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以水解明胶和蛋氨酸月桂酯为基质的类蛋白反应的研究

安广杰  
【摘要】:水解明胶亦称胶原多肽,是胶原蛋白或明胶经过一定的降解而得到的多肽混合物。水解明胶具有优良的理化和生理功能性质,在食品工业和化妆品工业有着广阔的应用前景。但我国对水解明胶的生产和应用方面的研究还较少,胶原蛋白资源浪费也比较严重,并造成了一定的环境污染。本课题主要对水解明胶的生产和类蛋白反应法改性水解明胶进行了研究。 首先,论文对水解明胶的酶法生产进行了详细的研究。将原料脱盐牛骨经过多次温水清洗除杂,并以1:3的料液比分别经过砂轮磨和胶体磨磨浆,得到了平均颗粒粒径为158μm的浆料。实验选用Alcalase蛋白酶对料液进行水解,研究了酶解的工艺条件,得到了最佳酶解条件为: 60℃、pH9.5、36AU/kg加酶量、4.4%的底物浓度、水解时间3小时,并初步探讨了酶解机理。利用扫描电子显微镜对胶原蛋白结构的变化进行了观察。所得水解明胶的相对分子质量主要集中于788Da左右。氨基酸分析表明,甘氨酸含量最高,谷氨酸次之。 其次,为了扩大水解明胶的应用范围和研究类蛋白反应的特点,本课题在参考前人研究结果的基础上并做了创新,采用了蛋氨酸酯为改性剂通过类蛋白反应对水解明胶进行改性。 实验研究了蛋氨酸酯的合成方法及产物性质分析,对不同链长的醇进行了选择,最后确定蛋氨酸月桂酯作为改性剂。结果表明,利用氨基酸:醇:对甲苯磺酸:苯=1:5:1.1:22的配比,在合适的条件下通过酯化反应得到了各种相应的蛋氨酸酯,并通过红外光谱鉴定了酯键的形成,同时纸色谱结果也表明这种产品的存在。其中,蛋氨酸月桂酯合成的最佳反应条件为: 24小时,苯和蛋氨酸比例为11: 1(mol:mol),蛋氨酸与月桂醇的比例为1: 1(mol:mol),催化剂用量与蛋氨酸的比例为1: 2(mol:mol)。 本文又对木瓜蛋白酶催化蛋氨酸酯和水解明胶的反应条件作了研究,通过单因素实验和主成分分析法对类蛋白反应进行的条件进行了分析。结果表明,得率是几个指标中最重要的,其次为乳化稳定性,分析综合指标得出最佳反应条件为:底物浓度40%,时间6小时,加酶量为0.1%水解明胶,加酯量为0.025mol/100g水解明胶,温度为55℃,pH值6.0。丙酮的添加量在10%较为合适,水解明胶的水解度在22%对反应更有利。 论文利用不同的分析手段对类蛋白物的结构进行了分析。结果表明,蛋氨酸月桂酯被成功接入到了水解明胶中,类蛋白物中主要成分为蛋白质,月桂醇含量为1.7%。水解明胶和类蛋白物的等电点分别为4.25和6.25。类蛋白物的平均相对分子质量为956Da,主要是由相对分子质量集中分布在233~2894Da之间的组分组成的混合物。类蛋白物的形成是由氢键、疏水相互作用的生成而引起。扫描电镜照片也显示,水解明胶经过类蛋白反应形成的胶状物具有明显紧密的空间结构,在一定的区域排列有序,说明类蛋白物具有较强的作用力促使其形成了稳定的结构。 类蛋白反应的机理目前尚无定论,而其机理将对类蛋白反应在食品、化妆品和化工


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