【摘 要】
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在现有食品工业背景下,具有核-壳结构的聚合物胶束为解决功能性疏水物质因水溶性低,应用空间受到限制等难题应运而生。这其中,两亲性多糖基胶束因具有良好的自组装特性以及结构稳定性等特点逐渐受到关注。受到目前改性较为成熟的辛烯基琥珀酸淀粉酯的启发,以辛烯基琥珀酸酐(Octenyl succinic anhydride,OSA)改性β-葡聚糖得到的两亲性辛烯基琥珀酸燕麦β-葡聚糖酯(OSβG)在水溶液中能够
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在现有食品工业背景下,具有核-壳结构的聚合物胶束为解决功能性疏水物质因水溶性低,应用空间受到限制等难题应运而生。这其中,两亲性多糖基胶束因具有良好的自组装特性以及结构稳定性等特点逐渐受到关注。受到目前改性较为成熟的辛烯基琥珀酸淀粉酯的启发,以辛烯基琥珀酸酐(Octenyl succinic anhydride,OSA)改性β-葡聚糖得到的两亲性辛烯基琥珀酸燕麦β-葡聚糖酯(OSβG)在水溶液中能够通过疏水相互作用形成典型的核-壳结构胶束,具有良好的物质荷载能力以及显著增溶等功能性。但与嵌段共聚物不同,OSβG胶束结构更加松散,不仅容易受到自身性质和环境因子的影响,更容易受到食品加工条件的冲击。同时,由于在OSβG自聚集过程中其单体分子与胶束共处于热力学和动力学平衡状态,因此共存的食品组分及其所处的环境条件极易影响OSβG胶束的形成过程与其稳定性,同时也会制约荷载胶束的性能。氨基酸作为蛋白质特定方面的模型化合物,研究OSβG在不同氨基酸体系环境下的自聚集行为特点与稳定性机制对后续的实际应用具有基础性的指导意义。基于此,本文以氨基酸作为食品组分代表物,主要研究内容为:氨基酸对OSβG自聚集行为的影响;p H和温度等环境因子对氨基酸存在条件下OSβG自聚集行为的影响以及氨基酸对荷载姜黄素-OSβG胶束的影响。旨在揭示食品组分氨基酸与其所处的环境条件对OSβG自聚集行为的影响及其机制,进一步探究氨基酸对荷载胶束的影响,最终为构建“高效稳定”的荷载胶束/食品组合体系提供理论依据。研究主要得到如下结论:(1)通过测定13种常见氨基酸对OSβG胶束的临界胶束浓度(CMC)、粒径、多分散系数(PDI)以及Zeta电位的影响,揭示氨基酸对OSβG自聚集行为影响的规律及其分子本质。结果表明疏水性氨基酸和酸性氨基酸有利于OSβG胶束化,亲水性和碱性氨基酸不利于OSβG胶束化且导致OSβG胶束粒径增加。相对应的,疏水性和酸性氨基酸导致其收缩,且随着氨基酸疏水性的增加,OSβG胶束粒径减小。氨基酸对OSβG自聚集行为的影响与氨基酸自身的解离程度、极性、疏水性及主侧链性质密切相关,同时也容易受到体系环境因子的支配;(2)通过测定在不同p H(3,6,10)以及温度(298.15 K,313.15 K,328.15 K,343.15 K,358.15 K)条件下7种疏水性氨基酸对OSβG胶束的临界胶束浓度、粒径、PDI、Zeta电位以及表面张力的影响,进一步揭示氨基酸性质与其所处环境条件对OSβG胶束的影响与其分子本质。对于每一种氨基酸而言,随着p H值的增加,OSβG胶束的CMC、粒径和Zeta电位绝对值均呈现增大趋势,主要原因在于p H诱导氨基酸的解离,通过静电相互作用进一步影响OSβG胶束的CMC、粒径和电荷密度。对于大多数氨基酸而言(谷氨酸例外),随着温度的升高,OSβG胶束的CMC呈现“U”型变化趋势,而粒径和Zeta电位则总体呈现抛物线型变化趋势,其主要原因在于温度对疏水相互作用的影响;(3)通过测定5种疏水性氨基酸对荷载姜黄素-OSβG胶束结构(粒径、PDI、Zeta电位)及表面张力的影响,揭示氨基酸对荷载姜黄素-OSβG胶束稳定性的影响。研究发现,与未添加氨基酸的荷载姜黄素-OSβG胶束相比,添加半胱氨酸、丙氨酸和丝氨酸导致荷载姜黄素-OSβG胶束粒径减小;添加半胱氨酸、丙氨酸和丝氨酸导致荷载姜黄素-OSβG胶束的PDI和Zeta电位均增加;而添加异亮氨酸和苯丙氨酸导致荷载姜黄素-OSβG胶束的粒径、PDI和Zeta电位呈现出与上述情况相反的变化趋势。综上,氨基酸对OSβG胶束以及荷载姜黄素-OSβG胶束的影响受多个因素的共同支配,与氨基酸的性质、结构以及体系所处的环境条件密切相关。
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