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杨梅素和糖基化协同改性鱼鳞明胶可食膜

2018-07-18周伟胡熠张进杰徐大伦楼乔明杨文鸽

食品与发酵工业 2018年6期
关键词:胶膜鱼鳞成膜

周伟, 胡熠, 张进杰, 徐大伦, 楼乔明,杨文鸽

(宁波大学 海洋学院,浙江省动物蛋白食品精深加工重点实验室,浙江 宁波,315211)

可食膜是以天然可食性物质(蛋白质、多糖、脂类等)为原料,添加可食用的活性功能成分,通过分子间的相互作用而形成的具有网络结构的薄膜,能够防止气体、水分和溶质等的迁移,保持食品质量,延长食品货架期,因而,可食性膜已成为食品保鲜与包装领域研究的热点[1]。明胶是由多种氨基酸组成且具有蛋白质结构的大分子物质,可由动物的骨头或皮肤胶原经过热变性或者是物理和化学降解得到,由于其无毒并且可降解等特性,在食品和医药领域得到广泛应用[2]。目前全球大部分明胶来源于猪、牛等哺乳动物,但由于部分地区的宗教信仰问题以及携带致病因子的威胁,导致此类明胶的应用受到限制[3]。因此寻找并开发新的明胶来源进行代替就显得尤为重要。

鱼类明胶是一种丰富、安全的胶原蛋白来源,尤其是鱼类在加工过程中产生的废弃鱼皮和鱼鳞下脚料都提取利用。我国是一个渔业大国,其中罗非鱼2014年产量高达169万t,加工过程中产生大量鱼鳞下脚料[4]。目前,相关研究人员已从狭鳕鱼[5]、秘鲁鱿鱼[6]、罗非鱼[7]等鱼皮中提取明胶制膜并改性,证明鱼类明胶具有良好的成膜性。但目前在水产加工研究中对鱼鳞明胶的研究较少[8]。随着加工技术的进步,鱼鳞明胶将会是一大宗可得的制膜原材料。同时,为了改善明胶膜质脆、吸湿性高的缺点,添加天然活性物质以改进明胶膜的性能已成为一大研究热点[8]。

天然植物多酚由于其特殊的结构特性和抗氧化、抑菌和生物活性受到广泛研究[9]。研究表明,酚类化合物可与蛋白质发生相互作用或反应,使得明胶材料的凝胶或膜性能得到改善[9]。BENBETTAIEB等[10]往鱼明胶膜中加入槲皮素和阿魏酸等多酚,发现膜具有较高的拉伸强度和断裂生长率。氢键是酚类物质与明胶分子之间形成的一种主要相互作用[11]。杨梅素是典型的酚类化合物(如图1),杨梅素含有6个羟基,有与其他物质形成氢键的潜力。另外,杨梅素具有优良的生物活性和良好的溶解性[12],可与膜很好地相融合并赋予膜一定的抗氧化和抑菌特性,因此是改良鱼鳞明胶膜的优选多酚类物质。多手段结合改进明胶膜的性能也是常见的明胶膜改性手段。

明胶作为胶原蛋白产物,蛋白的性质改良方式也适用于明胶的改性[2]。糖基化是一种蛋白修饰手段,通过糖与蛋白共价结合从而赋予蛋白质新的功能特性[13]。 谷氨酰胺转氨酶(TG)是除常见美拉德反应外的另一种蛋白糖基化途径,其主要作用是催化蛋白肽链中谷氨酰胺残基的γ-羧酰胺基(酰基供体)与酰基受体之间进行酰基的转移[14]。而壳寡糖是高分子壳聚糖降解后的低分子质量多羟基糖类,其具有伯胺结构可作为酰基受体(图1)。刘金玲等[15]用TG酶催化壳寡糖修饰玉米谷蛋白;陆姣含等[16]利用TG酶催化壳寡糖修饰鱼皮明胶,都证实了壳寡糖基团导入蛋白现象并改善了蛋白溶解性和乳化稳定性。因此TG酶催化壳寡糖修饰罗非鱼鳞明胶制膜是一种可行的膜改性手段。

图1 壳寡糖和杨梅素结构式Fig.1 Structure formula of chitosan oligosaccharide and myricetin

本文以鱼鳞明胶为研究对象,研究糖基化和添加杨梅素协同对鱼鳞明胶可食膜的改性作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

罗非鱼 (Tilapia) 鱼鳞明胶:购买时间2016年12月,纯度88.8%(11.2%水分),A型240凝冻强度,广东欧帝玛生物工程有限公司;甘油:国药集团化学试剂有限公司;壳寡糖:相对分子质量MW<3 000,上海源叶生物科技有限公司;杨梅素:98%,西安贝拉生物科技有限公司;转谷氨酰胺酶:1 000 U/g,江苏一鸣生物股份有限公司;MD34透析袋:截留相对分子质量8 000~14 000,北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

TA.XT Plus质构仪,英国SMSTA公司;SpectraMax i3酶标仪,美国Molecular Devices公司;Hitachi S-3400N扫描电镜,日本日立公司;DSC200F3差示扫描量热仪,德国NETZSCH公司;Jasco FT/IR4700傅立叶红外光谱仪,日本分光公司;日立 L-8900高速氨基酸分析仪,日本日立公司。

1.3 实验方法

1.3.1 氨基酸组成分析

根据GB 5009.124—2016 食品安全国家标准-食品中氨基酸的测定方法,利用氨基酸自动分析仪测定鱼鳞明胶氨基酸组成。

1.3.2 鱼鳞明胶膜-SG制备

称取1.2 g干样罗非鱼鳞明胶,于去离子水中吸水溶胀20 min,再50 ℃水浴20 min充分溶解,制备60 g/L的明胶液;加入0.3 g/g(甘油/明胶)的甘油,磁力搅拌5 min混匀;将成膜液4 000 r/min(转速)离心1 min脱除气泡;20 mL成膜液倾倒入聚苯乙烯制膜平板中(直径90 mm),放入恒温恒湿箱(25 ℃,相对湿度50%)中干燥72 h。揭膜后再进行各项性能指标测试[17]。

1.3.3 糖基化鱼鳞明胶膜G-SG制备

参照陆姣含等[16]明胶糖基化最优方法作适当修改。按照1.3.2方法制备60 g/L的明胶液;加入0.16 g/g(壳寡糖/明胶)壳寡糖,调节pH=8;加入1 500 U/g蛋白的转谷氨酰胺酶;45 ℃水浴反应3 h;85 ℃水浴灭酶5 min,待冷却;将反应液装入透析袋中透析48 h除去未结合的壳寡糖;将透析明胶液倒入量筒中,于50 ℃挥发至未透析前的体积,以保证各成膜液中明胶浓度前后一致;将透析明胶液中加入0.3 g/g(甘油/明胶)的甘油,磁力搅拌5 min混匀;将成膜液4 000 r/min离心1 min脱除气泡;20 mL成膜液倾倒入聚苯乙烯培养皿中(直径90 mm),放入恒温恒湿箱(25 ℃,相对湿度50%)中干燥72 h。揭膜后再进行各项性能指标测试。

1.3.4 杨梅素-鱼鳞明胶膜M-SG制备

按照1.3.2方法制备60 g/L的明胶液;将0.03 g杨梅素溶解于5 mL无水乙醇中,倒入20 mL成膜液;加入0.3 g/g(甘油/明胶)的甘油,磁力搅拌5 min混匀;将成膜液4 000 r/min离心1 min脱除气泡;成膜液倾倒入聚苯乙烯培养皿中(直径90 mm),放入恒温恒湿箱(25 ℃,相对湿度50%)中干燥72 h。揭膜后再进行各项性能指标测试[17]。

1.3.5 杨梅素-糖基化-鱼鳞明胶膜 M-G-SG制备

参照陆姣含等[16]明胶糖基化最优方法作适当修改。按照1.3.3方法制备糖基化成膜液;将透析明胶液倒入量筒中,于50 ℃水浴挥发至未透析前的体积,以保证各成膜液中明胶浓度前后一致;将0.03 g杨梅素溶解于5 mL无水乙醇中,加入20 mL糖基化明胶液中搅拌均匀;将成膜液4 000 r/min离心1 min脱除气泡;成膜液倾倒入聚苯乙烯培养皿中(直径90 mm),放入恒温恒湿箱(25 ℃,相对湿度50%)中干燥72 h。揭膜后再进行各项性能指标测试。

1.3.6 机械性能

使用测厚规进行膜厚度检测。再使用质构仪测量拉伸强度(TS)和断裂伸长率(EB)。抓距30 mm,拉伸速度5 mm/s。每组膜测5个平行。测试之前将20×50 mm的膜保存在25 ℃,相对湿度50%的恒温恒湿箱中平衡48 h[18]。

1.3.7 水分含量

膜在恒温恒湿箱(25 ℃,50%RH)中放置24 h后,取1 cm×4 cm的膜条称重,记为mi;将膜在105 ℃鼓风干燥箱中干燥24 h,称重,记为mf。每张膜做3次平行[19]。

水分含量公式如下:

(1)

式中:mi为初始膜重;mf为最终膜重。

1.3.8 水蒸气渗透性

膜在恒温恒湿箱中放置24 h后,用5 mL的小烧杯,加入5 mL去离子水,用膜封口,置于含有硅胶的干燥器中,用±0.000 1 g分析天平称重,10 h内每2 h进行一次称量,试验环境25 ℃。通过线性回归获得质量相对于时间变化的斜率。每组膜进行3次平行试验[20]。

水蒸气渗透性公式如下:

(2)

(3)

式中:Δm为称量质量变化,g;Δt为时间变化,h;S为封口膜面积,m2;L是平均膜厚度,mm;ΔP为膜两侧水蒸气分压差,kPa。

1.3.9 透光度

用打孔器将膜制成直径6 mm圆片,紧贴于微孔板底部,用SpectraMax i3酶标仪进行230~800 nm范围的波长扫描测量透光度,扫描波长间隔5 nm[21],绘制透光度曲线。

1.3.10 扫描电镜

膜在干燥器中放置48 h后,取1 cm×4 cm膜样品,用液氮浸没之后人工折断,将样品粘贴于固定圆台上,真空状态下喷金,置于扫描电镜中,电子束加速电压为10.0 kV,观察膜截面微观结构,在放大倍数10.0 k下拍照截图[17]。

1.3.11 DSC

在测试前,膜在含硅胶干燥器中室温下放置48 h以脱除水分。以打孔器制备6 mm直径的圆形膜片(~5 mg)平铺于铝制坩埚中,压片后置于差示扫描量热仪中进行测量。测试温度范围35~150 ℃,升温速率10 ℃/min,N2作为吹扫气和保护气。以空白铝制坩埚作为参照[17]。

1.3.12 FTIR

测试前,样品保存在硅胶干燥器中室温干燥48 h以脱除大部分水分。将膜样品剪碎加入KBr研磨,压片。使用傅立叶变换红外光谱仪进行检测。光谱范围:4 000~400 cm-1;分辨率:4 cm-1;样品扫描次数:32[17]。

1.3.13 二级结构计算

利用Peakfit软件对红外酰胺Ⅰ带进行去卷积以及二阶导拟合。确认峰位归属,计算各分峰面积的相对百分含量[22]。

1.4 数据处理

以SAS 9.3统计分析软件进行数据处理,计算标准误或标准差,以邓肯多重比较方法进行方差分析。采用Origin 9.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 机械性能

抗拉强度(TS)和断裂伸长率(EB),反映可食膜的机械性能的优劣[23]。图2为SG、G-SG、M-SG和M-G-SG四种可食膜的厚度和TS-EB曲线。

图2 SG、M-SG、G-SG、M-G-SG膜厚度和拉伸曲线Fig.2 Bar chart of film thickness and graph of TS and EB of SG,M-SG,G-SG,M-G-SG films

如图2所示,明胶膜SG、糖基化膜G-SG、杨梅素膜M-SG和联合改性膜M-G-SG的厚度没有显著差异(p>0.05)。对照明胶膜SG的TS和EB值都较低,杨梅素膜M-SG的TS略有降低,糖基化膜G-SG的TS有所提升,但两者EB值分别提高12%和63.4%;M-SG膜EB值的升高说明杨梅素对明胶膜具有增塑效果。有研究表明,增塑剂插入到聚合物大分子之间,通过隔离作用(增加聚合物分子链之间距离),从而起到增塑效果[24]。因而杨梅素的三环刚性平面结构可能使得明胶链间的距离增大,引发了膜塑性的提升。ALKAN等[18]在玉米醇溶蛋白中添加肉桂酸、香草酸、麝香草酚、香芹酚、丁香酚、柠檬醛等天然酚制备玉米醇溶蛋白基质的抗菌可食膜,发现抑菌膜EB都有所提升,玉米醇溶蛋白基质膜变得更有弹性,这与本研究中添加杨梅素的结果相同。

G-SG膜TS无明显变化,EB值明显提高63.4%,反映了糖基化对于明胶膜的增塑效果。SOTHORNVIT等[25]发现,甘油等小分子增塑剂会通过羟基和多聚物之间形成氢键,增加膜的自由体积从而起到增塑作用。因为多—OH壳寡糖修饰明胶中的谷氨酰胺残基[15],并与相邻明胶链形成氢键连接,类似亲水性小分子增塑剂的增塑作用,从而使膜链移动性增强;而转谷氨酰胺酶对明胶内部的交联作用比较微弱,因为本明胶中赖氨酸含量低至3.7%(表1),导致TS没有明显提升。

表1 鱼鳞明胶氨基酸组成分析Table 1 Composition analysis of amino acids in fish-scale gelatin

明胶膜糖基化改性并加入分子具有6个—OH黄酮的杨梅素之后,M-G-SG膜的TS明显提高了487%,可能是因为正负电荷作用以及氢键结合作用共同引起了加入杨梅素的糖基化明胶膜的TS的提高。ALKAN等[18]研究表明,负电荷的酚组分会与正电荷的膜基质基团结合。本实验明胶中正电荷氨基酸占据11.58%(如表1所示,赖氨酸3.7%,组氨酸0.64%,精氨酸7.24%),黄酮多羟基使得黄酮负电荷增多,因而明胶中正电荷氨基酸更加容易与黄酮中负电荷部位发生相互作用,使黄酮分子与糖基化明胶分子结合更紧密。陆国弟等[26]研究显示,B环上羟基数目越多,黄酮类化合物与人血清蛋白通过氢键形成的亲和力越强。因而杨梅素B环上3个—OH的存在,使其可能通过氢键连结更多的糖基化明胶链部位,并且壳寡糖基团的多—OH结构也增进了糖基化明胶链同多—OH杨梅素的结合。M-G-SG膜的EB值明显提高了251%,因为黄酮的—OH以氢键连接附近分子链取代了原糖基化明胶链的直接连接,增大了分子链的自由体积,从而造成了EB的提高。

因此,杨梅素改性以及糖基化改性对明胶膜都具有不同程度的增塑效果,而糖基化协同杨梅素改性对于明胶膜抗拉强度(TS)和断裂伸长率(EB)的提升有协同增效作用,弥补了单一黄酮类物质制备活性明胶包装膜造成的拉伸强度的损失。

2.2 水分含量、水蒸汽透过性

水分含量(MC)反映了膜截留水的能力[27]。SG、G-SG、M-SG和M-G-SG四种可食膜的水分含量和水蒸汽渗透性如图3所示。

图3 SG、M-SG、G-SG、M-G-SG膜水分含量和水蒸气透过性Fig.3 Moisture content and water vapor permeability of SG,M-SG,G-SG,M-G-SG films

对照SG膜的水分含量为13.3%,M-SG膜水分含量明显降低为12%(p<0.05),G-SG膜的水分含量为13.9%,M-G-SG膜水分含量为13.6%。

水蒸气透过性(WVP)反映了膜对水汽的阻隔性能[28]。对照SG膜的WVP为1.36 g·mm/(kPa·h·m2),M-SG膜WVP明显降低为1.29 g·mm/kPa·h·m2(p<0.05),G-SG膜WVP提升到1.92 g·mm/(kPa·h·m2)(p<0.05);M-G-SG膜WVP为1.45 g·mm/(kPa·h·m2)。

各组膜的水分含量、水蒸气透过性指标显示出相同的变化趋势。M-SG膜水分含量、WVP降低,表明具备疏水性三环结构的杨梅素具有提升明胶膜阻水性的作用;G-SG膜水分含量、WVP的升高,反映了亲水性多—OH小分子壳寡糖修饰明胶膜基团降低了明胶膜的阻水性;M-G-SG膜的水分含量、WVP相对于SG、M-SG膜略有提高,但低于G-SG膜;体现了杨梅素和糖基化协同改性调和了2种改性方式对膜阻水性的影响。

2.3 透光度

图4显示了SG、T-SG、M-SG和M-T-SG四种可食膜在紫外光区(230~300 nm)和可见光区(300~800 nm)的透光度[21]。

图4 SG、M-SG、G-SG、M-G-SG膜透光度曲线Fig.4 Curves of light transmittance for SG,M-SG,G-SG,M-G-SG films

在230~300 nm的紫外波段,明胶膜糖基化后,G-SG膜紫外透光度明显下降。因为鱼鳞明胶膜中由于芳香族氨基酸的存在(表1中0.59%酪氨酸,2.07%苯丙氨酸),本身具有一定的紫外吸收能力[29]。其次对明胶基团进行修饰的壳寡糖由于是具有一定脱乙酰度壳聚糖的分解产物,带有的乙酰基团增进了对紫外的吸收。添加杨梅素的明胶膜M-SG和糖基化明胶膜M-G-SG的紫外透光度进一步降低,但添加杨梅素的两者紫外透光度没有明显差别,说明黄酮杨梅素中苯环的存在极大地促进了膜对于紫外的吸收。

在300~800 nm的可见光区,M-G-SG膜达到了较低的光吸收,所以协同改性能够极大地提升明胶膜的阻光性。

杨梅素和糖基化都提升了明胶膜对紫外的吸收,而杨梅素和糖基化协同改性则进一步加强了明胶膜的光阻隔能力。

2.4 SEM

图5为SG、G-SG、M-SG和M-G-SG四种可食膜表面和横截面的扫描电镜图像,直观展示了杨梅素改性、糖基化改性及其综合改性对膜微观性状的影响。

图5 SG、M-SG、G-SG、M-G-SG膜截面扫描电镜(SEM)Fig.5 Scanning electron microscope pictures of SG,M-SG, G-SG,M-G-SG films注:A1、B1、C1和D1分别为SG、M-G、G-SG、M-G-SG膜表面;A2、B2、C2和D2分别为SG、M-G、G-SG、M-G-SG膜横截断面

SG膜表面平滑,截面显示部分微型平缓褶皱;而添加具备三疏水性环以及6个—OH的黄酮杨梅素后,M-SG膜表面分布部分凸起,截面也出现明显纷乱的聚集性突起;已有研究利用核磁共振技术和分子建模技术测定黄酮和蛋白的相互作用,结果显示其主要作用力是范德华相互作用,包括:(1)黄酮—OH基团驱动形成的氢键;(2)黄酮非极性芳香环和蛋白侧链非极性部位的London相互作用;(3)离子相互作用[11]。因此这3种相互作用造成了黄酮杨梅素和明胶膜之间结合的增强,致使截面出现分子链凝集现象。

明胶膜糖基化之后,G-SG膜表面更加平滑,截面仍出现轻微程度的不平整,但增进了膜截面的平滑度,反映了糖基化使得明胶分子结合良好,膜内分子排列有序性提高。

杨梅素协同糖基化改性明胶后,M-G-SG膜表面性状优于SG、M-SG、M-G-SG膜,截面开始出现更加规律排列的致密性条纹,表明黄酮杨梅素和糖基化改性提升了膜基质内部分子的相互作用,使分子聚集度增加,展现了黄酮和糖基化明胶链之间良好的相融性。 DERYA ALKAN等[18]在制备添加柠檬醛和牛至酚类提取物的玉米醇溶蛋白膜时,发现由于其相融性差,导致膜基质内出现了大的孔洞。因此,杨梅素协同糖基化改性使明胶膜微观结构更加规律致密,能够改善单一杨梅素改性明胶膜的表观。

2.5 DSC

SG、T-SG、M-SG和M-T-SG四种可食膜的DSC热特性曲线如图6所示。热变性温度代表蛋白质的热稳定性,焓变是分子聚集程度的体现[30]。对照明胶膜SG的热变性温度为75.4 ℃,杨梅素改性以及糖基化后热变性温度都有所下降,但两者吸热焓变由5.954 J/g分别升高到9.270 J/g和7.410 J/g。说明杨梅素以及糖基化会降低明胶膜的热稳定性,但会一定程度地提升明胶分子聚集。这与扫描电镜观察到的截面致密性增强相一致;糖基化膜在结合杨梅素改性后,M-G-SG热变性温度升高至77.7 ℃,表明完全打断膜内化学键需要更高的温度,反映了膜内分子连接的增强,与膜的抗拉强度提高相印证;M-G-SG膜的焓变提高至8.215 J/g,介于M-SG膜和G-SG膜之间;这与SEM观察到的协同改性膜比单一杨梅素改性膜和单一糖基化改性膜更加规律致密的表观相一致。

图6 SG、M-SG、G-SG、M-G-SG膜热特性曲线Fig.6 Thermal characteristic graph for SG,M-SG,G-SG, M-G-SG films

杨梅素协同糖基化改性提高了明胶膜的热稳定性,且优于单一杨梅素改性明胶膜。此外,膜的焓变变化反映的聚集程度的变化同SEM电镜表观相互印证。DSC曲线从热的角度反映了热稳定性、内部分子作用的变化。

2.6 红外光谱分析

图7 SG、M-SG、G-SG、M-G-SG膜红外光谱Fig.7 FT-IR spectra for SG,M-SG,G-SG,M-G-SG films

由于酰胺Ⅰ带含有水中的O—H吸收峰,故能反映膜基质与水的结合能力[17]。对照明胶膜SG的酰胺A吸收峰为3 398.92 cm-1。M-SG的酰胺A峰向高波数3 401.82 cm-1发生位移,表明杨梅素改性降低了明胶分子与水的结合作用。G-SG该峰位低波数位移至3 365.17 cm-1,反映了糖基化使得明胶膜内部分子对水分子的结合力增强。M-G-SG的酰胺A峰位移至3 398.24 cm-1,没有明显位移,则反映了协同改性对明胶膜的水结合能力没有明显影响,这与SG和M-G-SG膜的水分含量以及水气渗透性都相近的结果一致。因而酰胺Ⅰ峰位的变化展示了各组明胶膜的水结合性变化[19]。

对照明胶膜SG中1 043.3 cm-1处的甘油中—OH吸收峰在经过3种改性方式成膜后,呈现同酰胺Ⅰ和酰胺Ⅱ同样的变化趋势。反映了糖基化以及杨梅素也造成了增塑剂甘油中—OH参与形成氢键的增强,并且协同改性更进一步增强了甘油的氢键作用。

因此,FTIR从内部基团峰位变化反映了杨梅素、糖基化以及两者协同改性对鱼鳞明胶膜水结合作用以及整体氢键作用的影响。

2.7 二级结构

FTIR酰胺Ⅰ带(1 600~1 700 cm-1)对蛋白二级结构变化最为敏感。如图8 所示,将膜酰胺Ⅰ带经过去卷积、二阶导分峰拟合处理,分峰数目在12~16之间,相关系数达到0.999。其中1 600~1640 cm-1归属于β折叠,1 640~1 650 cm-1归属于无规则卷曲,1 650~1 660cm-1归属于α螺旋,1 660~1 670 cm-1归属于β转角[22]。对分峰面积进行分区计算得到二级结构含量如图9 所示。

图8 SG、M-SG、G-SG、M-G-SG膜酰胺Ⅰ带拟合图谱Fig.8 Fitting spectra in the amide Ⅰ region of SG,M-SG,G-SG,M-G-SG films

图9 SG、M-SG、G-SG、M-G-SG膜二级结构Fig.9 Bar chart for secondary structure of SG,M-SG,G-SG, M-G-SG films

本实验中,鱼鳞明胶糖基化后,G-SG膜内明胶的α螺旋结构消失,转化为β转角、无规则卷曲和β折叠结构;XUE等[33]研究表明,大豆蛋白经过糖基化处理后也出现α螺旋结构减少,β折叠、β转角和无规则卷曲不同程度的增加。WANG等[34]研究显示,乳清蛋白糖基化后出现了β折叠构象增加的现象。因此,部分蛋白物质经过糖基化后会出现类似的空间构象变化。

M-SG内部β转角、无规则卷曲和β折叠等二级结构含量降低,转变为α螺旋;刘晖等[35]研究显示,具备疏水性3环和3个—OH的黄苓素黄酮与人血清白蛋白结合,也造成其α螺旋含量增加2.2%。苗敏等[36]研究表明,加入黄酮类化合物后,溶菌酶聚集过程中β片层结构的吸收逐渐减小,α螺旋结构吸收逐渐增多,并表明主要是由于黄酮疏水性芳香环与蛋白芳香氨基酸形成的堆积作用和疏水作用导致蛋白α螺旋含量增加。

M-G-SG中,杨梅素协同糖基化对明胶膜进行改性后,β结构(β折叠和β转角)转变为α螺旋和无规则卷曲。因而此二级结构变化清楚显示,协同改性造成明胶膜α螺旋以及无规则卷曲结构的增加是杨梅素改性以及糖基化改性综合互补作用的结果。

3 结语

本研究得出,杨梅素与明胶的疏水性结合提升了明胶膜阻水性,其—OH加强了复合膜内部羰基和氨基的氢键作用,造成明胶分子α螺旋结构增多。鱼鳞明胶糖基化后,糖基化基团小分子的多羟基结构同明胶氨基酸残基结合,降低了膜阻水性,提升了内部羰基和氨基的氢键作用,并造成α螺旋的消失。协同改性没有明显改变膜阻水性,但促进明胶分子的β结构转变为α螺旋和无规则卷曲,从而显示出两者对明胶的改性互补作用。糖基化和杨梅素均提升了鱼鳞明胶膜的机械性能和紫外阻隔能力,而协同改性对膜的机械性能和光阻隔性能的提升起到了协同增效作用,并使膜内部截面构造更加规律致密,而不影响鱼鳞明胶膜的阻水性,同时提高了膜的热稳定性。

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