甜菜粕果胶结构诱导的界面行为及乳化特性研究

Located in the typical thermodynamic instability system – emulsion and the poor emulsifying stability and unclear emulsifying mechanism of sugar beet pulp pectin (SBPP), this project planned to enzymatic modify the molecular of SBPP, especially the functional groups of protein and ferulic acid, and then investigate their structural characterization. The relationship between SBPP structure and its interface behavior can be discussed by comparing the adsorption kinetics, the assembly model, the interface microstructure and rheological characteristics of the oil (MCT)-water interface formed by different structure of SBPP under controlled conditions (SBPP concentration, oil-water ratio, pH and ionic strength, etc.). Then, combined with the corresponding emulsion characteristic indexes such as the particle size distribution, interfacial tension, zeta potential and creaming index under different conditions (temperature, pH, concentration of electrolyte, oil-water ratio, etc.), the relationship and the internal response mechanism among ‘SBPP structure - interface behavior - emulsification stability’ can be established by canonical correlation analysis (CCA) and Kernel canonical correlation analysis (KCCA). The smooth implementation of this project will help rich the interfacial theory of polysaccharide emulsifier and provide a new perspective to understand the emulsifying mechanism of SBPP colloid particles in the O/W system, which have an important guiding significance for its application in the emulsion products.

本项目定位于典型的热力学不稳定体系—乳液，针对甜菜粕果胶（SBPP）乳化稳定性差的问题，拟通过酶法对SBPP分子中的关键基元（重点是蛋白质基元和阿魏酸基元）进行分子修饰和结构表征，对比研究可控条件（SBPP浓度、油水比、pH、离子强度等）下，不同结构的SBPP在油(MCT)-水界面上的吸附动力学、自组装模式、界面膜微结构及其流变学特性等界面行为，深入探讨SBPP结构与其界面行为之间的关系，并结合对应的粒度分布、界面张力、Zeta电位和分层指数等乳液特征指标的对比分析，借助典型相关分析（CCA）和核典型相关分析（KCCA）等统计学方法，构建“SBPP结构—界面行为—乳化特性”三者之间的关联，系统阐明其内在的影响机制。本项目的顺利实施有助于丰富多糖类乳化剂的界面理论内涵，为理解SBPP胶体粒子在油-水体系的乳化机制提供新的视角，对其在乳液类食品中的应用具有重要的指导意义。

食品是公认的多组分、多尺度、多相同时存在的复杂体系，果胶是食品中常用的乳化稳定剂，但是，果胶的乳化性主要受其结构的影响，但是，果胶的乳化机制不明。基于此，本项目揭示了甜菜果胶结构-界面行为-乳化稳定机制之间的关系。主要研究结果如下：. （1）甜菜果胶分子修饰及表征。通过控制酶配比和反应条件，找出了甜菜果胶精确分子修饰方法。. （2）不同结构甜菜的界面行为研究。以MCT-H2O为油-水界面模型，主要借助界面流变仪和石英晶体微天平，研究现有可变条件下（果胶浓度、油水比、pH、离子强度等）甜菜果胶在油-水界面上的吸附动力学、自组装体形貌及微结构，研究不同结构的甜菜果胶在油-水界面上的膨胀流变和剪切粘弹性模量的变化，建立了甜菜果胶结构与其界面行为之间的关系。. （3）不同结构SBPP的乳化特性研究。研究了不同变量条件下，乳液的基本特征参数，建立了果胶结构-界面行为-乳化稳定机制之间的关联。. 本项目研究成果为进一步研究大分子乳化剂的构效关系奠定了基础，也为蛋白饮料新型稳定剂的开发利用提供科学的理论依据。根据任务书要求，本项目发表SCI论文9篇，授权发明专利2项，培养研究生3人。