鸡血浆蛋白与直链淀粉复合物的性质研究
目 录
1引言1
1.1直链淀粉的概述1
1.2血浆蛋白2
1.3蛋白质-多糖的接枝改性2
1.4蛋白质-多糖共价复合物的功能性质4
1.5本课题研究的目的5
1.6本课题的研究内容5
2鸡血浆蛋白-直链淀粉复合物的制备6
2.1实验材料与设备6
2.2实验方法6
2.3结果与讨论8
2.4本章小结11
3鸡血浆蛋白-直链淀粉复合物功能性质的研究12
3.1实验材料与设备12
3.2实验方法12
3.3结果与讨论14
3.4本章小结16
4鸡血浆蛋白-直链淀粉复合物理化性质的研究17
4.1实验材料与设备17
4.2实验方法17
4.3结果与讨论19
4.4本章小结20
结论21
致谢22参考文献23
1 引言
蛋白质和淀粉都是天然的高分子聚合物，它们廉价易得、易于降解，并且拥有较好的生物相容性。各国对于蛋白质和淀粉的开发及利用一直都很重视，并且热衷于对它们进行改性修饰。此外，蛋白质和淀粉在食品体系中，除了营养丰富外，还可以作为增稠剂、稳定剂，对食品的质构、流变学及其他的理化性质有着很大的影响[1]。当它们共存时，并且物理化学条件适宜时，会发生共聚改性现象，即大分子上的一些基团可以相互连接复合，从而改善和赋予体系一些独特的功能性质、加工特性和品质特性，最终使其在食品或其他工业中得到广泛应用[1]。
1.1 直链淀粉的概述
1.1.1 直链淀粉的结构特点
直链淀粉是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
一种由D-吡喃葡萄糖单元通过α-l,4糖苷键连接而成的线形多糖,呈右手螺旋结构,在螺旋内部只含氢原子,是亲油性的,羟基位于螺旋外侧[2]。
直链淀粉含量越高,分子间易结合,易发生凝沉,越难糊化,而其剪切力强,成膜性能好[3]。它具有不同的晶型,谷物直链淀粉是A型,根块直链淀粉是B型,A型和B型都是双螺旋结构,每一圈由6个葡萄糖基组成,其相对分子质量约为106[4]。直链淀粉在水中的溶解性取决于其聚合度,当聚合度低于75-80时,直链淀粉水溶性较好；当聚合度在80-1000之间时,直链淀粉分子相互靠近形成体积较大的聚集体,易发生凝沉[5]；当聚合度高于l000时,直链淀粉易形成凝胶[6]。
1.1.2 直链淀粉的性质
直链淀粉与碘的复合:碘和淀粉形成的深蓝色复合物,后来被证实是碘与直链淀粉复合形成螺旋结构[7-9]。当直链淀粉的链长大于80时,光的最大吸收波长λ max大于610 nm；若链长缩短,则λ max减小,复合物的颜色逐渐变红[10]。用此原理可以确定直链淀粉的含量,即淀粉吸收碘的能力(IA)[2]。
糊化与凝胶:不溶解的淀粉颗粒在加热时会瓦解,其分子聚集状态被改变,从而水可以进入颗粒内部。颗粒膨胀导致黏性增加,结晶性消失，结晶性消失的温度称为糊化温度[2]。直链淀粉经过冷却连结在一起,当浓度足够高时,就可以形成沉淀物或凝胶(此步也称为老化),这个过程是“凝胶化作用”[2]。在高一点浓度的直链淀粉稀溶液(2%)中,它的凝胶能力受直链淀粉的溶剂影响,在二甲基亚砜(DMSO)和水合DMSO的混合物(主要包括DMSO)中,直链淀粉不能形成凝胶,但在水中或富含水的混合物中,形成的凝胶较为稳定[11]。因此,直链淀粉含量的高低决定了其凝胶能力的大小。
1.2 血浆蛋白
动物血浆蛋白具有良好的乳化性[12]、凝胶性[13]和保水性[14]，既可直接添加到乳化凝胶类肉制品中，提高产品出品率，降低蒸煮损失，改善质构特性[15]；又可与植物油乳化形成乳化物作为脂肪替代物，在保证产品保水性的同时改善营养特征[16]；还可以作为功能性添加剂代替部分磷酸盐，减少产品磷酸盐的使用量[14]。
血浆蛋白是多种蛋白质的总称，主要有白蛋白、球蛋白和纤维蛋白，其中白蛋白的分子量最小，但它在血浆中的含量最大，约占50%；球蛋白是由α-，β-和γ-三部分组成，约占血浆蛋白含量的45%[17]。血浆蛋白除了其本身的营养特性外，还有许多良好的功能特性，例如凝胶性、乳化性，因此血浆蛋白也可以在多种食品体系中应用。
1.3 蛋白质-多糖的接枝改性
1.3.1 蛋白质-多糖接枝反应的理论基础
蛋白质-多糖的接枝反应是以美拉德反应为基础的，控制各因素的变化能实现该反应。美拉德反应又称为“非酶褐变反应”，是指羰基化合物（还原糖类）和氨基化合物（氨基酸和蛋白质）经过复杂反应最终生成棕色甚至是黑色的大分子类黑精物质，所以又称羰胺反应[18]。美拉德反应历程一般可以总结如下[19]：
（1）开始阶段：还原糖类的醛基与蛋白质或氨基酸的自由氨基进行失水缩合反应生成席夫碱，再经环化形成相应的N-取代醛糖基胺，经葡糖胺重排反应形成Amadori化合物。
（2）中间阶段：Amadori化合物在中间阶段进行的反应，取决于体系的pH值。当pH值等于或小于7时，Amadori化合物主要发生1,2-烯醇化反应而形成糠醛或羟甲基糠醛，当pH大于7且温度较低时，Amadori化合物较易发生2,3-烯醇化反应而形成还原酮类；当pH大于7且温度较高时，Amadori化合物较易发生Strecker裂解反应，产生1-羟基-2-丙酮、丙酮醛、二乙酰基等高活性中间体。这些中间体还可以继续参与反应，如脱氢还原酮易使氨基酸发生脱羧、脱氨反应形成醛类和α-氨基酮类。
（3）终期阶段：在终期反应阶段，反应过程中形成的醛类、酮类不稳定，它们可以发生聚合反应产生醛醇类脱氮聚合物。在有氨基存在时，众多活性中间体易与氨基发生缩合、脱氢、重排和异构化等一系列反应，最终生成含氮的棕色聚合物或共聚物，统称为类黑素。这类物质具有较大分子量，从几千到几十万不等，此阶段反应复杂，目前对这类产物的形成机制和结构还没有较为明确的认识。
美拉德反应机理十分复杂，其反应历程、产物组成及其性质等受多种因素影响，氨基化合物和还原糖的种类、性质、以及它们之间的反应比例，反应时的pH值、温度、反应时间、相对湿度、缓冲液浓度对反应的速率以及最终产物的组成有着重要的影响[20]。
1.3.2 蛋白质-多糖接枝改性的方法
传统的蛋白质和多糖接枝改性的方法主要有两种：干热法和湿热法。
干法反应是由日本kato教授首先提出的[21]，是通过控制自发的美拉德反应来实现的，主要应用于蛋白质与多糖之间。蛋白质分子在水溶液中，由于各种分子内的作用力以及疏水相互作用使一些反应基团被包埋于结构的内部；另一方面，多糖作为碳水化合物，由于立体效应，其化学反应具有强烈的取向性[22]。
蛋白质与多糖形成复合物,由于蛋白质引入了较多的亲水性羟基,所以整个的蛋白分子的溶解性提高了。另外多糖的不规则结构阻碍了蛋白质分子的聚集沉淀,从而促进了蛋白质的溶解。
邻苯二甲醛（OPA） 分析纯
在接枝反应中，还原性醛基与蛋白质中的ε-氨基接触才能发生反应[22]。由于蛋白的ε-氨基不可能一下子全部暴露在分子的表面，因此，反应开始后，随着加热时间的延长，蛋白质结构部分展开，多糖与蛋白质受热逐步结合，接枝度逐渐提高；但是过度加热一方面使蛋白质分子的一些赖氨酸被破坏，另一方面造成蛋白质结构的伸展，增加蛋白质的相互作用，导致凝聚和沉淀，不利于接枝反应[22]。由图2.3可知，接枝度随着时间的增加而增大，但超过2h后，接枝度开始下降，并趋于平缓；同时，褐变指数也随着复合比的增大而增加，但超过3h后，褐变指数急剧增大。因此，反应时间在2h左右比较合适。
1引言1
1.1直链淀粉的概述1
1.2血浆蛋白2
1.3蛋白质-多糖的接枝改性2
1.4蛋白质-多糖共价复合物的功能性质4
1.5本课题研究的目的5
1.6本课题的研究内容5
2鸡血浆蛋白-直链淀粉复合物的制备6
2.1实验材料与设备6
2.2实验方法6
2.3结果与讨论8
2.4本章小结11
3鸡血浆蛋白-直链淀粉复合物功能性质的研究12
3.1实验材料与设备12
3.2实验方法12
3.3结果与讨论14
3.4本章小结16
4鸡血浆蛋白-直链淀粉复合物理化性质的研究17
4.1实验材料与设备17
4.2实验方法17
4.3结果与讨论19
4.4本章小结20
结论21
致谢22参考文献23
1 引言
蛋白质和淀粉都是天然的高分子聚合物，它们廉价易得、易于降解，并且拥有较好的生物相容性。各国对于蛋白质和淀粉的开发及利用一直都很重视，并且热衷于对它们进行改性修饰。此外，蛋白质和淀粉在食品体系中，除了营养丰富外，还可以作为增稠剂、稳定剂，对食品的质构、流变学及其他的理化性质有着很大的影响[1]。当它们共存时，并且物理化学条件适宜时，会发生共聚改性现象，即大分子上的一些基团可以相互连接复合，从而改善和赋予体系一些独特的功能性质、加工特性和品质特性，最终使其在食品或其他工业中得到广泛应用[1]。
1.1 直链淀粉的概述
1.1.1 直链淀粉的结构特点
直链淀粉是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
一种由D-吡喃葡萄糖单元通过α-l,4糖苷键连接而成的线形多糖,呈右手螺旋结构,在螺旋内部只含氢原子,是亲油性的,羟基位于螺旋外侧[2]。
直链淀粉含量越高,分子间易结合,易发生凝沉,越难糊化,而其剪切力强,成膜性能好[3]。它具有不同的晶型,谷物直链淀粉是A型,根块直链淀粉是B型,A型和B型都是双螺旋结构,每一圈由6个葡萄糖基组成,其相对分子质量约为106[4]。直链淀粉在水中的溶解性取决于其聚合度,当聚合度低于75-80时,直链淀粉水溶性较好；当聚合度在80-1000之间时,直链淀粉分子相互靠近形成体积较大的聚集体,易发生凝沉[5]；当聚合度高于l000时,直链淀粉易形成凝胶[6]。
1.1.2 直链淀粉的性质
直链淀粉与碘的复合:碘和淀粉形成的深蓝色复合物,后来被证实是碘与直链淀粉复合形成螺旋结构[7-9]。当直链淀粉的链长大于80时,光的最大吸收波长λ max大于610 nm；若链长缩短,则λ max减小,复合物的颜色逐渐变红[10]。用此原理可以确定直链淀粉的含量,即淀粉吸收碘的能力(IA)[2]。
糊化与凝胶:不溶解的淀粉颗粒在加热时会瓦解,其分子聚集状态被改变,从而水可以进入颗粒内部。颗粒膨胀导致黏性增加,结晶性消失，结晶性消失的温度称为糊化温度[2]。直链淀粉经过冷却连结在一起,当浓度足够高时,就可以形成沉淀物或凝胶(此步也称为老化),这个过程是“凝胶化作用”[2]。在高一点浓度的直链淀粉稀溶液(2%)中,它的凝胶能力受直链淀粉的溶剂影响,在二甲基亚砜(DMSO)和水合DMSO的混合物(主要包括DMSO)中,直链淀粉不能形成凝胶,但在水中或富含水的混合物中,形成的凝胶较为稳定[11]。因此,直链淀粉含量的高低决定了其凝胶能力的大小。
1.2 血浆蛋白
动物血浆蛋白具有良好的乳化性[12]、凝胶性[13]和保水性[14]，既可直接添加到乳化凝胶类肉制品中，提高产品出品率，降低蒸煮损失，改善质构特性[15]；又可与植物油乳化形成乳化物作为脂肪替代物，在保证产品保水性的同时改善营养特征[16]；还可以作为功能性添加剂代替部分磷酸盐，减少产品磷酸盐的使用量[14]。
血浆蛋白是多种蛋白质的总称，主要有白蛋白、球蛋白和纤维蛋白，其中白蛋白的分子量最小，但它在血浆中的含量最大，约占50%；球蛋白是由α-，β-和γ-三部分组成，约占血浆蛋白含量的45%[17]。血浆蛋白除了其本身的营养特性外，还有许多良好的功能特性，例如凝胶性、乳化性，因此血浆蛋白也可以在多种食品体系中应用。
1.3 蛋白质-多糖的接枝改性
1.3.1 蛋白质-多糖接枝反应的理论基础
蛋白质-多糖的接枝反应是以美拉德反应为基础的，控制各因素的变化能实现该反应。美拉德反应又称为“非酶褐变反应”，是指羰基化合物（还原糖类）和氨基化合物（氨基酸和蛋白质）经过复杂反应最终生成棕色甚至是黑色的大分子类黑精物质，所以又称羰胺反应[18]。美拉德反应历程一般可以总结如下[19]：
（1）开始阶段：还原糖类的醛基与蛋白质或氨基酸的自由氨基进行失水缩合反应生成席夫碱，再经环化形成相应的N-取代醛糖基胺，经葡糖胺重排反应形成Amadori化合物。
（2）中间阶段：Amadori化合物在中间阶段进行的反应，取决于体系的pH值。当pH值等于或小于7时，Amadori化合物主要发生1,2-烯醇化反应而形成糠醛或羟甲基糠醛，当pH大于7且温度较低时，Amadori化合物较易发生2,3-烯醇化反应而形成还原酮类；当pH大于7且温度较高时，Amadori化合物较易发生Strecker裂解反应，产生1-羟基-2-丙酮、丙酮醛、二乙酰基等高活性中间体。这些中间体还可以继续参与反应，如脱氢还原酮易使氨基酸发生脱羧、脱氨反应形成醛类和α-氨基酮类。
（3）终期阶段：在终期反应阶段，反应过程中形成的醛类、酮类不稳定，它们可以发生聚合反应产生醛醇类脱氮聚合物。在有氨基存在时，众多活性中间体易与氨基发生缩合、脱氢、重排和异构化等一系列反应，最终生成含氮的棕色聚合物或共聚物，统称为类黑素。这类物质具有较大分子量，从几千到几十万不等，此阶段反应复杂，目前对这类产物的形成机制和结构还没有较为明确的认识。
美拉德反应机理十分复杂，其反应历程、产物组成及其性质等受多种因素影响，氨基化合物和还原糖的种类、性质、以及它们之间的反应比例，反应时的pH值、温度、反应时间、相对湿度、缓冲液浓度对反应的速率以及最终产物的组成有着重要的影响[20]。
1.3.2 蛋白质-多糖接枝改性的方法
传统的蛋白质和多糖接枝改性的方法主要有两种：干热法和湿热法。
干法反应是由日本kato教授首先提出的[21]，是通过控制自发的美拉德反应来实现的，主要应用于蛋白质与多糖之间。蛋白质分子在水溶液中，由于各种分子内的作用力以及疏水相互作用使一些反应基团被包埋于结构的内部；另一方面，多糖作为碳水化合物，由于立体效应，其化学反应具有强烈的取向性[22]。
蛋白质与多糖形成复合物,由于蛋白质引入了较多的亲水性羟基,所以整个的蛋白分子的溶解性提高了。另外多糖的不规则结构阻碍了蛋白质分子的聚集沉淀,从而促进了蛋白质的溶解。
邻苯二甲醛（OPA） 分析纯
在接枝反应中，还原性醛基与蛋白质中的ε-氨基接触才能发生反应[22]。由于蛋白的ε-氨基不可能一下子全部暴露在分子的表面，因此，反应开始后，随着加热时间的延长，蛋白质结构部分展开，多糖与蛋白质受热逐步结合，接枝度逐渐提高；但是过度加热一方面使蛋白质分子的一些赖氨酸被破坏，另一方面造成蛋白质结构的伸展，增加蛋白质的相互作用，导致凝聚和沉淀，不利于接枝反应[22]。由图2.3可知，接枝度随着时间的增加而增大，但超过2h后，接枝度开始下降，并趋于平缓；同时，褐变指数也随着复合比的增大而增加，但超过3h后，褐变指数急剧增大。因此，反应时间在2h左右比较合适。
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