[发明专利]一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法

说明书

本发明提供了一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法。其主要制备路线是：以氨基酸为改性剂，木瓜蛋白酶为催化剂，在超低温条件（‑30℃~0℃）及水/有机两相混合溶剂中催化氨基酸和果胶发生酰胺化反应，从而制备氨基酸酰胺化果胶。本发明制备的氨基酸酰胺化果胶可以在不添加其他固形物（如蔗糖）的条件下形成凝胶，且所需的钙离子浓度范围较原料果胶更低。同时，与原料果胶相比，酰胺化果胶粘度更大，且在相同的凝胶条件下可以形成更高持水力的凝胶，这有助于提高果胶作为食品和医药领域中的应用潜力。

技术领域

本发明属于高分子化学技术领域，具体涉及一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法，该方法以木瓜蛋白酶为催化剂，在超低温固液两相界面上催化氨基酸与果胶的接枝反应，生成氨基酸酰胺化果胶，从而改善果胶的功能特性，如粘度、凝胶性能等。

背景技术

果胶是主要由D-半乳糖醛酸通过α-1,4-糖苷键连接而成的酸性杂多糖，其广泛的存在高等植物的细胞壁中，是一种天然、绿色、健康的天然高分子聚合物。天然果胶分子中D-半乳糖醛酸中的C-6羧基有许多是以甲酯化的形式存在。根据甲酯基含量的比例，果胶可以分为高酯果胶（酯化度50%）和低酯果胶（酯化度50%）。果胶已经通过FAO/WHO食品添加剂联合委员会确认并宣布无毒，无每日添加量限制。所以在很多国家，其使用量可完全按照“最佳生产需要”进行添加。因此，果胶被广泛应用于食品、保健品、日用化工以及医药等领域。

近年来，随着现代食品工业的不断发展，果胶等天然多糖在食品中的应用越来越广泛。其中，果胶溶液属于亲水性胶体，具有一定的凝胶性能，但其凝胶能力受酸碱度、可溶性固形物含量、金属离子等因素的影响较大。高酯果胶主要通过氢键以及甲酯基团间的疏水作用形成凝胶，低酯果胶形成的凝胶则是两个果胶分子链间的羧基通过钙桥实现离子连接以及氢键的共同作用的结果。但无论是高酯果胶还是低酯果胶，都必须要要加入大量的糖作为吸水剂，才能形成凝胶，这成为了果胶在水凝胶领域中应用的一大障碍。

对果胶进行分子修饰也是改善其凝胶性能的一个有效方式。有大量研究表明，相较于普通果胶，酰胺化果胶更容易形成凝胶，且其形成的凝胶有着更高的强度和热稳定性。一般认为，酰胺化果胶的成胶机理与低酯果胶类似，都是由于钙离子的“桥联”作用将果胶链交联起来，但同时酰胺基团的引入导致形成氢键，使果胶链间的交联作用加强。也有研究指出，酰胺基之间的疏水相处作用和氢键都促进了其凝胶网络结构的稳定性。

目前，酰胺化果胶的制备方法主要是在碱性条件下通过加入氨水、氨醇体系或氨气处理对果胶进行改性。然而，这种方法容易产生β消除，产生双键破坏果胶链，降低果胶的分子量。也有学者利用氨基酸热合成的方法接枝到果胶分子上。其中，氨基酸作为构成生物体蛋白质并同生命活动有关的最基本的物质之一，它在抗体内具有特殊的生理功能，是生物体内不可缺少的营养成分之一。但是，氨基酸酰胺化果胶的热合成过程中会导致果胶的长链结构被破坏，解聚为短链果胶分子，这些短链果胶分子不但不利于凝胶，而且还会与长链果胶分子的凝胶结合区相互作用，从而影响果胶形成凝胶网络结构，导致制备的酰胺果胶的胶体粘度和凝胶能力较原始果胶弱。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前传统的酰胺化果胶制备方法存在的一些缺陷，如易产生β消除、分子链断裂等，提出了一种以木瓜蛋白酶为催化剂，氨基酸为改性剂，在超低温水/有机混合溶剂中制备酰胺化果胶的方案。

1）将木瓜蛋白酶溶解于磷酸缓冲液中，充入氮气并封口，低速磁力搅拌。然后，向酶溶液中加入激活剂（L-半胱氨酸盐盐酸）和螯合剂EDTA，低速搅拌混匀，将木瓜蛋白酶激活。

2）将氨基酸溶解于磷酸缓冲液中，并加入步骤1）中的酶液；称取一定量的果胶溶于磷酸缓冲液，然后将果胶溶液与氨基酸/酶溶液混合，并缓慢加入无水乙醇。充入氮气并封口，超低温下搅拌直至反应结束。

3）向反应体系中加入一定量无水乙醇，混匀后通过离心去除上清液，收集沉淀物加入三氯乙酸溶液搅拌，使酶彻底失活，然后通过流水透析去除杂质，再经冷冻干燥得氨基酸酰胺化果胶。

本发明的有益效果是：