橄榄餐厅评论稿件信息
基于Maillard反应的氧化淀粉/明胶共价复合物乳化性质的研究
Oxidized starch / gelatin based on Maillard reaction
Study on emulsifying properties of Covalent complexes
关天越
Guan Tianyue
山东大学（威海）海洋学院2014级药学02班 指导教师 陈浩， 博士
Shandong University(Weihai) Marine College Class 2014 Pharmacy 02 Instructor Dr. Chen Hao
【摘要】对氧化淀粉与明胶在不同条件下进行干热处理，制备二者基于Maillard反应基础上的共价产物（Maillard reaction products, MRPs）。并对获得产物进行感官及色差评价，测定其乳化活性和乳化稳定性。通过UV-Vis波普扫描，确定Maillard反应的发生。采用Box-Behnken实验对产物的乳化特性进行优化，以乳化特性为响应值，获得最优实验条件下乳化稳定性为60.90%的样品，与单一明胶乳剂相比乳化稳定性增加了26.87%。并进行验证。
【关键词】氧化淀粉；明胶 ；Maillard反应 ；蛋白质/多糖共价复合物； 响应面分析法
【Abstract】The oxidized starch and gelatin were treated under different conditions to prepare their Maillard reaction products (MRPs). The sensory and chromatic aberration of the obtained product were evaluated, and its emulsifying activity and emulsion stability were determined. The Maillard reaction was determined by UV-Vis Pope scan. Box-Behnken experiment was used to optimize the Emulsification Characteristics of the product. Taking the emulsification characteristics as the response value, the samples with 60.90% emulsification stability under the optimal experimental conditions were obtained. Compared with the single gelatin emulsion, the emulsification stability increased by 26.87%. And verify it.
【Key words】Oxidized starch ; gelatin ; Maillard reaction ; protein polysaccharide complex ; Response Surface Methodology
氧化淀粉和明胶都是天然高分子聚合物，明胶具有使用量较少，乳化且稳定的能力,氧化淀粉则有良好的增稠和持水能力, 为了使制备乳剂能够结合两方面的优良性能，可两种物质共价复合,由于两种大分子之间的相互作用,显示出比各自独立使用时更优越的性能。当离子强度较弱时，蛋白质与多糖因为静电作用形成复合物，展现相容性。当蛋白质与多糖因为共价作用形成复合物时，也被称为Maillard反应，反应的适应范围更广，处理快速，成为蛋白质多糖复合物制备的常用方法[1]。已经有研究证明，在一定反应条件下, 蛋白质的氨基与多糖羟基经Maillard反应形成的共价复合物具有改善蛋白质的耐热性、溶解性和提高蛋白质的乳化特性等[2]，蛋白多糖共价复合物的安全性已经得到证实[3]。Box-Behnken设计的优点在于需要的实验次数较其他实验设计方法少、实验效率较高，且不会同时使全部的影响因素位于高水平，并且全部测试点都处于安全操作区域中等。因此应用Box -Behnken设计可从多因素方面寻找氧化淀粉和明胶乳化效果较好的条件，获得最优使用性能[4]。
对于明胶与氧化淀粉共价复合物国内研究较少，蛋白质多糖复合物可以应用为一种优良的食品添加剂，并有着一定应用前景。因此对氧化淀粉/明胶复合物的制备条件与产品性能有较大的探究意义。
本次研究的目的是基于Maillard反应制备氧化淀粉/明胶共价产物并制备乳剂，应用响应面设计法得到并验证优化乳剂的乳化稳定性性能。
研究内容为基于Maillard反应制备氧化淀粉/明胶共价产物的单因素实验，选取变量为加热温度、加热时间、pH值 。采用响应面设计制备基于Maillard反应的氧化淀粉/明胶共价产物，选取变量为加热温度、加热时间、pH值 [5]。应用氧化淀粉/明胶共价产物制备乳液并测其定乳化稳定性。应用响应面分析法进行多因素多水平分析，得到并验证优化结果。
1 单因素法探究时间/温度/pH对OS/FG MRPs的影响
共价复合物的制备方法包括干热法，湿热法和电化学合成法等方法，其中传统方法为干热法，它以Maillard反应为基础制备共价复合物。湿热法是在水相中加热进行Maillard反应，通过反应温度的变化来控制反应进行程度。Maillard反应制备的蛋白质-多糖共价复合物可以增强蛋白质的功能特性，包括溶解性、乳化性、热稳定性、抗氧化性等，极大的增强乳剂的性能[6]。且Maillard反应无需复杂条件，方便制备，在当今蛋白质多糖共价复合物的制备方法中是一种应用广泛的方法。由于干热法加热温度（60℃）低，加热时间（2d-14d）较长，因此近年来出现新的干热法反应条件研究，在高温条件(100℃左右)下进行反应，可使反应时间（2h-4h）相对减少[7]。因此高温短时实验条件对于进行大量实验更为便利。
乳化剂是指能改善乳化体中各种构成相之间的表面张力，形成均匀分散体或乳化体的物质[8]。它可以提高食品和药品的口感，存储稳定性，溶剂浓度等性能，但乳化剂往往受到溶液pH值、溶液离子强度、存储温度的影响，而Maillard反应制备的蛋白质-多糖共价复合物能够在普通乳剂的情况下提升稳定性。有鉴于此，将氧化淀粉和明胶制备成氧化淀粉/明胶共价复合物，测定其性质并制备成乳剂来探究其乳化性质。
2 材料与方法
实验材料及试剂如表2-1所示。
表2-1实验材料及试剂
|
名称 |
规格/型号 |
生产厂家 |
|
明胶 |
250LB60 |
嘉吉亚太食品系统（北京）有限公司 |
|
氧化淀粉 |
P450 |
嘉吉亚太食品系统（北京）有限公司 |
|
溴化钾 |
分析纯 |
天津市巴斯夫化工有限公司 |
|
大豆植物油 |
食品级 |
山东鲁花集团有限公司 |
2.2 实验仪器
主要仪器设备如表2-2所示。
表2-2主要仪器设备
|
仪器名称 |
型号 |
生产厂家 |
|
|
电子天平1（准确度等级（Ⅲ）） |
YP601N |
上海精密科学仪器有限公司 |
|
|
电子天平2（准确度等级（Ⅰ）） |
CP224C |
奥豪斯仪器（上海）有限公司 |
|
|
磁力搅拌器1 |
RH-KT/C |
IKA® Works Guangzhou |
|
|
磁力搅拌器2 |
EMS-12 |
天津欧诺仪器仪表有限公司 |
|
|
恒温水浴锅 |
B-260 |
上海亚荣生化仪器厂 |
|
|
电热恒温鼓风干燥箱 |
DHG-9140A |
上海精宏实验设备有限公司 |
|
|
精密色差仪 |
NR110 |
深圳市三恩驰科技有限公司 |
|
|
紫外可见分光光度计 |
T6新世纪 |
北京普析通用仪器有限公司 |
|
|
台式低温离心机 |
Eppendorf 5810R |
德国Eppendorf公司 |
|
2.3 测定顺序及重复次数
实验中指标各测定均设三个平行样本。实验的顺序如图2-1所示：
图2-1实验顺序图
2.4 实验方法
2.4.1 氧化淀粉/明胶共价复合物制备
将氧化淀粉与明胶以质量比为1:1混合均匀，用蒸馏水溶解调至浓度为0.06g/ml，应用0.1mol/L的HCL试剂调节pH值后在冰箱内-40℃下冷冻。再将冷冻后的样品冷冻干燥处理2d。干燥后的样品进行研磨，研磨成粉末状后放置在烧杯内，配置饱和KBr溶液，在干燥器底部放置饱和的KBr溶液，保持相对湿度79%，上部放入烧杯，密封干燥器并在在105℃下进行干热处理3h[9]。
表2-3单因素实验因素水平表
|
水平及编号 |
因素 |
||||
|
pH |
时间h |
温度℃ |
质量比 |
浓度g/ml |
|
|
1 |
2 |
2.5 |
105 |
1:1 |
0.06 |
|
2 |
3 |
2.5 |
105 |
1:1 |
0.06 |
|
3 |
4 |
2.5 |
105 |
1:1 |
0.06 |
|
4 |
5 |
2.5 |
105 |
1:1 |
0.06 |
|
5 |
6 |
2.5 |
105 |
1:1 |
0.06 |
|
6 |
4 |
3 |
85 |
1:1 |
0.06 |
|
7 |
4 |
3 |
90 |
1:1 |
0.06 |
|
8 |
4 |
3 |
95 |
1:1 |
0.06 |
|
9 |
4 |
3 |
100 |
1:1 |
0.06 |
|
10 |
4 |
3 |
105 |
1:1 |
0.06 |
|
11 |
4 |
2.5 |
105 |
1:1 |
0.06 |
|
12 |
4 |
2.75 |
105 |
1:1 |
0.06 |
|
13 |
4 |
3 |
105 |
1:1 |
0.06 |
|
14 |
4 |
3.25 |
105 |
1:1 |
0.06 |
|
15 |
4 |
3.5 |
105 |
1:1 |
0.06 |
2.4.1.1 pH条件对制备氧化淀粉 /明胶共价复合物的影响。
进行美拉德反应制备的蛋白质-多糖共价复合物,将氧化淀粉与明胶以重量比为 1:1混合均匀，用蒸馏水溶解配置0.06 g/ml后调节pH值，选择梯度为2、3、4、5、6。编号为1、2、3、4、5。
2.4.1.2 反应温度条件对制备氧化淀粉 /明胶共价复合物的影响。
在干燥器内进行干热处理时选择温度梯度为85、90、95、100、105 ℃。编号为6、7、8、9、10。
2.4.1.3 反应时间条件对制备氧化淀粉 /明胶共价复合物的影响。
在干燥器内进行干热处理时选择时间梯度为2.5、2.75、3、3.25、3.5 h。编号为11、12、13、14、15。
2.4.2 氧化淀粉/明胶复合物乳液制备
制取氧化淀粉/明胶共价复合物加入蒸馏水中，加入等体积大豆油作为油相制备乳化剂，溶液浓度为0.025 g/ml。
2.5 性质评价
2.5.1 氧化淀粉/明胶共价复合物的感官评定
对于制备好的氧化淀粉/明胶复合物，从烧杯中取出，先观察其颜色，再用手搓复合物颗粒判断氧化淀粉/明胶共价复合物的软硬程度。
表2-3 感官评定结果表
