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基于美拉德反应的改性复合物在水包油乳液中的抗氧化作用研究

石芸琪  
【摘要】:本课题以乳清分离蛋白(WPI)和葡聚糖为原料,通过干热法制备得到不同比例以及不同反应时间的美拉德产物(MPRs)并将其应用在大豆油水包油(O/W)乳液体系中,对乳液的氧化稳定性以及MRPs在乳液体系中的抗氧化机理进行探究。在此基础上研究表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)的结合对MRPs抗氧化特性的改进以及复合物乳液的氧化稳定性及抗氧化机理,从而为开发具有强抗氧化特性的绿色乳化剂及其在食品乳液体系中的应用提供技术及理论支撑。在60℃、相对湿度79%的条件下制备了不同WPI/葡聚糖比例(WPI/D)以及不同反应时间的MRPs,研究其反应程度、乳化特性、抗氧化特性并将其应用于大豆油O/W乳液探究乳液的氧化稳定性。反应14 d的MRPs的接枝度从10.22%分别提高到24.25%、29.44%和32.63%,随着反应时间的增加,产物的分子量分布变宽且向分子量更大的方向移动;葡聚糖链的接枝促进了WPI分子内部疏水基团的暴露,增加了MRPs的表面亲水性并降低了其表面疏水性,使得乳化特性逐渐提高;随着反应的进行,具有抗氧化性的物质逐渐生成,反应14 d的MRPs的DPPH·自由基清除率从23.05%分别提高到了59.66%、71.59%和68.27%、,金属离子螯合能力则从7.02%最高提高到了18.68%,MRPs的抗氧化特性显著提高。将同时具有优良乳化特性和乳化稳定性的MRPs应用在O/W乳液后,乳液的氧化稳定性也得到了显著提高,随着反应时间的增加,乳液的氧化稳定性逐渐增加,与WPI乳液相比储藏到第6周时反应14 d的MRPs乳液的过氧化值分别降低了78.6%、81.9%和82.1%;葡聚糖含量更高组别的MRPs乳液表现出了更为优良的氧化稳定性。乳液粒径及界面蛋白浓度的测定结果表明与WPI相比,虽然MRPs乳液的界面蛋白浓度降低了,但葡聚糖链带来的空间位阻效应以及优良的乳化特性使得改性后乳液的物理稳定性更高;而在储藏期间内,乳液的粒径没有太大变化,说明物理稳定性对MRPs乳液的氧化稳定性没有太大影响。界面蛋白吸附量的结果表明,接枝后MRPs乳液的界面蛋白吸附量降低了,最高的吸附量为63.30%则说明至少还有40%左右的产物在未吸附水相中;下清的DPPH·清除率的结果更是表明吸附在界面上的MRPs具有更强的抗氧化能力。将WPI乳液的下清置换为不同的MRPs后发现未吸附水相抗氧化能力的增强使得乳液的氧化程度显著降低。通过界面层厚度以及对MRPs乳液下清置换为水的新乳液氧化稳定性的测定,发现1:1和1:2组的界面层厚度比3:1组整体厚10 nm,而置换后的3:1组乳液氧化稳定性明显不如界面层厚度较厚的1:1和1:2组,说明在储藏前期,更厚的界面层可以有效阻止自由基的进入,从而延缓油脂氧化的速率;随着吸附在界面上MRPs的抗氧化能力的提高,其乳液氧化稳定性也更高,说明在储藏中期,界面层的抗氧化能力起着主要作用,更强的抗氧化能力可以有效阻止自由基链反应的生成。而在储藏后期,未吸附水相的抗氧化能力越强,乳液的氧化稳定性就越强。最后,比较与EGCG不同结合方式得到的复合物的抗氧化能力及其乳液的氧化稳定性,发现MRPs与EGCG在pH 6.0的处理条件下简单混合得到的非共价结合复合物的抗氧化能力更高,其乳液的氧化稳定性也更高且高于向乳液中直接添加EGCG。通过内源荧光光谱的测定计算得到MRPs与EGCG的结合位点,结果表明糖基化改性程度越高,MRPs与EGCG的结合位点越少,但反应1 d的MRPs-EGCG复合物的自由基清除率就从34.12%提高到了52.81%。界面层厚度的测定结果说明小分子EGCG的结合不会对MRPs的界面层厚度产生影响,说明MRPs与EGCG的非共价结合可以在界面层厚度不变的情况下,仅通过提高界面层的抗氧化能力来提高WPI/D 3:1组MRPs乳液的氧化稳定性。


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