部分酸水解对桃胶多糖结构和乳化功能的影响_张宏媛.pdf

食品化学 食品科学 2023,Vol.44,No.04 99部分酸水解对桃胶多糖结构和乳化功能的影响张宏媛，钱佳俊，李哲远，张沈栋，杨晓辰，艾连中，赖凤羲，张 汇*（上海理工大学健康科学与工程学院，上海食品微生物工程技术研究中心，上海 200093）摘 要：为探讨桃胶多糖（peach gum polysaccharide，PGP）发挥乳化作用的关键活性结构特征，采用0.1 mol/L三氟乙酸对PGP进行部分酸水解，通过控制水解时间制备得到不同水解度的PGP样品30P、60P、120P和180P，采用高效阴离子交换色谱和高效分子排阻色谱串联多角度激光光散射分析部分酸水解对PGP单糖组成和分子质量的影响，通过水包油（O/W）乳液体系探讨部分酸水解对PGP乳化功能的影响。结果表明：PGP是由阿拉伯糖、半乳糖、木糖、甘露糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸组成的一种酸性阿拉伯半乳聚糖，结合有少量蛋白质，重均分子质量为10 980 kU，在0.1 mol/L NaNO3溶液中呈宽分布的柔性卷曲链状；随着酸水解的进行，PGP的糖醛酸和蛋白质含量逐渐升高，分子质量逐渐减小，支化度降低，水解产物的分子构象由柔性线团结构向刚性棒状转变；研究表明，60P O/W乳液较PGP及其他水解产物形成的乳液稳定性明显提高，由此推测60P是PGP发挥乳化功能的关键活性结构特征，即分子质量为1 188 kU，支化度部分降低，糖醛酸和蛋白质缀合物含量较高的柔性链结构。本研究将为阐明PGP乳化功能的作用机理提供一定理论支持。关键词：桃胶；多糖；部分酸水解；结构；乳化特性Effect of Partial Acid Hydrolysis on the Structure and Emulsifying Function of Peach Gum PolysaccharideZHANG Hongyuan,QIAN Jiajun,LI Zheyuan,ZHANG Shendong,YANG Xiaochen,AI Lianzhong,LAI Fengxi,ZHANG Hui*(Shanghai Engineering Research Center of Food Microbiology,School of Health Science and Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China)Abstract:In order to investigate the key structural features of peach gum polysaccharide(PGP)responsible for its emulsifying function,partial acid hydrolysis of PGP with 0.1 mol/L trifluoroacetic acid was conducted,yielding hydrolysates 30P,60P,120P and 180P with different degrees of hydrolysis at different hydrolysis times.The effects of partial acid hydrolysis on the monosaccharide composition and molecular mass of PGP were analyzed by high performance anion-exchange chromatography(HPAEC)and high performance size-exclusion chromatography with a multi-angle laser light scattering detector(HPSEC-MALLS)and the effect of partial acid hydrolysis on the emulsifying function of PGP was investigated by using an oil in water(O/W)emulsion system.Results showed that PGP was an acidic arabinogalactan composed of arabinose,galactose,xylose,mannose,galacturonic acid and glucuronic acid conjugated with a small amount of protein.PGP,whose average molecular mass of 10 980 kU,presented a flexible coil-like chain in 0.1 mol/L NaNO3 solution.As acid hydrolysis progressed,the contents of uronic acid and protein in PGP gradually increased,the molecular mass and degree of branching gradually decreased,and the molecular conformation of the hydrolysates changed from a flexible coil-like to a rigid rod-like structure.The stability of the O/W emulsion prepared using 60P as an emulsifier was significantly improved compared to the other hydrolysates.It was speculated that 60P,whose molecular mass was 1 188 kU and which had reduced degree of branching and higher contents of glycuronic acid-protein conjugate and exhibited a flexible chain-like structure,may be the key structural feature responsible for of the emulsifying function PGP.This study will be helpful to further explain the mechanism action of PGP as an emulsifier.Keywords:peach gum;polysaccharides;partial acid hydrolysis;structure;emulsifying propertiesDOI:10.7506/spkx1002-6630-20220519-259中图分类号：TS201.7 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2023）04-0099-08收稿日期：2022-05-19基金项目：上海市自然科学基金项目（20ZR1439100）第一作者简介：张宏媛（1996）（ORCID:0000-0001-6362-4433），女，硕士研究生，研究方向为食品碳水化合物。E-mail:*通信作者简介：张汇（1986）（ORCID:0000-0003-4190-8472），男，副教授，博士，研究方向为食品碳水化合物。E-mail:100 2023,Vol.44,No.04 食品科学 食品化学引文格式：张宏媛,钱佳俊,李哲远,等.部分酸水解对桃胶多糖结构和乳化功能的影响J.食品科学,2023,44(4):99-106.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220519-259.http:/ZHANG Hongyuan,QIAN Jiajun,LI Zheyuan,et al.Effect of partial acid hydrolysis on the structure and emulsifying function of peach gum polysaccharideJ.Food Science,2023,44(4):99-106.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220519-259.http:/桃胶来源于桃树、山桃等蔷薇科植物，是植物枝干受损后分泌的一种半透明固体块状物，呈淡黄色或黄褐色。通常，桃胶由多糖（80%85%）、水分（2%12%）、灰分（0.3%4%）、蛋白质（0.2%2%）以及微量的多酚和无机元素等组成（如Ca、K、Mg、P）1-4。多糖为桃胶的主要成分，主要由阿拉伯糖（Ara）、半乳糖（Gal）、木糖（Xyl）、甘露糖（Man）、鼠李糖和糖醛酸组成5，其主链为-(16)-半乳聚糖，在O-3和O-4处分支，而其支链主要有两种类型：1）连接在O-3位，末端为-Araf-(1或-Araf-(15)-Araf-(12)；2）连接在O-4位，末端为多个-Araf-(13)-Araf-(1或-Araf-(13,4)-Galp-(16-7。研究表明，桃胶多糖（peach gum polysaccharides，PGP）分子质量大，是一种高度支化的阿拉伯半乳聚糖，含有少量蛋白质和多酚缀合物1。现有研究表明，PGP具有良好的乳化性和乳化稳定性。丁军8的研究表明PGP能增强水包油乳液体系稳定性；Zhang Ruyuan等9添加PGP后制备的纳米粒能显著减小乳液的液滴并提高其稳定性；袁发浒等10利用桃胶的乳化性，采用明胶-桃胶复合凝胶法制备紫苏籽油微胶囊显著提高了包埋率和稳定性。一般认为，多糖的乳化功能与其连接的蛋白片段有密切关系11-12，但Qian13和Zhang Hui7等认为PGP的高度支化和球状结构可能是PGP稳定乳液的主要因素14，然而其发挥乳化作用的机理及其关键活性结构还不清楚。为探究PGP结构对其乳化功能的影响，本研究采取部分酸水解方法将PGP进行不同程度的降解，通过高效阴离子交换色谱和高效分子排阻色谱串联多角度激光光散射对降解的主链部分进行结构表征，通过水包油（O/W）型乳液评价不同降解程度PGP的乳化特性，结合PGP的结构变化，探究其发挥乳化作用的关键结构特征。1 材料与方法1.1 材料与试剂原桃胶购自浙江省湖州市，贮藏于4 冰箱中备用；岩藻糖（Fuc）、Ara、Gal、葡萄糖（Glc）、Xyl、Man、半乳糖醛酸（GalA）、葡萄糖醛酸（GlcA）单糖标准品 美国Sigma-Aldrich公司；50%NaOH溶液、醋酸钠 美国Thermo Fisher Scientific公司；盐酸、乙醇、硝酸钠、三氟乙酸（trifluoroacetic acid，TFA）、NaOH、十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate，SDS）（均为分析纯）上海沪试实验室器材股份有限公司；中链甘油三酯（medium chain triglycerides，MCT）、考马斯亮蓝G250 上海源叶生物科技有限公司。1.2 仪器与设备JXN-26离心机 美国贝克曼库尔特有限公司；752型紫外分光光度计 上海光谱仪器有限公司；RRH-A1000高 速 多 功 能 粉 碎 机 上 海 缘 沃 工 贸 有 限 公 司；OSB-2100旋转蒸发仪 日本东京理化器械株式会社；1260 Infinity II高效液相色谱系统 美国安捷伦科技公司；Optilab T-rEX多角度激光光散射检测器、ViscoStar III黏度检测器、DAWN HELEOS II示差折