高分子聚合物γ-聚谷氨酸的提取純化及其應(yīng)用研究.pdf

1、γ-聚谷氨酸(γ-poly-glutamic acid，γ-PGA)是一種微生物發(fā)酵而成的聚陰離子均聚多肽，是一種由D-或L-谷氨酸通過α-氨基和γ-羧基形成γ-酰胺鍵結(jié)合而成的陰離子聚合物。具有極強(qiáng)的保水性、可塑性、成纖維性、成膜性、保濕性、阻氧性、生物可降解性和極強(qiáng)的吸水性，是對(duì)環(huán)境和人體無毒害的可降解的天然新型高分子聚合物，廣泛應(yīng)用于食品、藥品、農(nóng)業(yè)及化妝品等領(lǐng)域中。課題研究了γ-PGA的提取純化工藝，以及在冰淇淋、玉米面條及化妝

2、品中的應(yīng)用。
　　采用有機(jī)溶劑和化學(xué)溶劑提取、板框過濾兩種方法對(duì)γ-PGA發(fā)酵液進(jìn)行提取純化，研究最佳的提取工藝。有機(jī)溶劑和化學(xué)溶劑提取選擇了不同種類的提取劑、乙醇與發(fā)酵液的比例、乙醇的濃度、乙醇的提取次數(shù)為單因素，研究最佳的醇提工藝;對(duì)于板框過濾，將發(fā)酵液進(jìn)行不同倍數(shù)的稀釋，通過對(duì)比不同稀釋倍數(shù)濾液的品質(zhì)來確定發(fā)酵液最佳的稀釋倍數(shù)，確定板框過濾的最佳工藝方案，并對(duì)板框過濾出的濾液進(jìn)行濃縮工藝的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:乙醇提取發(fā)酵液效

3、果比較好，提取率和品質(zhì)均比板框過濾效果好，當(dāng)選擇對(duì)無水乙醇按照乙醇和發(fā)酵液的比例為4∶1，提取三次時(shí)效果最好，最大提取率為67g/L，此時(shí)pH值為8.13。
　　在傳統(tǒng)冰淇淋配方的基礎(chǔ)上，研究了配料中添加γ-PGA，作為穩(wěn)定劑和增稠劑的冰淇淋制備工藝，分別以膨脹率、粘度、融化率作為冰淇淋品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用單因素和Box-Behnken響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)對(duì)冰淇淋的配方工藝進(jìn)行優(yōu)化，在優(yōu)化后的冰淇淋配方的基礎(chǔ)上，添加γ-PGA傳統(tǒng)冰淇淋添

4、加劑進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:按添加量為9％的奶粉、11％的淡奶油和11％的白砂糖作為原料，以0.03％的γ-PGA作為穩(wěn)定劑和增稠劑，經(jīng)過原料的混合、滅菌、高剪切細(xì)化、均質(zhì)、老化、凝凍、硬化，此時(shí)冰淇淋的品質(zhì)最好，冰淇淋的最佳膨脹率為67.75％，融化率為35.28％，粘度為2456.9mPa·s。
　　分別以1％的明膠和高分子聚合物γ-PGA分別作為玉米面條的改良劑，通過對(duì)混合面粉粉質(zhì)特性、拉伸特性，對(duì)玉米面條糊化特性、質(zhì)構(gòu)分析、斷

5、條率、干物質(zhì)損失率、失水率、掃描電鏡圖像的分析和感官評(píng)價(jià)，研究γ-PGA對(duì)玉米面條的品質(zhì)的影響，結(jié)果表明:添加γ-PGA對(duì)玉米面條的品質(zhì)有很好的改善作用，在γ-PGA添加量為0.15％時(shí)，混合面粉的粉質(zhì)特性和拉伸特性均有很好的效果;在淀粉進(jìn)行糊化時(shí)，γ-PGA可以對(duì)淀粉顆粒的瓦解起到一定的抑制作用，從而可以增加淀粉糊化的難度。通過質(zhì)構(gòu)特性的測定可以發(fā)現(xiàn)，添加γ-PGA的面條質(zhì)構(gòu)比添加明膠的好，添加量為0.1％～0.15％面條的質(zhì)構(gòu)特性比

6、較好。感官評(píng)價(jià)則是對(duì)質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)的一種補(bǔ)充，通過感官評(píng)價(jià)的分析可以發(fā)現(xiàn)，添加明膠的面條在食味方面比較有優(yōu)勢，其他方面均不如添加γ-PGA。掃描電鏡的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加0.15％γ-PGA的面團(tuán)空洞比較少，大部分的淀粉顆粒包裹在面筋內(nèi)，而添加明膠的面團(tuán)面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生了比較嚴(yán)重的斷裂。
　　γ-PGA具有極強(qiáng)的保濕效果，將γ-PGA作為保濕劑添加入護(hù)膚品中可以對(duì)皮膚起到很好的改善。實(shí)驗(yàn)研究γ-PGA最佳的保水濃度，并將γ-PGA添加到保

7、濕霜中，通過與保濕霜中常用的保濕劑透明質(zhì)酸和維他命B5進(jìn)行對(duì)比，研究分別添加γ-PGA、透明質(zhì)酸和維他命B5三種保濕劑對(duì)皮膚的改善效果。結(jié)果顯示:γ-PGA在濃度為1％的時(shí)候保水性好，因此將1％的γ-PGA添加在化妝品中效果最好。用Corneometer CM825水分測試探頭測得短時(shí)間使用含γ-PGA的保濕霜1h皮膚的含水量最高，為86a.u.，長時(shí)間使用含有γ-PGA的保濕霜20天，皮膚的含水量也比較高，為84a.u.，短期和長期使