酸性环境下碱性脂二肽乳化性及乳化机制的研究

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乳液在多领域应用广泛,但在外界环境改变的条件下,易发生失稳破乳现象。诸多传统乳化剂,如蛋白质,多数应用于中性环境,在酸性条件下乳化效果差,形成的乳液稳定性低,极大限制了应用范围。然而,食品体系大多为酸性环境,因此,开发在酸性环境下,仍能形成稳定乳液的乳化剂,对食品工业意义重大。近几年,多肽作为表面活性剂受到广泛关注,因其组成单元为20种基本氨基酸,易于合成并可以进行化学修饰。因此,可以通过定向设计多肽序列以满足特定需要,扩宽其应用范围。本研究基于一类碳链修饰的碱性脂二肽(p I>7),在酸性条件下利用超声制备乳液。通过分析脂二肽分子的理化性质及形成的乳液特征,探究脂二肽作为乳化剂的乳化机理,对扩宽脂肽两亲体的应用具有重要意义,为开发新型乳化剂提供新思路。主要的研究结果如下:研究并设计了一种脂二肽(C13-lysine-arginine,C13-KR)作为乳化剂,实验证明此脂二肽(C13-KR)在酸性环境下有良好的乳化性,形成的乳液与传统乳液(乳清分离蛋白(Whey Protein Isolate,WPI)、吐温80(Tween 80))相比有更好的稳定性。在相同的制备条件下,脂二肽C13-KR形成的乳液粒径显著低于传统乳液,同时,电位值较高,约为+100 m V。除此之外,C13-KR乳液的储藏稳定性较强,随储藏时间的延长,层析值最低;在升高温度及改变盐离子浓度的情况下,与传统乳液相比,粒径值变化最小。为进一步探究脂二肽C13-KR的乳化机理,分析了C13-KR分子的流动性及界面张力值。实验证明C13-KR分子有最强的流动性,平衡后的流动值为400 Hz,同时,脂二肽的界面张力值最低,仅为3.6 m N/m。结果证明,脂二肽C13-KR可作为优良的乳化剂,一定程度上可以弥补传统乳化剂的缺陷。研究不同氨基酸序列对脂二肽乳化特性的影响。在第二章的基础上,改变脂二肽亲水头基氨基酸的序列。选用C13-赖氨酸-赖氨酸(C13-KK),C13-赖氨酸-组氨酸(C13-KH),C13-精氨酸-赖氨酸(C13-RK),C13-精氨酸-组氨酸(C13-RH)和C13-精氨酸-精氨酸(C13-RR)五种脂二肽,通过分析多肽分子的理化特征及乳化稳定性,探索多肽分子氨基酸序列与乳化性能的构效关系。由界面张力值的变化可知,含有赖氨酸(C13-KK,C13-KH,C13-RK)的脂二肽降低界面张力的速度比含有精氨酸(C13-RH,C13-RR)的脂二肽快,但是,平衡后的界面张力值也较高;由形成的乳液特征可知,含有赖氨酸(C13-KK,C13-KH,C13-RK)的脂二肽形成的乳液粒径值较小,而含有精氨酸(C13-RH,C13-RR)的脂二肽形成的乳液粒径较大。其中,C13-KK乳液的粒径值最小,仅为219 nm,C13-RR乳液的粒径值最大为330 nm。除此之外,依据乳化活性(EAI)和乳化稳定性(ESI)可知,含有精氨酸(C13-RH,C13-RR)的脂二肽乳液乳化活性较强,而含有赖氨酸(C13-KK,C13-KH,C13-RK)的脂二肽乳液乳化稳定性较强。除此之外,微流变结果显示,不同氨基酸序列的脂二肽对形成乳液的粘弹性、流动性均有显著影响。实验证明,氨基酸序列的不同,脂二肽乳化剂的界面吸附速率、平衡后的界面张力值及形成的乳液特征均有显著差异。研究不同碳链长度对脂二肽理化性质及乳化特性的影响。保持脂二肽亲水头基氨基酸序列不变(赖氨酸-组氨酸(KH)和精氨酸-精氨酸(RR)),改变疏水端碳链长度为C7,C10,C13,C16,通过对比不同链长的脂二肽分子的乳化性质,探索多肽分子碳链长度对乳化性的影响。结果表明,随碳链长度的增加,脂二肽在油水界面的界面张力值显著降低,乳液的乳化活性(EAI)显著增加。综合分析乳液粒径大小、乳化稳定值(ESI)、储藏稳定性及微流变可知:随碳原子数目增加,脂二肽乳液的粒径值显著降低,乳化稳定性随之加强,乳液粘弹性增加,液滴流动性降低。然而,碳链长度过长(C16)导致乳液的粒径值上升,证明碳链长度过长不利于乳液的稳定性。实验表明,当碳链长度为13时,脂二肽的乳化活性较好,乳液稳定性较强。
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