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本文采用Novoferm 43TM (一种具有半乳甘露聚糖酶活性的商品酶) 将瓜尔胶水解以降低体系粘度及提高其功能性。半乳甘露聚糖酶活(GMA)的定义是,在 pH4.5 和 40℃条件下每分钟内使底物粘度降低到初始值的的一半时需要的酶量(ml)。研究发现,Novoferm 43TM的酶活是 3.6±0.03 UGMA/ml,在 pH4.5 和 40℃条件下它水解 1%的瓜尔胶时的速度是 0.003 U GMA/ml。 通过 4、6 和 8 小时的水解,分别得到三种瓜尔胶的水解产物。它们的还原能力—以 D-甘露糖当量计—依次是 13.56±0.11、16.1±0.13 和 22.74±0.07%,说明瓜尔胶分子发生了显著的降解,产生出许多还原性末端。这些值超过瓜尔胶水解产物(PHGG)的商业样品Sunfiber TM(10.64±0.29)。 通过每小时测量特性粘度来研究水解进程,发现在初始的一小时中反应进行迅速。在初始的一小时中,特性粘度从 13.03(未水解瓜尔胶)下降到 2.36 dl/g(下降了 82%),在随后几小时中,速度逐渐降低(每小时的降低少于 10%),8 小时后达到 0.44 dl/g。 通过对水解产物的体外生物活性实验,发现随着水解度的增加,它们对 Bifidobacterium infantisCGMCCC 1.505 和 Escherichia coli 的增殖影响显著增加(p<0.05)。本实验中的水解产物优于商业用 PHGG 样品,但与低聚果糖的增殖作用相比尚有差距。得到的水解产物都不能支持非病原性Escherichia coli 的生长。因此,在此基础上,对水解产物进行温和的益生菌性质研究。 采用毛细管粘度计和高效凝胶过滤色谱(HPGFC),对瓜尔胶的相对分子质量和水解产物的相对分子质量和相对分子质量分布进行测定。瓜尔胶的初始相对分子质量是 1493±76kDa,水解产物则分布在从 53 kDa 到 300 Da 的区间内。 高相对分子质量部分(10,000->500,000Da)洗脱时保留时间较短,在水解产物中所占比重为 54-43%。 将瓜尔胶进一步水解 10、12 和 24 小时,以提高水解的程度。通过 HPGFC 测定洗脱曲线未发现明显变化。水解产物中高相对分子质量部分保持在 42-44%的水平,低相对分子质量部分所占比重略有增加(24 小时后达到 31%)。 运用流变学方法比较水解产物,瓜尔胶和 SunfiberTMPHGG 的性质。在 25℃,用 AR 1000 流变仪(TA 仪器公司,英国)测定剪切速率为 1-100s-1时 10mg/ml 溶液的流变性质。结果表明瓜尔胶溶液呈现假塑性,它的粘度随着剪切速率的提高而降低。而瓜尔胶水解产物溶液表现出近似牛顿流体的性质,粘度并不随着剪切速率而发生显著变化。<WP=11>同时研究了 pH(2.4-8)和离子强度(0-1 mol/l NaCl)对溶液粘度、流动指数(n)和稠度系数 K的影响。粘度(剪切速率 50s-1)、n 和 K 受 pH 和 NaCl 的影响并不显著,然而在低 pH(2.4 和 4.0)和高 pH(8.0)具有明显影响。瓜尔胶的流动指数 (n) 随 NaCl 浓度的增加略有增加。 通过美拉德反应研究瓜尔胶水解产物的化学性质。采用模拟体系,将 75mg/ml 的碳水化合物和 96mg/ml 的氨基乙酸添加到 0.2M 的醋酸钠/醋酸缓冲液中,调节 pH 为 5.5(最终碳水化合物:氨基酸为 3.125:1)。将液体在 80、90 和 100℃加热 60 分钟,每隔 10 分钟测定其在 420nm 的吸光度以确定褐变程度。褐变随着水解产物水解程度的提高而略有增加,其中以水解 8 小时的样品最高。而对照组的 Sunfiber TM和葡萄糖样品显示出很低的褐变程度。褐变随着温度和加热时间的的增加而增加。回归分析(相关系数法)发现反应速率遵从零级反应动力学。同时也通过不添加氨基酸的样品来测定样品发生非酶促褐变的可能,结果表明在水解产物中几乎不发生非酶促褐变,在 80 和 90℃的商业 PHGG 和葡萄糖中也很少见。 PHGG 添加在含脂食品中,会影响食品体系的性质,研究它的持油力(FHC)是有必要的。随着瓜尔胶水解度提高,FHC 略有下降,但无明显差异。然而,与未水解瓜尔胶相比,也没有产生显著的变化,因此认为水解对瓜尔胶的 FHC 没有显著改变。 通过对水解产物的部分组成分析,实验所得样品的水分含量和灰分含量较商业产品和文献报道的要高,必须进一步纯化。水解产物的蛋白质含量和 pH 低于可见的文献报道。蛋白质含量的差别可能归咎于瓜尔胶原料差异和分析方法的不同,而纯化步骤可能是造成 pH 偏低的原因。 通过水解产物色差分析,未水解瓜尔胶粉末与 Sunfiber TMPHGG 存在差异,发现水解产物色泽更深。与冷冻干燥样品比较发现,干燥方法是显著影响因素。感官和色差分析发现冷冻干燥样品色泽较浅。干燥加热是造成颜色加深的原因。 通过研究发现,Novoferm 43TM 部分水解瓜尔胶生产高附加值的水解产物,具有温和的益生菌性质,较低的粘度和相对分子质量。水解过程并不影响水解产物的持油力(FHC),但会增加非酶促褐变发生的可能。水解 8 小时得到的水解物产品具有与文献报道的相似性质,可以作为 PHGG在医药和保健食品中应用。