摘要
多数生物活性物质容易受环境中光、热和氧气的影响，通过吸附或包封等方式与递送载体相结合可提高生物活性物质的稳定性。淀粉样原纤维因其两亲性和高负载能力具有广泛的应用前景。本课题以乳清分离蛋白（WPI）为原料，经不同酶水解前处理，探究酶种类及酶解时间对纳米纤维自组装的影响；进一步利用不同浓度普鲁兰多糖（PUL）、WPI溶液混合，探索形成纳米纤维最佳条件；利用纳米纤维包封双歧杆菌，探究包封双歧杆菌的纳米纤维膜作为酸奶发酵剂的可能性。 （1）选择胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和中性蛋白酶，对乳清分离蛋白（WPI）进行限制性水解修饰。在pH=2.0、90℃加热10h后，研究蛋白质水解对乳清蛋白纳米纤维形成的影响。硫磺素T结果和透射电镜图像表明，酶水解不同时间所形成纳米纤维也有所不同，适度酶水解会产生许多肽段有利于纳米纤维的形成，过度水解会造成加热时球状或片状蛋白质聚集体的形成。此外，在相同酶解时间下，四种蛋白酶在修饰的WPI的纤维形成能力明显不同，经胃蛋白酶修饰的WPI在加热过程中自组装纳米纤维的形成速度比其它组快，形成直径均匀、形貌较好的纳米纤维。在WPI纳米纤维自组装形成过程中，也观察到纳米纤维溶液表面疏水性随着蛋白质酶解时间延长逐渐升高，而游离巯基含量随着酶解时间延长逐渐降低。上述均可证明酶解前处理会增加溶液体系的疏水性，有利于蛋白质发生自组装形成纳米纤维结构。与单一WPI相比，WPI经蛋白酶修饰后的结构发生变化，修饰后WPI的β-折叠结构在纳米纤维的形成中起着最重要的作用。胃蛋白酶修饰的WPI的β-折叠结构占比最多达到30.44%，形成形态良好的纤维；其他蛋白酶修饰的β-折叠结构含量为14.83~27.65%。水解时间大于2h，β-折叠结构含量下降，纤维的形成受到抑制。自组装纳米纤维与β-胡萝卜素之间通过氢键和疏水相互作用进行吸附。胃蛋白酶水解2h自组装形成纳米纤维的β-胡萝卜素吸附率最大，颗粒产率最高。 （2）以酶解乳清分离蛋白（WPIH）和普鲁兰多糖（PUL）的不同浓度和配比制备了共混电纺液，并进行了表征。研究了共混溶液对溶液性能的影响，如粘度、pH和电导率，发现随着多糖占比的增加，混纺液的pH和电导率均出现降低的趋势，粘度却随之增大，有利于电纺丝的形成。从SEM图像结果中可以得知电纺膜纳米纤维的形貌，单一WPIH无法纺成纳米纤维结构，单一PUL电纺出的纳米纤维出现粗细不均匀或是纤维整体弯曲交联的情况。因此将PUL与WPIH混合，有利于形成无珠状、直径更均匀的纳米纤维。25%PUL∶20%WPIH=7∶3组的纳米纤维形貌最好，平均直径为220nm。红外光谱分析表明，复合纤维既表现出聚合物组分的光谱特征，也表明了聚合物之间的分子间相互作用。DSC、XRD和TGA热分析测定的结果表明，混合电纺纳米纤维的热稳定性优于单一WPIH，电纺纳米纤维膜的热性能随着混纺液中普鲁兰多糖含量的增加而增加。 （3）使用PUL/WPIH纳米纤维作为双歧杆菌包封的壁材。对双歧杆菌包封后双歧杆菌存活率进行测定可知，纳米纤维包封双歧杆菌，可使其在高压瞬时电场下保持稳定。对制备包封膜的形态学特征进行CLSM和SEM表征，可知益生菌可被包封在纳米纤维内部。FTIR的测定表明纳米纤维中的蛋白质和多糖的存在促进了其与双歧杆菌的相互作用及利于双歧杆菌的存活。将包封双歧杆菌的PUL/WPIH纳米纤维膜作为发酵剂发酵酸奶，包封组酸奶的理化特性与对照组并无明显差异。 所以利用静电纺丝技术将双歧杆菌菌株封装在食品基材料中，为有效保护益生菌提供了一种新的途径，也使其应用于功能性食品具有可行性。这种复合材料可用于食品和制药工业，以配制具有特定材料特性的新产品。
NETL