基于生物聚合物共价交联反应组装乳化界面的规律及性能研究

前期研究发现蛋白质参与组装的乳化界面能够延缓油脂自动氧化，但不耐环境压力；后续研究发现蛋白质等生物聚合物在乳化界面上依据界面特性的变化发生复合、竞争和置换。针对蛋白质构建乳化界面的这种规律，本研究以多种生物聚合物为底物，结合静电自组装技术及生物大分子修饰技术，研究生物聚合物在非均匀体系油水乳化界面上的交联组合规律、排列顺序；通过改变生物聚合物组成、电荷密度、分子大小、柔韧性及反应介质等解析生物聚合物在乳化界面上的作用方式和交联行为，以此优化乳化界面构建过程，并控制界面特性，包括界面厚度、电荷数量、环境适应能力及功能性等；通过多种结构分析、性能表征以及模拟研究，描述生物聚合物乳状液界面上结构变化、构象转换及界面层的微观组织形态。以新的成果拓展前期研究，为探索生物大分子在微纳米尺度下及在非水相反应系统中相互作用规律、结构转换奠定基础，以提高对乳化界面上生物大分子的微观单元结构和分布层次的认知。

近年来，利用多层静电自组装技术（LBL）对水包油乳液体系进行修饰已经有较多的研究。然而，食品自身属于复杂体系，单纯基于LBL技术构建的乳化界面，当体系中pH变化时，多糖和蛋白质可能存在有相同的电荷，或者当离子强度提高到一定水平时，体系中电荷可以受到屏蔽，此时外层多糖就很容易从蛋白质界面上脱落，从而导致乳状液脱稳。除了静电作用外，生物聚合体之间的相互作用力还包括：共价作用、氢键、范德华力及疏水作用等。其中，共价键具有最高的化学能量，以共价键交联的蛋白质或多糖构最为稳定。基于上述原因，本研究以LBL技术为基础，结合高聚物分子间酶促共价交联反应，实现对水包油乳液界面的强化稳固，以达到提升乳液稳定性的目的。主要研究内容包括：.1. 对LBL技术的深化研究，进一步积累LBL技术的操作经验；2. 生物聚合物共价交联体系的筛选及反应的基础动力学确立；.3. 生物聚合物共价交联组装乳化界面的规律和信息表征；4. 生物聚合物乳状液的特性考察。本项目的已取得的成果概括如下：.1. 进一步明确了静电自组装条件与过程，在乳液界面水平上，成功构建了多个自组装平台，分别是乳清分离蛋白-果胶平台，乳清分离蛋白-壳聚糖平台以及乳清分离蛋白-果胶-壳寡糖平台，在自组装平台下，获得了具有较高热力学稳定性的乳状液；揭示乳状液粒径、界面组成、分子大小以及电荷密度等对界面上生物聚合物交联反应过程的影响。.2. 乳清分离蛋白-果胶-壳寡糖自组装平台下，获得了具有较高物理稳定性的β-胡萝卜素乳状液，该乳状液同时在一定程度上提升了β-胡萝卜素抗不利环境因素的能力，主要表现在相同温度、贮藏时间、离子强度、氧化剂浓度、还原剂浓度条件下，乳清分离蛋白-果胶-壳寡糖自组装平台下β-胡萝卜素乳状液具有更强的保护β-胡萝卜素稳定性的能力。.3. 在上述自组装平台基础上，以甜菜果胶为底物，以辣根过氧化物酶催化，成功构建了乳清分离蛋白-甜菜果胶自组装平台上的辣根过氧化物酶/H2O2酶促交联体系，制备出了具有更稳固果胶保护层的乳清分离蛋白乳状液，研究乳状液界面上生物聚合物交联反应特性的变化与聚合物分子变化。.4. 成功利用上述乳清分离蛋白-甜菜果胶共价交联体系，制备出了较一般静电自组装修饰方法更为有效的β-胡萝卜素乳状液稳定体系，该体系能够明显提升β-胡萝卜乳液的稳定性和生物利用率。.5.建立一套研究和表征技术方法。