超声辅助共价复合物增容蛋白多糖共混体系的规律及机制研究

食品蛋白-多糖溶液共混体系为最常见的热力学不相容聚合物共混体系之一，.通过改善蛋白-多糖组分间的相容性，并利用胶凝固化控制分散相的形态、尺度及体系相分离程度，是构建预期食品微结构及实现食品材料质构、控释等功能特性优化的关键。超声处理及在聚合物共混体系中引入少量与组分聚合物结构相似的接枝或嵌段共聚物可显著提高体系的相容性。本项目拟采用相图、动态流变性、光散射及激光共聚焦（CLSM）等分析技术，通过模型实验系统研究超声处理及添加美拉德共价复合物（Maillard conjugates）对食品蛋白-多糖溶液共混体系相行为的影响、揭示其增容规律及机制，探讨此两种方式处理后冷致蛋白-多糖复合凝胶微结构尺度（length scale）与相分离动力学之间的关系，阐明凝胶微结构的形成机制，为蛋白-多糖溶液共混体系增容奠定基础及提供构造食品微结构的新思路和理论依据。

相分离问题普遍存在于食品蛋白-多糖溶液共混体系，其中较为有效控制相分离的技术手段有通过外加物理场或界面相容物，并可进一步通过胶凝固化相分离以构建预期食品微结构及特性，国内外对这类问题的研究均很重视。我们针对超声场及外加美拉德共价复合物约束蛋白-多糖相分离体系进行了系统研究。首先我们研究了蛋白-多糖溶液共混物相行为，提出了以二次衰减曲线拟合共混溶液双节线，实现了相图中各相态及大分子区域分布面积及临界浓度的定量化。在此基础上选定蛋白-多糖共混溶液模型体系，我们发现加入共价复合物的增容作用强于其产生的空间位阻作用时，共混溶液体系流变性质及相分离时间呈增加趋势，但当共价复合物添加量超过临界值时，增容效应被弱化，伴随形貌结构中的多糖分散相均匀度被削弱。我们发现超声对改善蛋白多糖溶液共混体系的相容性行为存在临界超声强度，当超声强度超过临界值时，共混凝胶强度被削弱并伴随凝胶起始时间迟滞，但随超声强度增加微结构细化程度加剧并伴随相分离受抑制度被提高。基于色差动态变化跟踪研究了共价复合物及超声处理对冷致溶胶-凝胶转变特性的影响，建立了色差亮度值随冷致凝胶时间变化关系的Boltzmann 函数数学模型，该模型的参数具明确物理意义，获得了溶胶-凝胶转变过程凝胶起始时间、凝胶完成时间和凝胶速度的定量化新方法，并证实了超声及共价复合物增容蛋白多糖体系时相应存在临界强度或浓度效应，未发现超声辅助共价复合物添加对共混体系具协同增容效应。