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,耐熱性較差,受熱后容易酸解,且對均質壓力的敏感等不足,因此,為避免上述不足,有必要開發性能更加優越應用更廣泛的辛烯基琥珀酸酯。大蒜多糖(GarlicPolysaccharide,簡稱GP)是新發現的一種功能性成分,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作用,可增強人體免疫力,大蒜硒多糖還可抑制紫外線誘發的晶體狀損傷等。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利用,為提高其乳化性,更好的用于代脂品,增加冰激凌等產品凍融能力,以及開發新品種的增稠劑、微膠囊壁材等應用提供依據。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:杭州中香化學有限公司。1.1.3酶法檢測hh-4增力電動攪拌機(JB50-D);精密pH計(PHS-3C),恒溫水浴鍋(HH-4);旋轉蒸發器(RE-52);測糖儀(108018);臺式離心機(Anke7DL-40B);冷凍干燥機(FD-1);紅外光譜儀(Equinox55)。1.2方法1.2.1蛋白質糖度的測定稱取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棄去沉淀的蛋白質等少量雜質,收集上清液,加適量蒸餾水,用測糖儀調節其糖度到20%。1.2.2辛烯基表現多糖小燒杯中取約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,用氫氧化鈉溶液將多糖溶液的pH調到8.0~8.5,并使整個反應控制在該pH值,向溶液中緩慢加入配好的辛烯基琥珀酸酐,整個反應在40℃恒溫水浴鍋中進行,反應5h后結束。反應結束后,用6%的鹽酸調反應液pH到4.0左右,然后加入與反應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。重復萃取三次。收集反應物,在真空度0.04MPa~0.05MPa,80℃條件下,旋轉蒸發,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內,-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物用溴化鉀混合壓片后測定。1.2.4大蒜多糖的取代度準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-果糖殘基的摩爾質量,(g/mol);210-辛烯基琥珀酸酐的摩爾質量,(g/mol);A:每g樣品所耗用的氫氧化鈉標準溶液的物質的量,mmol;式中:C—氫氧化鈉標準溶液的摩爾濃度,(mol/L);V1—樣品滴定所耗用氫氧化鈉標準溶液,mL;V2—空白液所耗用的氫氧化鈉標準溶液,mL;W—的質量,g。2結果與分析2.1催化酯化反應大蒜多糖酯化時,在反應開始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,說明酯化反應主要在前1.5h內進行。反應結束后,調溶液pH到4.0左右,用乙酸乙酯對反應液進行萃取,萃取液分為3層,如表1。2.2反應時間、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,這個和反應的條件有關,如反應時間、溫度、底物,pH等,也可能和大蒜多糖本身的結構性質有關。反應最佳條件還有待于進一步研究。2.3辛烯基表現為酰氯化大蒜多糖的性質從圖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、吸收峰強度、峰寬等指標上十分接近,說明兩者的成分非常相似,酯化反應后并沒有雜質生成。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已經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構形式存在。綜上,可以得出結論:采用辛烯基琥珀酸酐酯化大蒜多糖是相當成功的。其最優化的工藝參數,產品的乳化性及其在食品與其它行業等方面的應用工作有待進一步研究。3osagp的結構表征在pH8.0~8.5,40℃條件下反應5h,大蒜多糖可以和辛烯基琥珀酸酐發生酯化反應,生成OSAGP。其紅外光譜有典型的飽和亞甲基對稱伸縮振動峰(