荷，静电相互作用同样可以驱动复合物的形成。Lee[34] 等人研究发现，β-乳球蛋白和 α-乳白蛋白可在 pH 高于 5.5 时与壳聚糖形成复合物。

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第二章 大豆蛋白/阿拉伯胶复合体系的相行为及其影响因素研究

2.1 前言
当两种大分子溶液混合在一起时，得到的三元体系可以由一相或两相的平衡态来表征。随着外界环境的变化，混合体系的相行为也会发生一定变化，这主要取决于大分子-大分子和大分子-溶剂间的作用力（焓的作用）以及大分子的尺寸和结构（熵的作用）。如果经混合的两种带相反电荷的大分子在溶液中是高度兼容的，那么通常可以得到平衡的两相。大量的研究已经证明，复合物的形成与化学、物理和结构等因素有关。因此，如何全面展示不同因素对复合体系相行为的影响具有很强的理论指导意义。三相图能够全面地反映各个因素对大分子体系相行为的影响情况。三相图在聚合物/表面活性剂体系中被广泛关注，并通过相分离来指导聚合物/表面活性剂体系的应用，如用于提高原油的回收率。

2.2 材料与方法

脱脂豆粕用 85%（w/w）的乙醇在常温下（25 ℃）按照料液比 1:5 浸提搅拌 1 h，搅拌后过滤，得到的滤饼在室温下自然晾干。醇洗豆粕按 1:10（w/v）的料液比加入去离子水，用 2 mol/L 的 NaOH 溶液调节 pH 值至 7.0，室温下搅拌 1 h，以 8000 rpm 在 4 ℃离心 30 min，弃去沉淀。得到的上清液用 2 mol/L 的 HCl 溶液调节 pH 值至 4.5，再次以 8000 rpm 在 4 ℃离心 30 min，弃去上清液，得到的蛋白质凝乳经水洗后，加入去离子水并用 2 mol/L 的 NaOH 将溶液回调至 pH 7.0，经搅拌充分溶解后，溶液在 4 ℃以 8000rpm 离心 30 min 以弃去少量不溶物质，上清液经透析除盐后冷冻干燥，干燥的大豆蛋白在-18 ℃条件下保存。大豆蛋白（Soy Proteins，SP）的蛋白质含量为 92.78%（N ×6.25），灰分含量为 3.17%。

第三章 大分子净电荷数量关系对大豆蛋白/阿拉伯胶复合物形成的影响..............22

3.1 前言............... 22
3.2 材料与方法.......... 22 
3.3 结果与讨论.......... 25 
3.4 本章小结................ 31
第四章 大豆蛋白/阿拉伯胶复合物形成过程中的热力学特性研究..............33
4.1 前言............. 33
4.2 材料与方法........... 33 
4.3 结果与讨论............... 36
第五章 不同蛋白质/阿拉伯胶复合物的功能性质研究.................45
5.1 前言........... 45
5.2 材料与方法........... 45 
5.3 结果与讨论.................. 48

主要结论及展望

主要结论

1. 利用三相图对大豆蛋白/阿拉伯胶复合体系的相行为进行了总体的表征。三相图给出了相分离区域和单相区域的位置和范围，从整体上体现了大豆蛋白/阿拉伯胶比例和混合浓度对大豆蛋白/阿拉伯胶复合物的影响。另外，NaCl 浓度和 pH 对体系的相行为具有明显地影响。NaCl 为 100 mmol/L，pH 3.0 时的大豆蛋白/阿拉伯胶体系的相分离区域最大，而 NaCl 浓度为 250 mmol/L 时，相分离不再发生。这主要是 NaCl 的电荷屏蔽作用引起的。pH 4.0 时，体系的相分离区域要明显小于 pH 3.0 时，这主要是因为 pH 4.0时大豆蛋白所带电荷较少。2. 大分子的净电荷数量关系影响大豆蛋白/阿拉伯胶复合物的形成。浊度滴定方法确定了大豆蛋白/阿拉伯胶开始形成不溶性复合物所对应的临界 pH 值（pHφ1），质量比（w/w）分别为 1:4，1:2，1:1，2:1，4:1，8:1 的大豆蛋白/阿拉伯胶混合体系，相应的pHφ1值分别为 2.75，3.15，3.55，4.10，4.55，4.65。进一步分析利用软粒子理论计算的大豆蛋白和阿拉伯胶在不同 pH 时的电荷密度（ZN）发现，对于上述各个 pHφ1值，大豆蛋白/阿拉伯胶的质量比（ρ）与大豆蛋白/阿拉伯胶的电荷密度比的乘积都接近于 1。由此可知，，大豆蛋白/阿拉伯胶开始形成不溶性复合物时，两种大分子所带电荷相等。这说明大豆蛋白/阿拉伯胶复合物形成时静电相互作用是主导作用力。

展望

本文利用浊度滴定、ITC 技术等对大豆蛋白/阿拉伯胶复合物的形成机理进行了深入分析，阐明了静电相互作用在复合物形成过程中的主导作用。在理论研究的基础上，对大豆蛋白/阿拉伯胶复合物进行了功能性质分析并将其成功运用到微胶囊的制备中。然而，对于大豆蛋白/阿拉伯胶复合物来说，在以下方面仍然有待深入研究：1. 对大豆蛋白和阿拉伯胶的电荷密度进行了表征和分析，说明了不溶性复合物是在大分子电荷相等时生成的，但并未对具体的结合位点进行分析。从分子模拟的角度来进一步形象化分析两者的结合也是继续研究的一个方向。2. 盐离子对大豆蛋白/阿拉伯胶复合物形成的影响是非常复杂的，在复合物形成过程中既有抑制作用又有促进作用。本论文以及前人的研究并没有完全了解清楚，许多工作仍需要继续。

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论文创新点

1. 运用软粒子理论分析了大豆蛋白和阿拉伯胶的电荷密度，证明任意大豆蛋白/阿拉伯胶质量比下，pHφ1时大豆蛋白与阿拉伯胶的电荷数量大致相等。2. 通过研究 pH 3.0 时大豆蛋白-阿拉伯胶不同混合顺序的焓变大小和趋势，发现不同顺序下大豆蛋白与阿拉伯胶形成复合物时的结合方式不同。3. 通过比较不同蛋白质/阿拉伯胶复合体系的乳化性与其油/水界面张力，发现两者呈负相关关系，复合物与油滴的结合能力决定了其乳化能力。

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参考文献（略）

本文编号：63471