大蒜多糖酯的制備及工藝研究

大蒜多糖酯的制備及工藝研究

苯磺酸聚吡咯烷基是一種廣泛用于飲料、酒精、沐浴用的乳化劑。1997年，中國被正式列為食品添加劑。目前食品工業(yè)中使用的辛烯基琥珀酸酯主要是淀粉酯,可安全作為食品增稠劑、乳化劑,但由于淀粉粒是非分子狀態(tài),耐熱性較差,受熱后容易酸解,且對均質(zhì)壓力的敏感等不足,因此,為避免上述不足,有必要開發(fā)性能更加優(yōu)越應(yīng)用更廣泛的辛烯基琥珀酸酯。大蒜多糖(GarlicPolysaccharide,簡稱GP)是新發(fā)現(xiàn)的一種功能性成分,在新鮮大蒜中的含量約為23%,屬菊糖類的果聚糖,含有果糖85%、葡萄糖14%、半乳糖1%[5~6]。大蒜多糖有很多生物活性,如具有類菊糖的控制血脂、降低血糖、防治便秘、治療肥胖作用,有抗氧化、抗病毒作用,對肝損傷有良好的保護(hù)作用,可增強(qiáng)人體免疫力,大蒜硒多糖還可抑制紫外線誘發(fā)的晶體狀損傷等。固體粉末狀的大蒜多糖在空氣中容易吸潮,在水中的溶解性很好;大蒜多糖溶液類脂性比較好,有望成為很好的代脂品。目前,已用三氧化硫-吡啶法對大蒜多糖進(jìn)行了硫酸酯化,獲得了硫酸化大蒜多糖,但利用辛烯基琥珀酸酐制備大蒜多糖酯至今未見有報道。為了彌補(bǔ)辛烯基琥珀酸淀粉酯的不足,使大蒜多糖酯化并增加其使用功能,本文利用辛烯基琥珀酸酐對大蒜多糖進(jìn)行酯化,旨在獲得辛烯基琥珀酸大蒜多糖酯(簡稱OSAGP),從而為大蒜資源的開發(fā)利用,為提高其乳化性,更好的用于代脂品,增加冰激凌等產(chǎn)品凍融能力,以及開發(fā)新品種的增稠劑、微膠囊壁材等應(yīng)用提供依據(jù)。1材料和方法1.1材料表面1.1.1原材料大蒜多糖:本實驗室自制,白色粉末狀,干燥密封保存。1.1.2試劑辛烯基琥珀酸酐:杭州中香化學(xué)有限公司。1.1.3酶法檢測hh-4增力電動攪拌機(jī)(JB50-D);精密pH計(PHS-3C),恒溫水浴鍋(HH-4);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(RE-52);測糖儀(108018);臺式離心機(jī)(Anke7DL-40B);冷凍干燥機(jī)(FD-1);紅外光譜儀(Equinox55)。1.2方法1.2.1蛋白質(zhì)糖度的測定稱取20g大蒜多糖于一燒杯中,加入少量蒸餾水,95℃水浴加熱10min,室溫冷卻,4000r/min離心10min棄去沉淀的蛋白質(zhì)等少量雜質(zhì),收集上清液,加適量蒸餾水,用測糖儀調(diào)節(jié)其糖度到20%。1.2.2辛烯基表現(xiàn)多糖小燒杯中取約20mL辛烯基琥珀酸酐,加入3mL~5mL乙醇制成酸酐的乙醇溶液,以使酸酐更好的分散在多糖溶液中。把多糖溶液放入40℃水浴中,待多糖溶液溫度與水浴溫度一致時,開動攪拌機(jī),用氫氧化鈉溶液將多糖溶液的pH調(diào)到8.0~8.5,并使整個反應(yīng)控制在該pH值,向溶液中緩慢加入配好的辛烯基琥珀酸酐,整個反應(yīng)在40℃恒溫水浴鍋中進(jìn)行,反應(yīng)5h后結(jié)束。反應(yīng)結(jié)束后,用6%的鹽酸調(diào)反應(yīng)液pH到4.0左右,然后加入與反應(yīng)液等體積的乙酸乙酯,置于1000mL分液漏斗中充分振搖,靜置24h待其分層。重復(fù)萃取三次。收集反應(yīng)物,在真空度0.04MPa~0.05MPa,80℃條件下,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā),去除殘留的乙酸乙酯。待其冷卻后,放入一小盤中,并加入適量蒸餾水,然后放入冷凍干燥機(jī)內(nèi),-40℃~-50℃干燥3d~5d即得到OSAGP。1.2.3評估osagp的情況紅外光譜法:大蒜多糖及其酯化產(chǎn)物用溴化鉀混合壓片后測定。1.2.4大蒜多糖的取代度準(zhǔn)確稱取冷凍干燥后的OSAGP1.0g,溶解定容至100mL,向其中加入2滴酚酞,用0.05mol/LNaOH溶液滴定至粉紅色。同時,稱取1.0g大蒜多糖,按照上述程序滴定,記錄其所消耗的NaOH溶液體積做空白。并根據(jù)下面公式計算其取代度。取代度DS=0.1624A/1-0.210A式中:162.4-果糖殘基的摩爾質(zhì)量,(g/mol);210-辛烯基琥珀酸酐的摩爾質(zhì)量,(g/mol);A:每g樣品所耗用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量,mmol;式中:C—氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度,(mol/L);V1—樣品滴定所耗用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液,mL;V2—空白液所耗用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液,mL;W—的質(zhì)量,g。2結(jié)果與分析2.1催化酯化反應(yīng)大蒜多糖酯化時,在反應(yīng)開始1h辛烯基琥珀酸酐,這1h液的pH變化很快,要一邊加酸酐一邊加堿;在這之后的0.5h里,pH變化較快;接下來的4h,pH值降低很慢,說明酯化反應(yīng)主要在前1.5h內(nèi)進(jìn)行。反應(yīng)結(jié)束后,調(diào)溶液pH到4.0左右,用乙酸乙酯對反應(yīng)液進(jìn)行萃取,萃取液分為3層,如表1。2.2反應(yīng)時間、溫度、底物對大蒜多糖組成的影響用上述方法測得OSAGP的取代度為0.005。取代度較低,這個和反應(yīng)的條件有關(guān),如反應(yīng)時間、溫度、底物,pH等,也可能和大蒜多糖本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)。反應(yīng)最佳條件還有待于進(jìn)一步研究。2.3辛烯基表現(xiàn)為酰氯化大蒜多糖的性質(zhì)從圖2中可以看出,辛烯基琥珀酸酐酯化前后的大蒜多糖,在吸收波形、波數(shù)、吸收峰強(qiáng)度、峰寬等指標(biāo)上十分接近,說明兩者的成分非常相似,酯化反應(yīng)后并沒有雜質(zhì)生成。對比圖2中A、B,可看出B中,1724.05cm-1處有一小峰,這是辛烯基琥珀酸酐和大蒜多糖的羥基脫水形成的酯羰基C=O伸縮振動吸收峰,在1118.39cm-1和1061.41cm-1處有一個雙峰,是C-O-C的不對稱伸縮振動峰,在2856.11cm-1處出現(xiàn)了飽和亞甲基的對稱伸縮振動峰,而在A中不存在這些吸收峰,可以斷定辛烯基琥珀酸酐基團(tuán)已經(jīng)連接到大蒜多糖分子上,生成了OSAGP。另外,在933.31、869.89、818.28cm-1處,分別是果呋喃環(huán)對稱伸縮振動、果呋喃亞甲基橫向振動、果呋喃亞甲基剪切振動峰,說明大蒜多糖中的果糖主要以呋喃型結(jié)構(gòu)形式存在。綜上,可以得出結(jié)論:采用辛烯基琥珀酸酐酯化大蒜多糖是相當(dāng)成功的。其最優(yōu)化的工藝參數(shù),產(chǎn)品的乳化性及其在食品與其它行業(yè)等方面的應(yīng)用工作有待進(jìn)一步研究。3osagp的結(jié)構(gòu)表征在pH8.0~8.5,40℃條件下反應(yīng)5h,大蒜多糖可以和辛烯基琥珀酸酐發(fā)生酯化反應(yīng),生成OSAGP。其紅外光譜有典型的飽和亞甲基對稱伸縮振動峰(