氨基酸修饰果胶的制备及性质研究

摘要

果胶是一种天然的植物多糖，结构非常复杂，功能多种多样，且安全无毒害，常作为凝胶剂、增稠剂、组织改良剂、乳化剂和稳定剂等广泛应用于食品、医药保健品和一些化妆品中。但是随着市场对创新和功能性产品的需求越来越大，越来越多的研究者将目光转向了果胶的修饰。本文着重对果胶进行了氨基酸酰胺化修饰的研究，一方面考察不同氨基酸-果胶复合体系的相关反应机理以及可能发生降解的原因；另一方面通过元素分析、红外光谱、1H-NMR、分子质量、流变特性、抗氧化清除能力以及细胞毒性等指标对其结构和功能性质进行了表征。主要结论如下：
　　1、考察了甘氨酸、赖氨酸、精氨酸、半胱氨酸以及谷氨酸对果胶的影响，发现甘氨酸、赖氨酸、精氨酸可以在简单的水环境中与果胶合成新的衍生物，而半胱氨酸和谷氨酸不能。反应可能主要受反应环境及分子间空间位阻的影响。甘氨酸、赖氨酸、精氨酸与果胶的相互作用过程中会发生中和反应、皂化反应、甲氧基水解反应、甲氧基酰胺化反应、脱羧基反应和酸水解反应。因为赖氨酸、精氨酸的碱性还会使果胶发生了β-消除反应。此外，甘氨酸、赖氨酸、精氨酸使得果胶的特性粘度、粒径以及分子质量降低，分子构象和表观形貌也发生了变化。综合所有的实验数据分析可知，不同的氨基酸因其自身结构和属性的不同会引起果胶不同程度、不同类别的降解，这为果胶在研究和生产质量控制过程中提供了重要参数。
　　2、果胶分别与甘氨酸、赖氨酸以及精氨酸反应，制备了同取代度的果胶衍生物。通过元素分析、傅里叶红外和核磁共振对产物进行结构表征。酰胺化果胶的表观粘度要低于原果胶的表观粘度，且随着温度和剪切速率的增加都会降低。Arrhenius模型计算得知酰胺化果胶的活化能Ea发生降低。这一方面可能是降解造成的；另一方面可能是氨基酸分子链长，在进入果胶分子后容易形成空间位阻，阻碍了果胶分子间氢键的形成，使其更容易遭受高速剪切作用力的破坏。另外酰胺化果胶对正常细胞无毒害作用；且因为分子量、酯化度以及半乳糖醛酸含量低，表现出更大的抗氧化性能力。

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第1章 绪论

1.1 果胶概述

1.1.1 果胶的分子结构

1.1.2 果胶的功能及应用

1.2 果胶酰胺化修饰的研究现状

1.2.1 氨、烷基胺－果胶复合体系的研究概况

1.2.2氨基酸－果胶复合体系的研究概况

1.3 本文研究的意义、主要研究内容和创新点

1.3.1 研究意义

1.3.2 研究的主要内容

1.3.3 创新点

第2章 果胶与氨基酸共存体系的相关反应研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验设备

2.2.3 实验方法

2.2.4 数据分析

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 果胶与氨基酸的相关反应

2.3.2 相对分子量表征

2.3.3 绝对分子量表征

2.3.4 特性粘度

2.3.5 粒径及其分布情况

2.3.6 表观形貌的变化

2.4 本章小结

第3章 氨基酸修饰果胶的制备及功能性质的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验材料

3.2.2 实验设备

3.2.3 实验方法

3.2.4 数据分析

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 酰胺化果胶的制备

3.3.2 酰胺化果胶的结构表征

3.3.3 流变性能

3.3.4 细胞毒性和抗氧化能力评估

3.4 本章小结

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果