葡萄糖糖基化米糠蛋白-壳聚糖复合膜的制备及性质研究

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米糠是稻米加工中的副产物,其蛋白含量约为10%~15%。米糠蛋白营养价值高,具有低致敏性、抗氧化性和抗癌性等,是一种优质蛋白。近年来,部分学者在米糠中提取米糠蛋白后探究其在成膜基材中的应用,但米糠蛋白的低溶解性导致其功能性质较差,限制了其应用,且单一米糠蛋白薄膜表现出较弱的机械性能和阻隔性能。因此,本研究将米糠蛋白进行葡萄糖糖基化改性后制备蛋白膜,并分析糖基化反应对米糠蛋白性质的影响,再将葡萄糖糖基化米糠蛋白与壳聚糖共混制备复合膜,提高米糠蛋白膜性能,扩宽米糠蛋白的应用范围。(1)本研究探讨了米糠蛋白在不同葡萄糖与米糠蛋白质量比、温度、时间、pH条件下的接枝度及成膜后薄膜色泽、不透明度和机械性能的变化,结果表明,在葡萄糖与米糠蛋白质量比为1:1,温度为90℃,时间为60 min,pH为9的条件下改性后的米糠蛋白成膜效果最优。改性得到的米糠蛋白性质发生变化,其接枝度为25.01%,热变性温度为107.81℃,热焓值为36.44 J/g;溶解度为46.90%;游离巯基含量为21.15μM/gpro;表面疏水指数为3265.70;SDS-PAGE显示蛋白亚基条带变浅,糖基化后出现大分子聚集体。米糠蛋白这些特性的变化使得蛋白在后续成膜过程中可更加紧密交联,得到的薄膜机械性能(抗拉强度:0.96MPa,断裂伸长率:112.67%)显著优于未改性的米糠蛋白膜。(2)本研究优化了葡萄糖糖基化米糠蛋白膜的成膜条件。以上述最优条件下的葡萄糖糖基化米糠蛋白为原料,分析成膜过程中甘油和pH对薄膜的影响。两者显著提升了薄膜的机械性能和水蒸气透过率。在甘油的添加量为1.25%和膜液pH10的条件下得到的葡萄糖糖基化米糠蛋白膜的抗拉强度、断裂伸长率和水蒸气透过率分别为1.03 MPa、182.85%和3.65×10-7g/m·s·KPa。薄膜的微观结构和傅里叶红外扫描结果也印证了甘油、pH及糖基化改性对薄膜的正向作用。(3)本研究将上述最优糖基化反应条件下得到的葡萄糖糖基化米糠蛋白与壳聚糖复配,共混浇铸成膜。研究结果表明,甘油主要对复合膜的机械性能有较强的改善作用。而壳聚糖的加入,不仅改善了薄膜的外观,且显著提高了薄膜的机械性能、耐水性、阻湿性和耐热性,并赋予了薄膜一定的抑菌性。当葡萄糖糖基化米糠蛋白溶液与壳聚糖溶液体积比为1:2,甘油添加量为1.25%时,复合膜的抗拉强度、膨胀率、水溶性、水蒸气透过率和热变性温度分别达到2.23MPa、32.27%、14.21%、3.08×10-7g/m·s·KPa、110.49℃。复合膜的结构平滑致密,糖基化米糠蛋白和壳聚糖分子间氢键作用较强,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出了较强的抑制作用。
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