酪蛋白酸钠/果胶混合体系的相行为及其转变的研究

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蛋白质和多糖在水溶液中共存时会出现共溶、离析型相分离及缔合型相分离三种状态。离析型相分离形成的水包水乳液可以用于生物活性物质的包封和递送,缔合型相分离形成的复合物可以作为微囊化的壁材。环境条件及聚合物的内部因素均会影响相分离行为,在特定条件下生物聚合物混合溶液一般只表现出一种类型的相分离,但通过改变实验条件可以导致相分离类型发生转变。酪蛋白酸钠是一种牛奶蛋白,在水溶液中具有较强的胶束自组装特性,可以作为模型蛋白质。柑橘果胶是一种阴离子水溶性酸性多糖,以半乳糖醛酸作为主链以中性多糖作为侧链。本课题主要研究了酪蛋白酸钠(NaCas)和高甲氧基果胶(HMP)混合体系的离析型相分离和缔合型相分离,并探究了p H值诱导的离析型相分离向缔合型相分离的转变。主要研究结果如下:(1)首先对原料进行初步表征并探究了相分离条件。结果表明经过前处理后果胶的酯化度为60.03%,半乳糖醛酸含量为52.25%,属于高甲氧基果胶。粒径及电位测定的结果表明,p H值和盐离子浓度均会影响酪蛋白酸钠和果胶分子的粒径及zeta电位。相分离条件的初步探究表明,果胶浓度会影响混合溶液的自然p H值,进而影响微观相结构及相分离类型,提高盐离子浓度及延长离心时间均可使分相程度更完全。(2)NaCas/HMP混合体系离析型相分离的研究结果表明,初始聚合物浓度可以影响混合溶液的微观相结构并导致相结构发生转变,混合溶液的流变特性主要由连续相主导并受分散相体积分数的影响。提高体系的p H值导致酪蛋白酸钠/果胶混合溶液的相容性增加,提高体系中的盐离子浓度导致混合溶液的相容性降低。体系p H值及盐离子浓度的变化会影响混合溶液的微观相结构、两相体积分数及流变特性。(3)NaCas/HMP混合体系缔合型相分离的研究结果表明,提高蛋白质/多糖质量比导致临界转变p H向较高p H值方向移动,提高总聚合物浓度对临界转变p H值无影响,而提高盐离子浓度导致临界转变p H向较低p H值方向移动。耗散型石英晶体微天平测试结果表明p H 7.0时酪蛋白酸钠和果胶间无静电相互作用,而p H 4.5及p H 4.0时两种聚合物间存在静电相互作用,流变学测试结果表明蛋白质/多糖质量比、p H值及盐离子浓度均会影响复合物的流变特性。(4)选取4.0%NaCas/1.5%HMP混合体系通过将其p H值由7.0连续调节至3.5研究p H值诱导的离析型相分离向缔合型相分离的转变,从新鲜溶液的微观相结构、离心后的宏观分相状态、相平衡后的上下相组成及流变特性等角度说明在p H 5.5附近发生了两种相分离类型的转变,随后将p H值回调升高从微观结构及宏观状态这两个角度说明了这两种相分离类型发生转变后不完全可逆。
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