水溶性大豆多糖是大豆多糖從豆粕中脫去蛋白質後的豆渣中提取出來的一種水溶性陰離子多糖。SSPS結構類似果膠,固体主鏈由聚鼠李糖半乳糖醛酸(RG)和聚半乳糖醛酸(GN)組合而成。碱催與果膠的化剂結構不同之處在於,SSPS是脱酯一種短主鏈、長側鏈的效果結構,在水溶液中呈現梳子狀或者球狀形態,影响因素而果膠則是大豆多糖長主鏈短支鏈結構。相關研究表明,固体SSPS獨特的碱催結構使其具有在酸性條件下穩定蛋白質的能力、具有良好的化剂乳化性和起泡性、抗澱粉黏結以及成膜性等功能特性,脱酯同時由於大豆多糖的效果低黏度特征使其具有清爽的口感,這些特征使大豆多糖在食品行業中具有巨大的影响因素應用潛力。
SSPS的大豆多糖性質與其結構相關,尤其是於其酯化度和相對分子質量、相對分子質量分布相關。在天然的SSPS分子結構中,D-半乳糖醛酸基團的C-6位置被甲氧基取代,酯化度(DE)一般超過70%。目前的研究顯示,DE值越大,其在酸性條件下穩定蛋白質的能力越差。而對於乳化性和乳化穩定性而言,主峰相對分子質量較低的SSPS(30000,以普魯蘭計),比相對分子質量更高(比如42000和56000)的SSPS乳化性和乳化穩定性更好。
目前,大分子多糖脫酯的方法主要有酸法、堿法和酶法等。但對於SSPS,由於缺乏有效的專一性脫酯酶,而酸法容易造成多糖主鏈降解導致性能大幅度下降,酸化和酶法脫甲酯效果很差,因此目前工業化脫甲酯的方法主要是堿法。但是,堿法脫酯工藝副反應很多,在脫酯過程中,容易發生美拉德反應並引起褐變和β-消去反應。因此,堿法脫酯製備的大豆多糖需要增加後期脫色和純化工藝,大大增加了生產成本,而且會產生汙染,這些問題使得發展新型SSPS脫酯工藝成為迫切需求。
金屬氧化鎂(Mg0)是一種在工業中應用廣泛的固體堿催化劑。相對於一般的酸性、中性或者兩性催化劑而言,Mg0表麵廣泛分布著堿性催化位點,這使得Mg0具有較強的堿性,因此Mg0催化劑常被認為是具有潛力的同體堿催化劑,可以在眾多強堿催化反應中發揮催化作用舊,且同體催化劑具有很多優點,如催化活性高、選擇性高.可以用於連續工業生產中。作者前期研究結果顯示,Mg0催化劑催化SSPS脫酯有一定效果,產物色澤淺,顯示副反應程度顯著低於堿法脫酯反應。固體堿Mg0催化SSPS脫酯具有潛在商業價值,但迄今為止,堿法脫酯的影響因素以及機製等尚不十分清楚。
作者利用堿性催化劑Mg0催化脫甲酯來製備低酯SSPS,通過對SSPS脫酯過程的影響因素,包括反應溫度、時間和催化劑投料質量比對產物相對分子質量和相對分子質量分布、酯化度以及產物單糖等多糖結構特征的研究,以期有效提高低酯SSPS的品質並降低SSPS的生產成本,為國內SSPS產業化提供重要的技術依據。
商業未脫酯大豆多糖(簡稱SSPS0):平頂山金晶生物科技有限公司產品;硝酸鎂(分析純):國藥集團化學試劑有限公司產品;氨水(分析純):南京化學試劑有限公司產品;無水乙醇(分析純):國藥集團化學試劑有限公司產品。
分析天平:瑞士梅特勒-托利多公司產品;磁力攪拌器、SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵:鄭州長城科工貿有限公司產品;馬弗爐:英國卡博萊特·蓋羅公司生產產品;DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器:上海豫康科教儀器設備有限公司產品;高速離心機:德國SIGMA公司產品。
參考文獻,並略做修改。前期預實驗結果顯示,500℃燒製5h的Mg0具有較好催化效果,在此選擇此條件獲得的催化劑進行脫酯影響因素研究。用純水中配製質量分數1.25%硝酸鎂溶液,於攪拌狀態下逐滴滴加氨水至溶液渾濁,繼續保持攪拌12~24h後抽濾,得到的固體部分置於500℃下焙燒5h,得到同體堿催化劑Mg0,磨碎備用。
稱取2.5gSSPS0,用60℃溫水配製質量分數5.0%溶液:將50mL溶液至於耐壓瓶,按照催化劑投料質量比1:2、1:5、1:10、1:25和1:100分別添加催化劑,利用磁力攪拌器進行攪拌反應,反應溫度分別設置為80、90、95、100、105、110、120℃條件下加熱攪拌,攪拌速度1000r/min;反應時問分別設置為1、2、3、4、5、6、7h後,將耐壓瓶轉移至冷水中終止反應:反應液在5500r/min離心15min,取上清液,按體積比1:10的比例加入無水乙醇,6500r/min離心15min,取沉澱,110℃下幹燥20min後粉碎備用。
參考文獻,並略做修改。稱取2.5gSSPS0,用60℃溫水配製質量分數5.0%溶液;利用0.1mol/LNa0H溶液將SSPS溶液的DH調至12.5;將溶液置於95℃水浴中,反應4h;向反應後的溶液中加入10倍體積的無水乙醇;6500r/min離心20min;取沉澱,110℃幹燥20min;粉碎備測。
參考文獻並略做修改。利用Waters2695+2414色譜係統,配備RI示差折光檢測器;TSK-gelG5000PWxL色譜柱,柱溫40℃;流動相為0.1mol/L磷酸鹽緩衝液(pH=6.8),流量為0.6mL/min;上樣量30μL。根據液相色譜圖譜進行數據分析,確定多糖相對分子質量。
參考文獻並略做修改。5g待測樣品加入20mL鹽酸-乙醇混合液(5mL濃鹽酸+40mL水+75mL無水乙醇),充分攪拌後,抽濾:采用上述鹽酸-乙醇混合液洗滌反複洗滌5~8次,再用體積分數60%乙醇溶液洗滌5~8次,最後用無水乙醇洗滌5~8次;洗淨後將樣品烘幹。準確稱取0.5g上述洗淨烘幹的SSPS,加入0.8mL無水乙醇濕潤,加入100mL去C02水溶解樣品,加入兩滴酚酞指示劑,用0.1mol/L的Na0H溶液進行滴定,此處消耗Na0H溶液放的體積記為V1,即為樣品的原始滴定度。向樣品中加入8.0mL0.5mol/L的Na0H溶液,劇烈震蕩後靜置30min。然後向樣品中加入8.0mL0.5m01/L的HCl溶液,劇烈震蕩後,再使用0.1mol/L的Na0H溶液進行滴定,滴定至滴定終點,紀錄消耗的0.1mol/L的Na0H溶液體積V2,即為皂化滴定度。
式中:V1為樣品的原始滴定度;V2為皂化滴定度。
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