乙酰基对魔芋葡甘聚糖溶胶-凝胶行为的影响及其疏水调控作用

课题拟采取非均相条件下的皂化反应，在尽可能不引起分子主链降解前提下，制备一系列具有不同脱乙酰度的魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan，KGM)，并研究其脱乙酰动力学。采用GPC-MALLS、XRD、DSC、IR等手段考察乙酰基含量对KGM结构的影响，探明乙酰基含量与KGM溶解性、流变性、胶凝性、持水性、成膜性、粘结性、稳定性等溶胶-凝胶行为的关系。重点利用动态粘弹测定、荧光探针技术、电化学循环伏安法等手段，检验并度量不同脱乙酰度KGM在数种有机-无机试剂存在下的疏水性，以揭示在KGM溶胶-凝胶及其转变中乙酰基主导的疏水调控作用。通过上述基础性研究，帮助理解KGM溶胶-凝胶体系中，除氢键作用外，更多的有关次级相互作用的信息，丰富小分子基团修饰与食物多糖结构性能关系的理论探索，同时为开发一类新的食品亲水胶体及热不可逆性粘结剂奠定基础。

魔芋葡甘聚糖（KGM）是一种高亲水性的非疏水取代中性多糖。有关其凝胶驱动机制，自1974年首次被揭示“与碱处理中乙酰基被脱除有关”后，几乎未取得实质性进展。KGM溶胶-凝胶体系中，除氢键作用外，对其它次级相互作用的角色进行评估，有助于理解其异常的凝胶行为和独特的性能表现，亦可拓宽该智能型水凝胶的应用领域，为我国特色资源植物魔芋的科学利用提供理论依据。.本工作在非均相条件下碱处理KGM，制备了具有不同脱乙酰度(DD)的KGM，碱的种类及用量、乙醇浓度、反应温度及处理时间均可不同程度影响脱乙酰反应进程；以乙醇为介质可促进反应进行。采用GPC-MALLS、FT-IR、XRD、DSC等手段考察了乙酰基对KGM结构的影响，证实不同脱乙酰度KGM分子链一级结构、热特性及结晶性能无显著差异；并讨论了DD与KGM溶解性能的关系。研究利用动态粘弹测定和荧光探针技术，比较了不同脱乙酰度KGM的凝胶及溶液行为，鉴别并尝试度量了不同体系中的疏水相互作用。动态粘弹测定表明，提高DD，增加浓度，升高温度，均有利于KGM凝胶化；盐析盐(Na2SO4、NaCl)可促进凝胶化，而盐溶盐(NaSCN、NaNO3)阻碍凝胶化，且上述影响随DD的增加而更趋显著；显示氢键和疏水相互作用在KGM凝胶形成中均扮演着一定的角色，且DD的提高有助于凝胶中疏水相互作用的加强。在荧光光谱学研究中，采用芘及1,8-ANS两种探针的发射谱和激发谱共同确证了KGM的疏水特性。尽管KGM分子并无疏水取代基团，靠糖环疏水面堆积而产生的疏水相互作用却并不微弱。KGM升温前后的CAC值分别约为0.60g/L和0.95g/L，而da-KGM(DD=32.58%)减小至0.58g/L和0.45g/L，且Na2SO4和NaSCN的加入，对da-KGM的影响远强于KGM，表明DD的不同致使KGM溶液体系中分子间及分子内主要作用力的消长，随DD增加，较之氢键作用，疏水相互作用的贡献率逐渐增加。.在上述工作的基础上，我们将脱乙酰魔芋凝胶用于脂肪模拟物的开发，利用科学理论指导实际应用。经微粒化处理后，魔芋凝胶由橡胶状弹性体变为假塑性粘弹体，为其作为脂肪模拟物提供了可能。将模拟物应用于蛋黄酱中，通过流变、涂抹性、色度、感官评定的分析，确定了合适的模拟物替代比。通过考察不同替代比的重油蛋糕的质构特性及感官分析，最终确定模拟物最佳替代比为40%。