铁皮石斛多糖理化、流变及乳化性质研究

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铁皮石斛是一种具有高药用价值的多年生草本植物,主要分布于中国南方地区。铁皮石斛的主要活性成分包括生物碱,类黄酮,多酚,氨基酸,多糖等,现有铁皮石斛多糖(DOP)的研究主要集中在其生物活性的探讨,如治疗肠炎的能力,免疫调节作用,抗氧化活性等,而关于铁皮石斛多糖的流变特性和乳化性质研究尚未见报道。本研究以铁皮石斛茎为原料,对铁皮石斛茎进行热水烫漂预处理或不预处理,然后水提取滤液过滤后经乙醇沉淀,分别获得两种多糖样品(EPDOP和HEPDOP)。对两种多糖(EPDOP和HEPDOP)的物理化学性质和流变学特性进行了研究,探讨了热烫预处理对多糖的影响。在此基础上,制备了椰子油乳液,研究了复合多糖作为乳化剂的乳液稳定性。主要研究结果如下:1.经过热水浸烫预处理后的铁皮石斛茎,经破碎打浆,浆液表现出更高更稳定的表观粘度。预处理显著降低了石斛茎中的β-甘露聚糖酶的活性,表明甘露聚糖酶能使多糖发生降解,从而导致石斛浆液粘度下降。2.对EPDOP和HEPDOP的理化性质进行了研究,结果表明:(1)EPDOP和HEPDOP的红外光谱结果显示两种多糖的一级结构没有显著差异,热烫预处理没有改变石斛多糖的一级结构;紫外扫描发现EPDOP和HEPDOP在280nm处典型的蛋白质吸收峰,EPDOP峰强高于HEPDOP,说明EPDOP含有更多的蛋白质;(2)GPC图谱表明,HEPDOP的分子量为单峰分布(Mw=483.93 KDa),而EPDOP分子量分布除包含一个主峰(Mw=411.41 KDa)之外,还存在一个Mw为98.88 KDa的杂峰,这个杂峰可能对应于EPDOP中的蛋白质;(3)通过界面性质分析,相同浓度(0.5wt%)下,发现HEPDOP的Zeta电位和界面张力比EPDOP更高,这可能与多糖蛋白质含量有关;(4)通过热重分析结果表明,HEPDOP的分解温度为311°C高于EPDOP的分解温度(306°C);(5)两种多糖的分子荧光光谱(以芘作为探针)的结果表明,在相同的0.3%(w/w)浓度下,EPDOP的E1/E3比值为1.218,低于HEPDOP(1.344),表明EPDOP比HEPDOP具有更大的疏水性。3.对EPDOP和HEPDOP的水溶液流变学性质进行了研究。结果表明:(1)EPDOP和HEPDOP水溶液均表现出剪切稀化行为;(2)在2%(w/w)浓度下,HEPDOP水溶液的粘度高于EPDOP,并且发现酸度,碱度,盐离子的添加都会降低多糖水溶液的粘度;(3)动态振荡测试表明,与EPDOP相比,HEPDOP水溶液的G’和G’’值的交点发生在较低的浓度下,这种现象可能与分子链的长度和数量有关,EPDOP和HEPDOP分子链缠结程度的差异导致了这一结果;(4)温度升高导致两种多糖水溶液的粘度和模量降低,并且在实验测试的温度范围内,EPDOP和HEPDOP都表现出热滞后现象,而仅在HEPDOP溶液中观察到凝胶转变温度。4.对铁皮石斛多糖(DOP)的乳化性质进行了研究。采用铁皮石斛多糖(DOP),藻酸丙二醇酯(PGA),阿拉伯树胶(GA)以及它们的多糖复合物作为乳化剂制备了椰子油水包油乳液。结果表明:(1)DOP主要影响复合多糖的表观粘度,复合多糖样品中,PGA:DOP=2:8和GA:DOP=2:8两种复合多糖的粘度最大,分别为(380.8±1.39)m Pa·s和(205.6±0.35)m Pa·s;(2)复合多糖的界面活性和Zeta电位主要受PGA或GA影响,两种复配多糖的界面张力最小:PGA:DOP=8:2为(7.69±0.015)m N/m和GA:DOP=8:2为(12.96±0.103)m N/m;(3)利用复合多糖制备的乳液显示出较小的平均粒径,由PGA和DOP的复合多糖(PGA:DOP=2:8)制备的乳液的平均粒径为(8.356±0.061)μm;由GA和DOP的复合多糖(GA:DOP=2:8)制备的乳液的平均粒径为(11.768±0.015)μm;(4)荧光显微镜观察结果显示,与单一多糖作为乳化剂相比,复合多糖稳定的乳液具有较小的液滴和较少的液滴聚集;(5)乳液的流变学研究表明,在剪切速率为1s-1~1000 s-1的范围内,所有乳液均表现出典型的非牛顿剪切稀化行为;在相同的剪切速率下,由DOP/PGA复合多糖(PGA:DOP=2:8,总浓度1.5%)制备的乳液和由DOP/GA复合多糖(DOP浓度1.5%,GA浓度2.0%)制备的乳液粘度较大,这两种乳液的G’和G’’随着频率的增加而增大,在0.1 Hz-10 Hz的频率范围内,G’’总是占主导地位,表明两种乳液均表现出粘性主导的类似流体的行为;(6)通过分散相分析仪LUMi Sizer对乳液的稳定性分析表明,由复合多糖DOP/PGA(PGA:DOP=2:8,总浓度1.5%)制备的乳液和由复合多糖DOP/GA(DOP浓度1.5%,GA浓度2.0%)制备的乳液具有较好的稳定性。
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