李亞楠，劉紅芝，劉 麗，石愛民，王 強(qiáng)*

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

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動(dòng)態(tài)高壓微射流處理過程對(duì)多糖結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)的影響研究進(jìn)展

李亞楠，劉紅芝，劉 麗，石愛民，王 強(qiáng)*

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

摘 要：動(dòng)態(tài)高壓微射流技術(shù)作為一種新興的食品加工處理手段，逐漸在多糖制備與改性過程中被廣泛應(yīng)用，其能夠通過物理作用影響多糖結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變多糖的理化性質(zhì)。本文主要綜述動(dòng)態(tài)高壓微射流技術(shù)對(duì)多糖的提取和結(jié)構(gòu)以及流變性、乳化性、凝膠性等理化性質(zhì)的影響，以及多糖結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)之間的關(guān)系的研究進(jìn)展，分析現(xiàn)有研究中存在的問題，并對(duì)未來研究的重點(diǎn)方向進(jìn)行總 結(jié)和展望。

關(guān)鍵詞：多糖；動(dòng)態(tài)高壓微射流技術(shù)；結(jié)構(gòu)；理化性質(zhì)；構(gòu)效關(guān)系

動(dòng)態(tài)高壓微射流技術(shù)是一種從高壓均質(zhì)工業(yè)應(yīng)用中開發(fā)出來的，集輸送、混合、超微粉碎、加壓、加溫、膨化等多種單元操作于一體的新興物理改性技術(shù)，其工作原理是通過高速碰撞、高頻振蕩、瞬時(shí)壓降、氣穴作用、強(qiáng)烈剪切作用等實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的改性，壓力可高達(dá)300 MPa，該技術(shù)已被制藥和食品企業(yè)用于生產(chǎn)較為穩(wěn)定的乳狀液，目前，該技術(shù)的正式命名在國(guó)內(nèi)國(guó)際有較多種，有動(dòng)態(tài)高壓微射流（dynamic high-pressure microfl uidization，DHPM）、Microfl idizer、微射流均質(zhì)機(jī)、瞬時(shí)高壓作用（instantaneous high pressure，IHP）、高壓均質(zhì)（high-pressure homogenization，HPH）等。

多糖是由糖苷鍵結(jié)合而成的糖鏈，結(jié)構(gòu)層次有一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)，可以是線狀或者分支狀，是一種相對(duì)分子質(zhì)量較大的分子，廣泛存在于動(dòng)物細(xì)胞膜和植物、微生物的細(xì)胞壁中。運(yùn)用DHPM技術(shù)處理多糖，能夠打斷長(zhǎng)的分子鏈條，降解多糖，改變微粒的粒度和分子聚集狀態(tài)，使多糖的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[1-2]，進(jìn)而影響其理化性質(zhì)和生物活性。運(yùn)用DHPM技術(shù)提取多糖或者進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾來改善其理化性質(zhì)，對(duì)多糖的開發(fā)利用具有重要意義。近幾年來，DHPM技術(shù)在多糖的提取過程中開始逐步應(yīng)用，但關(guān)于該提取技術(shù)對(duì)多糖結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的影響還未深入探究，本文歸納總結(jié)動(dòng)態(tài)微射流技術(shù)對(duì)多糖提取、結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)方面的影響，對(duì)其中存在的問題進(jìn)行分析，并提出未來研究的重點(diǎn)方向。

1　動(dòng)態(tài)高壓微射流處理多糖文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析

通過Google學(xué)術(shù)、ScienceDirect、CNKI系列數(shù)據(jù)庫對(duì)國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)高壓微射流應(yīng)用于多糖的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。從2003年開始，動(dòng)態(tài)高壓微射流技術(shù)應(yīng)用于多糖的研究報(bào)道呈上升趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究主要集中在提取、結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)方面，但文獻(xiàn)數(shù)量均較少。涉及結(jié)構(gòu)（20 篇）、理化性質(zhì)（18 篇）的文獻(xiàn)較多，對(duì)多糖結(jié)構(gòu)的研究主要集中在表面形態(tài)、粒徑、一級(jí)結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)、晶型等方面，而對(duì)多糖高級(jí)結(jié)構(gòu)的研究較少。對(duì)多糖理化性質(zhì)的研究主要集中在流變性、凝膠性、溶解性、吸水性、熱力學(xué)特性等方面。對(duì)多糖的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)的研究一直是持續(xù)進(jìn)行的，從2008年開始有應(yīng)用于多糖提取的研究報(bào)道。

表1　動(dòng)態(tài)高壓微射流處理多糖文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析Table 1 Statistical analysis of references regarding the application of DHPM in polysaccharides from 2003 to 2013

2　動(dòng)態(tài)高壓微射流處理對(duì)多糖的影響

2.1動(dòng)態(tài)高壓微射流處理對(duì)多糖得率的影響

多糖原料的預(yù)處理及提取方法均會(huì)影響多糖的得率，采用一定的物理化學(xué)手段，如酶法[3]、超聲波[4]、微波[5]、動(dòng)態(tài)高壓微射流[6]等，對(duì)多糖原料預(yù)處理或應(yīng)用于提取過程中，能夠提高多糖的得率。DHPM技術(shù)通過瞬時(shí)剪切、高速碰撞、瞬間壓力降低等作用使樣品溶液的固相顆粒粒度減小，細(xì)胞壁破裂，傳質(zhì)速率加快，進(jìn)而提高多糖的得率[6]。

涂宗財(cái)?shù)萚6]研究了DHPM處理對(duì)玉米花粉破壁效果和多糖得率的影響，確定了DHPM破壁花粉和熱水提取多糖的最佳條件。研究發(fā)現(xiàn)，在均質(zhì)壓力120 MPa、微射流處理1 次、料液比1∶20（m/V）、提取溫度70 ℃、提取時(shí)間2.5 h，提取兩次的條件下，玉米花粉粗多糖的得率可達(dá)7.545%，比未經(jīng)DHPM處理的樣品得率高1.023%。姜穎等[7]采用DHPM技術(shù)對(duì)香菇子實(shí)體進(jìn)行預(yù)處理，通過實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的對(duì)比分析，研究此預(yù)處理方法對(duì)香菇多糖得率的影響。結(jié)果表明：在140 MPa、料液比1∶60（m/V）的條件下，多糖得率達(dá)到最高值6.755%，與對(duì)照組相比，DHPM處理實(shí)驗(yàn)組的香菇多糖提取效率得到顯著改善。

2.2動(dòng)態(tài)高壓微射流處理對(duì)多糖結(jié)構(gòu)的影響

DHPM技術(shù)作為一種物理改性手段，能夠通過高壓均質(zhì)途徑打斷多糖長(zhǎng)的分子鏈條，降解多糖，改變單糖組成、微粒粒度和分子聚集狀態(tài)，從而改變多糖的空間結(jié)構(gòu)及分子內(nèi)與分子間作用力。目前的研究主要集中在微射流不同壓力、循環(huán)次數(shù)、料液比等因素變化對(duì)多糖結(jié)構(gòu)的影響方面。

2.2.1 一級(jí)結(jié)構(gòu)

多糖的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指多糖的單糖殘基組成、排列順序、相鄰單糖殘基的連接方式、異頭物的構(gòu)型及糖鏈有無分支、分支的位置及長(zhǎng)短等[8]。高速撞擊和剪切等作用力能使糖鏈的連接變得薄弱，甚至斷裂，引起多糖分子鏈的降解，對(duì)多糖的分子質(zhì)量分布及單糖組成造成影響。

高甲氧基果膠在DHPM處理過程中，隨著壓力的增加，其平均分子質(zhì)量和粒徑減小，還原糖的量增加，但初級(jí)結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變[9]。大豆多糖的主干半乳糖醛酸主鏈由聚鼠李糖半乳糖醛酸長(zhǎng)鏈和聚半乳糖醛酸短鏈構(gòu)成，經(jīng)DHPM處理后，大豆多糖的單糖組成發(fā)生變化，某些單糖的含量會(huì)降低，甚至消失，且單糖含量的降低程度不同，可能是由于DHPM引起主鏈部分?jǐn)嗔?，而?cè)鏈的氫鍵作用力較弱，使大部分側(cè)鏈脫離主鏈。通過相對(duì)分子質(zhì)量圖譜對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，大豆多糖的相對(duì)分子質(zhì)量減小，有的峰會(huì)消失，可能是由于DHPM處理使部分小分子多糖受作用力變成更加小分子質(zhì)量的多糖，甚至是單糖；小分子糖脫離了糖鏈并在之后的透析過程中流失掉[10]。Modig等[11]研究發(fā)現(xiàn)高壓均質(zhì)對(duì)疏水改性淀粉（辛烯基琥珀酸酐淀粉）的影響程度依賴于改性淀粉分子起始分子質(zhì)量的大小，高分子質(zhì)量的改性淀粉經(jīng)過壓力處理后會(huì)出現(xiàn)較大程度的降低，均方旋轉(zhuǎn)半徑下降，較低分子質(zhì)量的淀粉樣品則不受影響。余海霞[12]研究了DHPM對(duì)半纖維素（hemicellulose，HCL）組分HCLA結(jié)構(gòu)的影響，由分子質(zhì)量分布峰可以發(fā)現(xiàn)，隨著處理壓力的增加，主峰的分子質(zhì)量以及峰面積值逐步降低，在60 MPa時(shí)出現(xiàn)小分子質(zhì)量的峰?？赡苁墙?jīng)高壓處理后，樣品的分子鏈發(fā)生斷裂，大分子裂解成小分子碎片，使主峰分子質(zhì)量有所下降，壓力越大，則裂解程度越強(qiáng)。高壓使不溶性聚合糖之間的主鏈斷裂或者降解成可溶性的單糖、低聚糖或小分子多糖，使HCLA的單糖組成發(fā)生較大變化。Kasaai等[13]研究了微射流對(duì)0.1 mol/L乙酸中殼聚糖破碎化的影響，DHPM處理能夠誘導(dǎo)乙酸溶液中殼聚糖的機(jī)械降解、并適度分散殼聚糖，降解受壓力、振蕩強(qiáng)度、時(shí)間、分子質(zhì)量和聚合物在溶液中的濃度影響較大，溫度對(duì)其影響微弱，分子質(zhì)量較高、濃度較低的殼聚糖溶液更容易受到機(jī)械降解。

2.2.2 高級(jí)結(jié)構(gòu)

多糖的二級(jí)結(jié)構(gòu)指多糖骨架鏈間以氫鍵結(jié)合所形成的各種聚合體，關(guān)系到多糖分子中主鏈的構(gòu)象，不涉及側(cè)鏈的空間排布[8]。在氫鍵和靜電力作用下，多糖分子可發(fā)生自締合，如直鏈淀粉可通過分子內(nèi)氫鍵的相互作用，使長(zhǎng)鏈分子卷曲成螺旋形的構(gòu)象。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)DHPM（200 MPa）處理后，玉米直鏈淀粉顆粒結(jié)構(gòu)被破壞，淀粉分子之間相互交聯(lián)締合，排列成緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[14]。Gulrez等[15]研究了不同壓力處理對(duì)黃原膠水溶液結(jié)構(gòu)和構(gòu)象的影響，將黃原膠配制成4 mg/mL的溶液，在25、50、75、100 MPa條件下循環(huán)處理3次，之后稀釋至0.25 mg/mL，用凝膠滲透色譜和激光光散射聯(lián)用進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)黃原膠的雙鏈結(jié)構(gòu)并未解離成單鏈，但是分子質(zhì)量減小，經(jīng)處理后的黃原膠分子在4 ℃條件下不會(huì)再重新聚集，且該解離過程是不可逆的。

多糖的三級(jí)結(jié)構(gòu)是多糖鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)的重復(fù)順序，是由于糖殘基中的羥基、羧基、氨基以及硫酸基之間的非共價(jià)相互作用，導(dǎo)致有序的二級(jí)結(jié)構(gòu)空間形成有規(guī)則而粗大的構(gòu)象[8]，是多糖的高級(jí)結(jié)構(gòu)之一，對(duì)多糖的功能活性有重要影響。目前，在所查文獻(xiàn)范圍內(nèi)，還未發(fā)現(xiàn)有DHPM技術(shù)對(duì)多糖三級(jí)結(jié)構(gòu)影響的詳細(xì)報(bào)道。

多糖的四級(jí)結(jié)構(gòu)是指多聚鏈間以非共價(jià)鍵結(jié)合形成的聚集體[8]，淀粉結(jié)晶區(qū)的結(jié)構(gòu)特征代表了短程分子內(nèi)淀粉聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中的有序結(jié)構(gòu)，可視為四級(jí)結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度的高低代表著聚合物結(jié)構(gòu)的有序和無序程度。Kasemwong等[16]研究了DHPM處理對(duì)木薯淀粉懸浮液的微觀結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和熱力學(xué)特性的影響，DHPM處理后，較大的淀粉顆粒部分糊化，顆粒表面上形成了凝膠狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)壓力增加時(shí)，結(jié)晶度條件下降，在150 MPa條件下處理的樣品，含17.1%的結(jié)晶性葡聚糖聚合物比原淀粉25.8%的結(jié)晶度低，較低的結(jié)晶度意味著淀粉顆粒中結(jié)晶性葡聚糖聚合物的結(jié)構(gòu)更無序。蠟質(zhì)玉米淀粉的特征衍射峰隨著壓力的增大而逐漸減弱，晶體的有序化程度逐漸降低，結(jié)晶度也明顯降低，當(dāng)壓力達(dá)到160 MPa時(shí)，特征峰基本消失，說明結(jié)晶結(jié)構(gòu)明顯被破壞[17]。

2.3動(dòng)態(tài)高壓微射流處理對(duì)多糖理化性質(zhì)的影響

多糖具有獨(dú)特的理化性質(zhì)，如高滲透壓、高黏性、吸水性、凝膠性等，國(guó)內(nèi)的研究主要集中在淀粉、纖維素、大豆多糖方面，研究范圍稍窄，國(guó)外在植物多糖、動(dòng)物多糖、微生物多糖等方面均有涉及，研究范圍較廣，主要通過壓力、循環(huán)次數(shù)、料液比等因素變化來研究DHPM對(duì)多糖流變性、凝膠性、溶解性、吸水性、熱力學(xué)特性等方面的影響。

2.3.1 流變性

在多糖的實(shí)際應(yīng)用中，都要涉及到其流變行為，在食品領(lǐng)域研究較多的是多糖的黏度，在DHPM處理過程中，多糖鏈間相互纏繞時(shí)會(huì)增加黏度，而多糖分子鏈被拉直取向時(shí)，黏度則會(huì)減小。玉米淀粉經(jīng)過DHPM處理后，布拉本德（Brabender）黏度減小，且隨著壓力的增大，減小幅度增大。但DHPM處理對(duì)玉米淀粉的熱黏度和冷黏度穩(wěn)定性影響不大[18]。Silvestri等[19]利用微射流均質(zhì)機(jī)在不同的壓力條件下處理黃芪膠，發(fā)現(xiàn)DHPM處理過程中的剪切作用和振蕩作用會(huì)使得黃芪膠的特性黏度下降。Wang Yong等[20]研究了均質(zhì)技術(shù)對(duì)亞麻籽膠溶液流變特性的影響，發(fā)現(xiàn)亞麻籽膠溶液的表觀黏度隨均質(zhì)壓力的增加而降低，同時(shí)溶液溫度逐漸升高。表觀黏度的一致性指數(shù)K和流動(dòng)行為指數(shù)n符合冪律模型，儲(chǔ)能模量G’和損耗模量G”模型參數(shù)也隨著均質(zhì)壓力的增加而減小。

2.3.2 乳化性與增稠性

多糖經(jīng)DHPM一定壓力或者循環(huán)次數(shù)的處理，會(huì)使其中的親水與疏水基團(tuán)更多地暴露出來，增強(qiáng)其親水親油的能力。大豆多糖在DHPM處理過程中，處理達(dá)4 次時(shí)，親水與疏水基團(tuán)暴露較多，分子質(zhì)量及粒徑分布向中分子質(zhì)量靠攏，使得乳化性和乳化穩(wěn)定性達(dá)到最高[21]。Lagoueyte 等[22]研究了DHPM處理對(duì)黃原膠功能特性的影響，通過流變性、水化速率、吸水性和分子質(zhì)量大小考察DHPM處理對(duì)黃原膠的影響。研究發(fā)現(xiàn)，DHPM處理過程中的高剪切速率、湍流強(qiáng)度和空化效應(yīng)能夠使黃原膠產(chǎn)生有序和無序構(gòu)象的轉(zhuǎn)變以及聚合物的降解，壓力和循環(huán)次數(shù)均會(huì)降低黃原膠的流變性、水化速率、吸水性、分子質(zhì)量大小等，最終使黃原膠的增稠和穩(wěn)定性能降低。

2.3.3 凝膠性

DHPM處理會(huì)引起多糖分子的展開，其中的高溫作用會(huì)促進(jìn)疏水相互作用，分子鏈間結(jié)合力加強(qiáng)，促進(jìn)凝膠作用。Ronkart等[23]研究了DHPM處理對(duì)菊糖凝膠特性的影響，使菊糖分散體系在質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%、7%和15%，30 MPa條件下微射流循環(huán)1、2、5 次，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高剪切應(yīng)力處理沒有引起菊糖化學(xué)組成的變化，分散體系出現(xiàn)了類凝膠行為以及黏度的增加，可能是因?yàn)榫仗穷w粒粒度減小，粒子間相互作用增強(qiáng)所致。通過光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，菊糖顆粒之間及顆粒與水之間相互作用可形成網(wǎng)狀凝聚體。

2.3.4 溶解性

豆渣膳食纖維經(jīng)乳酸菌發(fā)酵及DHPM處理后，可溶性膳食纖維含量增加，膨脹力、持水力及結(jié)合水力都得到了不同程度的提高[24]。Majzoobi等[25]研究了不同均質(zhì)壓力對(duì)玉米淀粉理化性質(zhì)的影響，當(dāng)在140 MPa和200 MPa條件下均質(zhì)兩次后，淀粉溶液溫度從22 ℃升高至47 ℃；強(qiáng)剪切和高壓可能引起淀粉分子鏈的降解，隨著壓力的增大，淀粉的溶解度增大。

2.3.5 其他性質(zhì)

微射流處理對(duì)物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)、導(dǎo)電率、固形物含量等也會(huì)有一定的影響。經(jīng)DHPM破碎后的膳食纖維體系出現(xiàn)黏度略有增加、吸光度升高、折光率變小、總固形物含量下降等現(xiàn)象[26]。Che Liming等[27]研究發(fā)現(xiàn)DHPM處理能夠使淀粉漿稀釋，隨著壓力的增加，漿液溫度升高、表觀黏度下降、光透過率增加，但是淀粉漿的導(dǎo)電率并未受到影響。當(dāng)壓力超過20 MPa時(shí)，腫脹的淀粉顆粒在強(qiáng)烈的機(jī)械力作用下崩解，使其表觀黏度迅速下降，并且由剪切稀釋流體向牛頓流體轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步增加壓力會(huì)打斷淀粉分子長(zhǎng)鏈，此后，表觀黏度的變化與淀粉的分子質(zhì)量密切相關(guān)。在受到強(qiáng)烈的剪切作用時(shí)，纖維類大分子少部分轉(zhuǎn)化為非消化性的可溶性多糖。

3　多糖結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)的關(guān)系

多糖的理化性質(zhì)直接或間接受其結(jié)構(gòu)的制約，在多糖研究領(lǐng)域中，對(duì)其結(jié)構(gòu)的研究是繼續(xù)以后理化性質(zhì)與生物活性研究的重要依據(jù)。因此，研究多糖結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，能為后續(xù)多糖構(gòu)效關(guān)系的研究、多糖理化性質(zhì)的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)[28]。目前的研究主要集中在分子質(zhì)量分布的變化、鏈的斷裂、分支化度的變化對(duì)多糖理化性質(zhì)的影響方面。

3.1一級(jí)結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)的關(guān)系

DHPM處理淀粉，可使物料之間發(fā)生猛烈的撞擊和剪切振蕩等作用，引起結(jié)構(gòu)破壞，側(cè)鏈部分?jǐn)嗔?，從而減弱分子鏈的作用力，同時(shí)分子質(zhì)量分布也發(fā)生了變化，分子結(jié)構(gòu)的改變使分子纏結(jié)點(diǎn)減少，對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生的黏性阻力減小，引起表觀黏度降低[29]。Lazaridou等[30]研究了分子質(zhì)量大小對(duì)燕麥β-葡聚糖溶液和凝膠流變學(xué)特性的影響，通過動(dòng)態(tài)流變學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，所有的β-葡聚糖樣品，除了最高分子質(zhì)量的，都能夠形成凝膠，且隨著分子質(zhì)量的增加，凝膠時(shí)間、凝膠強(qiáng)度增加，凝膠速率、脆度降低。由差示掃描量熱法和動(dòng)態(tài)流變測(cè)定法所確定的凝膠網(wǎng)絡(luò)熔化溫度隨著β-葡聚糖分子質(zhì)量的增大而增加。DHPM處理能夠破壞大米直鏈淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)，使顆粒比表面積增大，有序結(jié)構(gòu)被打亂，水分子與羥基結(jié)合機(jī)會(huì)相應(yīng)增多，導(dǎo)致DHPM處理后的直鏈淀粉溶解度增加，直鏈淀粉顆粒表面由光滑變得粗糙，比表面積增大，暴露出更多的游離羥基，促進(jìn)其吸附性能。隨著處理壓力的增加，部分支鏈淀粉的支鏈斷裂使直鏈淀粉含量增加，因?yàn)橹辨湹矸垡紫嗷ゾ喓?，使光線發(fā)生散射，減弱光的透射，從而導(dǎo)致直鏈淀粉含量越高，淀粉糊的透明度越低[31]。

3.2高級(jí)結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)的關(guān)系

多糖的聚集體、三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、螺旋結(jié)構(gòu)等使多糖溶液具有黏度、凝膠等特性，姜舟婷[32]研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)冷膠在水溶液中時(shí)，摩擦系數(shù)會(huì)隨著浸潤(rùn)時(shí)間的增加而增加，使溶液黏度增大，體現(xiàn)了結(jié)冷膠三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，原因可能是高分子鏈的部分交聯(lián)點(diǎn)溶解使得高分子鏈從“剛性”轉(zhuǎn)變到“柔性”。Fari?a等[33]研究了白絹病菌的可溶性硬葡聚糖的分離及其物理化學(xué)特性，主要包括流變性能、分子質(zhì)量和構(gòu)象特性。硬葡聚糖在中性或微堿性環(huán)境中（＜0.15 mol/L NaOH）呈現(xiàn)三螺旋結(jié)構(gòu)，在高堿性環(huán)境中呈現(xiàn)單鏈狀態(tài)，NaOH濃度高于0.15 mol/L時(shí)，三螺旋結(jié)構(gòu)解離，可溶性硬葡聚糖黏度急劇下降。Gong Jianping等[34]研究了具有負(fù)電荷依賴性多糖凝膠在有氧和水存在條件下的摩擦性質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在外界壓力超過一定值后，結(jié)冷膠的交聯(lián)點(diǎn)會(huì)逐漸松開或者解散，膠凝的表面會(huì)溶解在溶液中，流動(dòng)行為增加，表現(xiàn)出良好的潤(rùn)滑性質(zhì)，即摩擦系數(shù)降低，在外界壓力較大時(shí)，凝膠中流出的液體具有較高的黏性。

研究發(fā)現(xiàn)，膳食纖維內(nèi)部纖維矩陣的完整度和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)其水化性能影響較大，萬婕[35]研究了DHPM改性過程中豆渣膳食纖維超分子結(jié)構(gòu)變化與性質(zhì)間的相關(guān)性，通過多元二次回歸方法，考察粒度、密度和比表面積3 個(gè)因素對(duì)其性質(zhì)的交互影響。膳食纖維內(nèi)部結(jié)晶結(jié)構(gòu)保存越好、結(jié)構(gòu)越致密，其膨脹力越大；膳食纖維的結(jié)構(gòu)越松散，樣品的持水能力越強(qiáng)。改性膳食纖維樣品結(jié)晶度的大小對(duì)膳食纖維酶解速率、溶解度等性質(zhì)具有較大影響。隨著樣品結(jié)晶度的減小，膳食纖維的酶解速率增加、溶解度升高、且樣品的熱穩(wěn)定性下降。

4　結(jié) 語

綜上所述，DHPM應(yīng)用于多糖提取中的研究報(bào)道較少，主要是通過對(duì)原料的預(yù)處理提高其多糖的得率。DHPM處理對(duì)多糖結(jié)構(gòu)影響的研究較多，主要集中在多糖分子鏈斷裂、聚集體的形成、多糖基團(tuán)暴露以及多糖表面形態(tài)的觀察等，而缺少DHPM處理對(duì)多糖在溶液中構(gòu)象的影響方面的研究，多糖在溶液中的構(gòu)象對(duì)其理化性質(zhì)和功能活性具有重要影響，缺少該部分研究會(huì)影響多糖理化性質(zhì)及功能活性在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

DHPM處理對(duì)多糖理化性質(zhì)影響的研究集中于溶解度、流變性、乳化性、膠凝性方面，主要通過DHPM處理次數(shù)、壓力、剪切速率來研究多糖溶液的黏度、乳化性、起泡性的變化，DHPM技術(shù)對(duì)多糖凝膠體系黏彈性的研究較少。外界條件如pH值、溫度、金屬離子等對(duì)多糖理化性質(zhì)的影響研究較多，但對(duì)多糖通過DHPM處理后，其理化性質(zhì)在不同pH值、溫度、離子強(qiáng)度等條件下變化規(guī)律的相關(guān)研究較少。

針對(duì)以上研究中存在的問題，今后對(duì)DHPM處理對(duì)多糖理化性質(zhì)與結(jié)構(gòu)影響的研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下三方面：1）在現(xiàn)有DHPM處理對(duì)多糖結(jié)構(gòu)影響的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究DHPM處理對(duì)多糖溶液構(gòu)象的影響，構(gòu)象參數(shù)包括單位圍長(zhǎng)摩爾質(zhì)量、持久長(zhǎng)度、鏈的直徑、高分子特征比等，并推斷其空間構(gòu)象如無規(guī)線團(tuán)、雙螺旋、三螺旋、蠕蟲狀、棒狀鏈、聚集體等在處理過程中的變化。2）開展多糖經(jīng)DHPM處理后，其理化性質(zhì)如流變性、凝膠性、溶解度、糊化性質(zhì)等在外界pH值、溫度、離子強(qiáng)度等條件下的變化規(guī)律研究，為其理化性質(zhì)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論支撐依據(jù)。3）采用統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行構(gòu)象參數(shù)、理化性質(zhì)參數(shù)相關(guān)性分析，建立多糖構(gòu)象與理化性質(zhì)相互關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，真正揭示多糖構(gòu)象與理化性質(zhì)之間的關(guān)系，為多糖的功能化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工過程調(diào)控奠定理論基礎(chǔ)。

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A Review on the Effect of Dynamic High-Pressure Microfluidization Treatment on Physico-chemical Properties and Structures of Polysaccharides

LI Yanan, LIU Hongzhi, LIU Li, SHI Aimin, WANG Qiang*
(Key Laboratory of Agro-Products Processing, Ministry of Agriculture, Institute of Agro-Products Processing Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

Abstract:As an emerging means for food processing, dynamic high-pressure microfluidization is widely used in the extraction and modification of polysaccharides, which can change the structures of polysaccharides by physical means, thereby affecting their physico-chemical properties. This paper is focused on summarizing the effect of this technology on the extraction, structure, and physico-chemical properties such as rheology, emulsification and gel properties, as well as the relationship between the structure and properties of polysaccharides. Moreover, the existing problems in the research and its future development trends are proposed.

Key words:polysaccharides; dynamic high-pressure micro-fluidization (DHPM); structure; physico-chemical properties; structure-activity relationship

doi:10.7506/spkx1002-6630-201507039

中圖分類號(hào)：TS201.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-6630（2015）07-0211-05

*通信作者：王強(qiáng)（1965—），男，研究員，博士，研究方向?yàn)榧Z油加工與功能食品。E-mail：wangqiang@caas.cn

作者簡(jiǎn)介：李亞楠（1988—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榧Z油加工與功能食品。E-mail：liyananchina@163.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31271835）；國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)（2012DFA31400）；中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目

收稿日期：2014-05-14