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直链淀粉分子螺旋对风味化合物包埋的研究进展

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 874 2021-06-21
【摘要】综述了直链淀粉分子螺旋结构对风味化合物包埋的研究进展,探讨了直链淀粉复合物的形成、结构特性和分子模拟,以及影响直链淀粉复合物释放的因素和直链淀粉复合物对食物体系的影响,最后展望了直链淀粉复合物在食品应用中的巨大潜力。综合研究结果表明,在风味化合物存在的情况下,直链淀粉由双螺旋结构转变为单螺旋结构,形成具有跋水空腔和亲水性的螺旋结构,使其能够形成包合物。风味分子包括在腔内或在螺旋之间,或在这两个位置,取决于分子的结构。直链淀粉包合物具有良好的耐高温性能,可以防止不稳定风味物质在加工和贮存过程中的损失,在食品工业中具有广阔的应用前景。此外,复合物的释放还可以通过a-波粉酶的水解以及水分和温度的变化来控制。
  • 食品中风味化合物种类繁多,含量少,稳定性差,难溶于水,分子结构具有髙度特异性。风味物质大多数属于油溶性,而水溶性较少,这严重限制了它们在食品领域的应用,保持良好的风味物质关键在于控制其在食品的稳定性。在实际生产过程中,包括食品的制造、存储、包装材料等方面,经常会因风味物质的不稳定而降低了芳香化合物的强度或产生异味成分等导致食品整体风味的改变。

    在食品工业中,胶囊化被广泛应用于提高风味成分的稳定性和可控的释放性。利用该技术还实现了食品食用过程中风味的控制释放。环糊精是一种环状低聚糖,对多种风味物质的稳定性起着重要的作用。环糊精内疏水外亲水,能够适应一系列的客体分子的形状和大小。

    直链淀粉可作为分子包埋的替代载体,在这方面具有独特的优势,而且原料成本低于环糊精。直链淀扮也可以形成具有疏水核心的螺旋结构,可以容纳疏水的风味分子。直链淀粉与风味化合物之间的包合物影响着食品体系中风味物质的保留和释放,是目前食品科学研究的热点。值得一提的是,淀粉的线性直链淀粉部分具有与小分子形成分子包结复合物的能力,称为Vh直链淀粉。包合物的外径为1.35〜1.62nm,内径为0.54〜0.85nm,因此Vh-直链淀粉有可能成为风味包埋物的载体。直链淀粉是由(1—4)-a-D-葡萄糖单元和极小的a-(1—6)交联分支组成的线性聚合物。天然直链淀粉通常以双螺旋组合的形式出现。但是,在与客体分子的包合络合过程中,更简单的单螺旋结构是可取的。在这种复合物中,配体的疏水部分被包裹在直链淀粉的中心螺旋腔中。这种类型的复合物,即所谓的Vh排列,通常以左旋单螺旋中的6个葡萄糖残基为特征(如图la)。

    Vh-直链淀粉的总螺旋直径约为1.35nm,通道宽度为0.54nm(如图lb),轴向节距为0.81nm/圈(如图la)。它最常被观察到的小客体分子或那些线性形状,如碘、单甘酯、脂肪酸和长链醇。大多数风味化合物都是具有短碳链的小分子,一般呈环状结构。从疏水性的角度看,油脂与大多数风味化合物具有共同的性质,风味化合物的水分散性普遍较差。因此,可以通过与直链淀粉形成包合物来包裹风味化合物。

    1直链淀粉复合物的形成、结构特性和分子模拟

    1.1双酶法合成直链淀粉

    目前已知的直链淀粉的制备方法主要有分离法和酶解法2种,但是2种制备方法均存在不足之处:分离法分离效果不佳,产物纯度低,质量差;酶解法反应过程较难控制,所得直链淀粉的聚合度分散度较大。李恬等m最早提出双酶法合成直链淀粉,以蔗糖为底物,采用蔗糖磷酸化酶和a-葡聚糖酸化酶催化反应,有效合成聚合度可控的直链淀粉,该方法建立了一种新型的直链淀粉供应体制,拓宽了直链淀粉制备的研究范围。PengQi等利用蔗糖磷酸化酶和马铃薯a-葡聚糖磷酸化酶或由其他3种酶(葡萄糖异构酶、葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶)的补充剂组成的酶偶联系统将蔗糖合成直链淀粉,其聚合度可以控制在33〜262。Kadokawam综述了直链淀粉合成的最新进展,即以1-磷酸葡萄糖为单体,低聚(n<5)麦芽糖为引物,在磷酸化酶的作用下,生成低聚(n+1)麦芽糖,以此类推,最终可以得到具有指定聚合度的直链淀粉。由此可见,双酶法可以合成一定聚合度的直链淀粉。

    1.2直链淀粉复合物的形成

    影响直链淀粉包合物形成的重要因素有直链淀粉、客体化合物和制备条件。直链淀粉在水中通过分子内氢键形成双螺旋。然而,在合适的客体分子存在下,直链淀粉发生构象重排,形成单螺旋结构。直链淀粉复合物被证明是稳定的氢键、疏水、偶极和电荷相互作用的组合。通常,能与直链淀粉形成复合物的化合物,其分子结构中既有极性部分,也有非极性部分。有研究表明,短链直链淀粉易于与配体络合形成单螺旋的V型直链淀粉复合物。

    由于分子内氢键作用,直链淀粉能与一些配合物如碘、脂类、醇、表面活性剂等发生络合,一般形成左旋的单螺旋结构V型直链淀粉的螺旋空腔可以随客体分子的尺寸大小而变化,每圈螺旋的葡萄糖残基分别为6、7、8(如图2所示)。ZhangLiming等通过研磨活化直链淀粉和大蒜泥可以得到直链淀扮与大蒜风味物质之间的复合物,该复合物为V型结构。Fenoyl等研究了7种具有螺旋构象的多糖(包括直链淀粉)与6种风味物质之间的分子.包合现象,结果发现基干多糖的种类,客体分子可以适应性地位于疏水内穴或在螺旋之间的间隙里。直链淀粉/香草醛形成V型的分子包合物。刘延奇等〜以B型微晶淀粉为原料、十二醇为配体、水作为溶剂,制备得到了V型直链淀扮-十二醇复合物,相对结晶11度达到63.72%。

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