侯芙蓉，井玉林，吳 穎，陳思伊，劉 晴，唐 文

（上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)香料香精技術(shù)與工程學(xué)院 上海 201418）

近年來(lái)，天然多糖因多種生物活性而備受關(guān)注，此外，一些植物多糖由于理想的功能特性，如膠凝、增稠和乳化特性，作為膠凝劑、增稠劑和乳化劑應(yīng)用于食品和制藥行業(yè)[1-4]。多糖凝膠的形成有利于改善產(chǎn)品的口感、穩(wěn)定性、質(zhì)構(gòu)特性等。研究鐵皮石斛多糖的凝膠性，對(duì)鐵皮石斛多糖的應(yīng)用具有重要意義。

鐵皮石斛多糖是從鐵皮石斛中提取的植物多糖，具有很高的生物活性和藥用價(jià)值。其主要由甘露糖、葡萄糖、半乳糖及阿拉伯糖組成[5]，含有β-1，4-D-葡甘露聚糖的主鏈結(jié)構(gòu)，在β-1，4-D-甘露糖殘基的C2 位的O 上連有乙?；?，是一種天然的乙?；嗵荹6-8]。魔芋膠也是一種富含乙?；亩嗵?，其凝膠化與乙?；泻艽蟮南嚓P(guān)性，凝膠性質(zhì)受多糖濃度、離子、堿濃度等因素的影響[9]。本課題組早期研究觀察到一定質(zhì)量濃度的鐵皮石斛多糖水溶液，當(dāng)體系的pH 值大于10 時(shí)出現(xiàn)膠凝現(xiàn)象，然而，鐵皮石斛多糖的凝膠性還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。研究鐵皮石斛多糖的凝膠性質(zhì)，可讓多糖的凝膠性在食品等領(lǐng)域應(yīng)用更廣泛。

影響鐵皮石斛多糖凝膠性的因素很多，例如：質(zhì)量濃度，堿的種類及濃度，金屬離子，處理方式等；不同條件形成的凝膠性質(zhì)有很大差異。本研究旨在探究鐵皮石斛多糖凝膠的可能形成機(jī)理，以期為鐵皮石斛多糖在食品膠中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。研究不同因素對(duì)鐵皮石斛多糖凝膠質(zhì)構(gòu)特性和持水性能的影響，以及凝膠前、后乙?；兓岱€(wěn)定性和結(jié)晶性的差異。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鐵皮石斛（3 年生），安徽省霍山黑石渡生物科技有限公司；所用化學(xué)試劑均為分析純級(jí)，上海泰坦科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AL204 電子分析天平，梅特勒-托利多儀器（上海有限公司）；DF-101S 恒溫加熱磁力攪拌器，上海豫康科教儀器設(shè)備有限公司；80-2B 離心機(jī)，江蘇新康醫(yī)療器械有限公司；TA-XT plus 物性測(cè)定儀，英國(guó)Stable Micro System 有限公司；SYSTEM 200 X-射線衍射儀，德國(guó)Bruker AXS 公司；DSC-25 差式掃描量熱分析儀，美國(guó)TA 公司；Nicolet iS10 傅里葉變換紅外光譜儀，美國(guó)Thermo公司；FD-1A-50 真空冷凍干燥機(jī)，上海比朗儀器制造有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 鐵皮石斛多糖的制備 根據(jù)參考文獻(xiàn)[10]，采用水提醇沉法自制。鐵皮石斛（DOP）干莖粉碎，加入10 倍體積無(wú)水乙醇溶液，靜置72 h。收集鐵皮石斛殘?jiān)?，揮干溶劑，按料液比1∶25 的比例加入去離子水，于90 ℃水提2 h，重復(fù)5 次，提取液濃縮后加入4 倍體積的無(wú)水乙醇，于4 ℃冰箱中靜置24 h，5 000 r/min 離心15 min，收集沉淀用無(wú)水乙醇清洗3 次后，加入去離子水溶解，過(guò)濾凍干得鐵皮石斛粗多糖。去離子水溶解粗多糖，采用Sevag 法脫蛋白，所得多糖溶液層濃縮后醇沉靜置過(guò)夜，離心收集沉淀，凍干后得到DOP。

1.3.2 多糖的化學(xué)成分測(cè)定 以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品，采用硫酸-苯酚法測(cè)定多糖中的總糖含量[11]。以半乳糖醛酸為標(biāo)準(zhǔn)品，采用硫酸-咔唑法測(cè)定多糖中的糠醛酸含量[12]。以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)品，采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定多糖中的蛋白質(zhì)含量[13]。

1.3.3 DOP 的乙?；繙y(cè)定 準(zhǔn)確稱取1.000 g 鐵皮石斛多糖于錐形瓶中，加入50 mL 蒸餾水以150 r/min 攪拌，使鐵皮石斛多糖充分溶脹。加入5 mL 0.5 mol/L 的NaOH 溶液，繼續(xù)攪拌24 h，以1%的酚酞作為指示劑，用0.1 mol/L 的HCl 中和滴定過(guò)量的堿。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次。乙?；坑?jì)算公式如下[14]：

式中，V1——樣品組消耗的鹽酸體積，mL；V2——空白對(duì)照組消耗的鹽酸體積，mL；CHCl——鹽酸濃度，mol/L；Macetyl=0.043 g/moL；ms——樣品的質(zhì)量，g。

1.3.4 DOP 凝膠的制備 配制質(zhì)量濃度為15 mg/mL 的DOP 溶液20 mL，在室溫下攪拌DOP 至徹底溶解。向燒杯中添加碳酸鈉，使碳酸鈉的質(zhì)量濃度為15 mg/mL。以40 ℃加熱攪拌20 min，立即灌入20 mL 的注射器內(nèi)，密封，室溫條件下靜置24 h。待成膠后，切成直徑為19 mm，高為15 mm的柱形小塊，待測(cè)。

1.3.5 凝膠質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定 使用TA-XT plus 物性測(cè)試儀，在TPA 質(zhì)構(gòu)模式下測(cè)定樣品的質(zhì)構(gòu)特性，分別為硬度、彈性。參數(shù)如下：探頭：P/0.5，測(cè)試前速度：4.0 mm/s，測(cè)試速度：1.0 mm/s，測(cè)試后速度：4.0 mm/s，測(cè)試距離：10.00 mm，感應(yīng)力：5.0 g。

1.3.6 凝膠持水性（WHC）測(cè)定 參考Zhang 等[15]的測(cè)定方法，結(jié)合鐵皮石斛多糖凝膠的性質(zhì)做適當(dāng)修改。將各方法制備的DOP 凝膠切成高度為3 cm 的小塊，置于離心管中稱重，4 000 r/min 離心30 min，棄去析出液體后再稱重。按照以下公式計(jì)算，每個(gè)樣品平行測(cè)定3 次。

式中，WHC——持水力，%；M1——離心管質(zhì)量，g；M2——離心前凝膠樣品與離心管總質(zhì)量，g；M3——離心后凝膠樣品與離心管總質(zhì)量，g。

1.3.7 傅里葉變換紅外光譜 準(zhǔn)確稱取1 mg 凍干樣品粉末于瑪瑙研缽中充分研磨，再加入100 mg 干燥至恒重的溴化鉀粉末混合均勻，稱取30 mg 混合物壓片，采用傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行譜圖測(cè)定。測(cè)定范圍為4 000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1。

1.3.8 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)脫乙酰度 準(zhǔn)確稱取7 g 干燥至恒重的樣品，置于燒杯中，加700 mL 蒸餾水于室溫下用攪拌器攪拌，使多糖樣品充分溶脹形成均一的膠液，配制質(zhì)量濃度10 mg/mL 的DOP 溶液。取2 份200 mL 配制好的DOP 溶液分別置于燒杯中，添加Na2CO3使其質(zhì)量濃度分別為5 mg/mL 和15 mg/mL，于40 ℃持續(xù)攪拌。每隔15 min 從各燒杯中吸取10 mL 的膠液，以1%的酚酞作為指示劑，混勻后，用0.1 mol/L 的HCl 中和滴定過(guò)量的堿，計(jì)算脫乙酰過(guò)程中乙?；暮孔兓Ｃ撘阴６劝垂剑?）計(jì)算：

式中，A——脫除的乙?；浚?；A1——DOP 樣品的總乙酰基含量，%。

1.3.9 X-射線衍射（XRD）分析 將樣品研磨至細(xì)粉末狀，干燥至恒重，取一定量進(jìn)行X-射線衍射測(cè)定。測(cè)試條件為：輻射源為CuKα，管壓40 kV，管流35 mA，準(zhǔn)直器1 mm，Cu 靶陶瓷X 光管，二維探測(cè)器，掃描速度10°/min，步長(zhǎng)0.02°，2θ 為5°～50°。

1.3.10 差式掃描量熱（DSC）分析 準(zhǔn)確稱取2 mg 樣品置于純鋁坩堝中，壓蓋密封，用針頭在蓋中心扎孔，以相同空坩堝做參比，采用DSC 設(shè)備在氮?dú)猸h(huán)境下對(duì)樣品熱特性進(jìn)行測(cè)定。測(cè)試范圍30～200 ℃，速率為10 ℃/min，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”（），采用Origin 9.0 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 DOP 的化學(xué)成分分析

用紫外分光光度計(jì)測(cè)定葡萄糖、糖醛酸、牛血清蛋白的標(biāo)準(zhǔn)曲線，苯酚-硫酸法所得的回歸方程為：y=0.0117＋9.779x，R2=0.9996；硫酸-咔唑法所得的回歸方程為：y=0.0133＋7.798x，R2=0.9956；考馬斯亮藍(lán)法所得的回歸方程為：y=0.07743 ＋4.669x，R2=0.9973。將鐵皮石斛多糖在幾種條件下所測(cè)吸光度帶入回歸方程，計(jì)算鐵皮石斛多糖的總糖、糖醛酸和蛋白質(zhì)含量，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 DOP 的總多糖、糖醛酸、蛋白質(zhì)和乙酰基含量Table 1 The total polysaccharide，uronic acid，protein and ethanoyl content of DOP

由表1 可知經(jīng)Sevag 法脫蛋白后所得的DOP，蛋白質(zhì)含量為0.68%，總糖含量為89.38%，糖醛酸含量為2.19%，試驗(yàn)結(jié)果與He 等[16]的結(jié)果相似。采用化學(xué)滴定法測(cè)得的鐵皮石斛多糖乙?；暮枯^高，為3.43%。結(jié)果表明鐵皮石斛多糖是一種富含乙?；碾s多糖。

2.2 不同因素對(duì)DOP 凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響

由圖1a 可知，鐵皮石斛多糖的質(zhì)量濃度對(duì)其凝膠強(qiáng)度產(chǎn)生了重要影響。隨著多糖質(zhì)量濃度的增加，鐵皮石斛多糖凝膠的強(qiáng)度也逐漸增大，各組樣品之間表現(xiàn)出顯著性差異（P＜0.05）。當(dāng)多糖的質(zhì)量濃度從5 mg/mL 增加到10，15，20，25 mg/mL時(shí)，其凝膠強(qiáng)度從70.87 g 分別增加到85.25，127.54，153.42，206.39 g。這可能是由于隨著鐵皮石斛多糖質(zhì)量濃度的增加，溶液中單位體積內(nèi)多糖分子鏈之間的相互作用增強(qiáng)，使得形成的凝膠三維網(wǎng)狀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加致密，進(jìn)而導(dǎo)致多糖凝膠強(qiáng)度增大[17]。

圖1 不同因素對(duì)鐵皮石斛多糖凝膠強(qiáng)度的影響Fig.1 Effects of different factors on the DOP gel strength

圖1b 為溫度影響鐵皮石斛多糖的膠凝過(guò)程，當(dāng)溫度從20 ℃升高到40，60，80，100 ℃時(shí)，凝膠的強(qiáng)度從108.34 g 分別變化為129.29，98.53，72.48，61.88 g，表現(xiàn)出隨著溫度的升高，凝膠強(qiáng)度先增加后降低的現(xiàn)象。有研究表明，凝膠形成過(guò)程中的作用力主要包括氫鍵、疏水作用力、共價(jià)鍵、靜電作用等，而不同的凝膠維持其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的作用力不同，例如冷致凝膠主要是由于氫鍵的作用（結(jié)冷膠、卡拉膠、明膠），即低溫有利于氫鍵的作用；熱致凝膠主要是疏水作用力的作用（魔芋膠、甲基纖維素），即溫度升高可以增強(qiáng)疏水作用力[18-19]。

鐵皮石斛多糖在低溫條件和高溫條件均可以形成凝膠，在高溫條件下凝膠強(qiáng)度減弱，這是因?yàn)楦邷仄茐牧朔肿娱g的氫鍵作用，導(dǎo)致多糖凝膠強(qiáng)度降低，也間接說(shuō)明了鐵皮石斛多糖凝膠形成的主要作用力可能是氫鍵的作用，疏水作用力在鐵皮石斛多糖凝膠的形成過(guò)程中不占主導(dǎo)地位，氫鍵的作用在Na＋對(duì)鐵皮石斛多糖凝膠強(qiáng)度的影響中被證實(shí)。

堿的添加可導(dǎo)致鐵皮石斛多糖中乙?；乃鈁20]，本研究觀察到堿的添加是鐵皮石斛多糖凝膠制備中的關(guān)鍵性條件。雖然鐵皮石斛多糖分子主鏈上含有較多可以形成氫鍵的羥基，但是乙酰基的空間位阻阻礙了鐵皮石斛多糖分子間的聚集，從而阻礙了分子間氫鍵的形成，不能發(fā)生膠凝現(xiàn)象。當(dāng)乙?；凰鈺r(shí)，空間位阻的消失有利于鐵皮石斛多糖分子間氫鍵的形成，多糖分子間相互纏結(jié)，形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由圖1c～1f 可知，堿的種類和濃度對(duì)鐵皮石斛多糖的凝膠強(qiáng)度有重要影響，當(dāng)15 mg/mL 的DOP 水溶液中堿的添加量從5 mg/mL 變?yōu)?0，15，20，25 mg/mL 時(shí)，膠凝后，添加NaOH 的DOP 凝膠的強(qiáng)度從90.65 g 變?yōu)?07.55，126.56，115.69，109.56 g；添加Na2CO3的DOP 凝膠的強(qiáng)度從98.48 g 變?yōu)?15.37，131.52，154.83，149.62 g；添加KOH 的DOP 凝膠的強(qiáng)度從81.75 g 變?yōu)?8.64，105.37，110.54，104.79 g；添加K2CO3的DOP 凝膠的強(qiáng)度從93.75 g 變?yōu)?09.26，129.78，117.36，113.28 g。結(jié)果表明，隨著堿添加量的增加，凝膠強(qiáng)度先持續(xù)增加后分別降低（P＜0.05），DOP 凝膠在高質(zhì)量濃度堿液中凝膠強(qiáng)度降低，可能由于當(dāng)堿的質(zhì)量濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)加速乙?；乃?，從而加快分子間的相互作用，致使形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不均一，較為疏散。

添加不同堿液形成的DOP 凝膠的強(qiáng)度明顯不同，最大峰值受堿的性質(zhì)影響。15 mg/mL 的DOP 溶液在同等堿添加量條件下，形成的凝膠強(qiáng)度大小順序?yàn)镹a2CO3＞K2CO3＞NaOH＞KOH，表現(xiàn)為中強(qiáng)堿（Na2CO3、K2CO3）形成凝膠比強(qiáng)堿（NaOH、KOH）形成的凝膠的強(qiáng)度更高，這一現(xiàn)象與強(qiáng)堿對(duì)魔芋膠的作用相似，這可能是因?yàn)椋嗵悄z在強(qiáng)堿的作用下，會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)部分降解[21]。同等條件下，添加Na2CO3比K2CO3形成的DOP 凝膠強(qiáng)度大，NaOH 比KOH 形成的DOP凝膠強(qiáng)度大，這可能是由于Na＋比K＋使多糖具有更堅(jiān)硬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在Na＋的存在下，有利于多糖分子間的相互作用，然而在K＋存在下，這些現(xiàn)象則會(huì)減少。

多糖在堿性條件下會(huì)發(fā)生乙?；乃?，從而改變多糖的分子結(jié)構(gòu)，影響氫鍵作用和靜電作用[22-23]。為了證明氫鍵作用力和靜電作用力在鐵皮石斛多糖膠凝過(guò)程中的作用，考察了Na＋和氫鍵斷裂劑-尿素對(duì)鐵皮石斛多糖凝膠強(qiáng)度的影響。如圖1g 所示，隨著NaCl 的加入，鐵皮石斛多糖的凝膠強(qiáng)度逐漸增加，這是因?yàn)樵阼F皮石斛多糖交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，多糖內(nèi)部電荷密度過(guò)大，多糖分子間靜電斥力不利于凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，而Na＋的添加可以屏蔽多糖分子內(nèi)部的部分靜電斥力，因此，NaCl 的加入可以提高鐵皮石斛多糖的凝膠強(qiáng)度[24-26]。如圖1h 結(jié)果顯示，隨著尿素的加入，多糖的凝膠強(qiáng)度顯著降低（P＜0.05）。當(dāng)尿素濃度從0 mol/L 增加到0.001，0.005，0.01，0.05 mol/L 時(shí)，鐵皮石斛多糖的凝膠強(qiáng)度分別從118.58 g 變?yōu)?06.56，90.27，78.78，70.6 g，即隨著尿素添加量增加凝膠強(qiáng)度下降，提示尿素的存在影響了氫鍵的形成，進(jìn)而降低了多糖凝膠的剛性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)，高濃度尿素對(duì)凝膠強(qiáng)度的影響曲線較平緩，推測(cè)氫鍵只是影響石斛多糖凝膠強(qiáng)度的因素之一，還存在其它的主要影響因素。以上結(jié)果說(shuō)明，鐵皮石斛多糖凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成過(guò)程中，可能有氫鍵和靜電作用的影響，而具體的供氫基團(tuán)及凝膠形成的主要作用力還有待進(jìn)一步研究。

2.3 持水性分析

持水性是多糖水凝膠的重要功能之一，持水性可以反映多糖凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的致密程度[27]。多糖的質(zhì)量濃度、堿的種類與添加量、溫度及電解質(zhì)對(duì)鐵皮石斛多糖凝膠持水性的影響見(jiàn)圖2。

圖2 不同因素對(duì)鐵皮石斛多糖凝膠持水性的影響Fig.2 Effects of different factors on water holding capacity of DOP gel

圖2a 結(jié)果表明，隨著鐵皮石斛多糖質(zhì)量濃度的增加，凝膠持水性逐漸增強(qiáng)。當(dāng)鐵皮石斛多糖質(zhì)量濃度從5 mg/mL 增加到25 mg/mL 時(shí)，凝膠的持水性從78.52%增加到94.25%，這是因?yàn)殡S著多糖質(zhì)量濃度的升高，溶液中單位體積內(nèi)的多糖分子數(shù)量增加，分子間的相互作用增強(qiáng)，形成更加致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)水的束縛能力增強(qiáng)[28]。如圖2b，隨著溫度升高，多糖的持水性逐漸降低，表現(xiàn)為當(dāng)溫度從40 ℃變?yōu)?0，80，100 ℃時(shí)，鐵皮石斛多糖的持水性從90.58%分別變?yōu)?7.47%，82.56%，72.18%，這是由于升高溫度破壞了鐵皮石斛多糖分子與水分子間的氫鍵。

由圖2c～2f 可知，隨著溶液中堿的質(zhì)量濃度升高，凝膠的持水性逐漸降低，這是因?yàn)閴A的濃度越高，鐵皮石斛多糖的脫乙酰度越高，導(dǎo)致多糖分子間的作用增強(qiáng)，因此持水性降低。由圖2c～2f 可知，同等質(zhì)量濃度下，Na2CO3制備的多糖凝膠的持水性比NaOH 強(qiáng)，K2CO3制備的多糖凝膠的持水性比KOH 強(qiáng)，可能因?yàn)镹a2CO3與K2CO3的堿性相對(duì)較弱，多糖的脫乙酰速度較慢，形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)更為有序。同等條件下，添加Na2CO3比K2CO3形成的DOP 凝膠持水性強(qiáng)，NaOH 比KOH 形成的DOP 凝膠持水性強(qiáng)，這可能是由于Na＋的存在形成了更加致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

不同濃度的Na＋和尿素對(duì)鐵皮石斛多糖凝膠的持水性的影響如圖2g 所示，當(dāng)Na＋濃度從0 mol/L 增加到0.001，0.005，0.01，0.05 mol/L 時(shí)，DOP 凝膠的持水性分別從91.85%變?yōu)?2.08%，92.14%，92.48%，92.64%，即凝膠的持水性隨Na＋濃度的升高逐漸增強(qiáng)，這可能是因?yàn)镹a＋的存在下，有利于多糖分子間的相互作用，有助于改善多糖螺旋線圈的尺寸，從而形成更加致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[29]，離心條件下水分不容易脫離。如圖2h所示，當(dāng)尿素濃度從0 mol/L 增加到0.001，0.005，0.01，0.05 mol/L 時(shí)，DOP 凝膠的持水性分別從91.85%變?yōu)?8.98%，85.14%，82.39%，78.45%，即凝膠的持水性隨尿素濃度的升高逐漸下降，這是因?yàn)槟蛩氐拇嬖谟绊懥硕嗵欠肿娱g氫鍵的形成，從而破壞了多糖凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)水的束縛能力降低，其次，尿素的添加也會(huì)破壞多糖分子與水分子間的氫鍵，導(dǎo)致與分子間的相互作用減弱，持水性降低。

2.4 FT-IR 分析

經(jīng)2 種質(zhì)量濃度Na2CO3（5 mg/mL 和15 mg/mL）處理前、后的DOP 的紅外光譜掃描結(jié)果見(jiàn)圖3，波數(shù)在3 417.1 cm-1左右的寬峰是羥基的伸縮振動(dòng)吸收峰[30]，波數(shù)在2 935 cm-1和2 881 cm-1處的吸收峰是甲基和亞甲基C-H 鍵的伸縮振動(dòng)引起的[14]，1 735.1 cm-1的吸收峰是乙?；蠧=O 非對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰[31]，波數(shù)在1 000～1 300 cm-1區(qū)域以及810.4 cm-1和897.6 cm-1處存在的吸收峰是鐵皮石斛多糖中甘露吡喃糖苷的特征吸收峰，這些結(jié)果與前人研究[32]結(jié)果一致。由圖3 可知，不同質(zhì)量濃度Na2CO3處理的DOP 樣品，在波數(shù)1 735.1 cm-1處乙?；奈辗鍙?qiáng)度有很大差別，表現(xiàn)為隨著Na2CO3添加量的升高而降低。研究表明，乙?；辗鍙?qiáng)度的減弱是由于在堿性條件下，鐵皮石斛多糖中的乙?；l(fā)生水解引起的，乙?；獬潭仍礁?，其紅外吸收峰強(qiáng)度越弱。

圖3 不同Na2CO3 添加量條件下的DOP 紅外圖譜Fig.3 FT-IR spectrum of DOP with addition of Na2CO3 at different levels

2.5 脫乙酰進(jìn)程

為進(jìn)一步了解鐵皮石斛多糖膠凝過(guò)程中乙?；康淖兓瑢?duì)鐵皮石斛多糖膠凝過(guò)程中的乙?；摮闆r做動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。由圖4 可知，兩種質(zhì)量濃度Na2CO3處理的鐵皮石斛多糖的脫乙酰速率均表現(xiàn)為先迅速增加，然后逐漸趨于平緩。同時(shí)，脫乙酰的程度與堿的添加量有關(guān)，Na2CO3的添加量越高，脫乙酰程度越高，這一現(xiàn)象與2.4 節(jié)的紅外結(jié)果相符合。

圖4 Na2CO3 條件下DOP 的脫乙酰度動(dòng)態(tài)圖Fig.4 Profile of deacetylation of DOP with addition of Na2CO3

2.6 結(jié)晶度分析

X-射線衍射圖可以確定分子的無(wú)定形或結(jié)晶特性。由XRD 圖譜（圖5）可知，未經(jīng)Na2CO3處理的DOP 呈現(xiàn)出一種無(wú)定形狀態(tài)，只在2θ=20°處有一個(gè)較寬的衍射峰，這是因?yàn)殍F皮石斛多糖中含有大量的無(wú)定形區(qū)域，少量的結(jié)晶區(qū)隱藏在無(wú)定形區(qū)域內(nèi)，整體上呈現(xiàn)出一種相對(duì)無(wú)定形的狀態(tài)。當(dāng)堿的添加量為5 mg/mL 和15 mg/mL 時(shí)，DOP 凝膠樣品在2θ=26.05°和27.55°時(shí)有明顯的衍射峰，產(chǎn)生了明顯的結(jié)晶區(qū)，其衍射峰強(qiáng)度與堿的添加量有關(guān)，表現(xiàn)為堿添加量越高，衍射峰越強(qiáng)。

圖5 不同Na2CO3 添加量條件下的鐵皮石斛多糖XRD 圖譜Fig.5 XRD patterns of DOP with addition of Na2CO3 at different levels

2.7 熱穩(wěn)定性分析

由DSC 曲線圖（圖6）可知，鐵皮石斛多糖在40～160 ℃之間有1 個(gè)寬的吸熱峰，推測(cè)是水丟失的吸熱峰，該峰的峰值和熱焓值可以間接反映出水分子和鐵皮石斛多糖分子間相互作用強(qiáng)度。圖6 顯示隨著堿量的增多，峰值溫度升高，具體表現(xiàn)為，當(dāng)添加的堿量從0 mg/mL 增加到15 mg/mL時(shí)，水的吸收峰值從111.37 ℃增加到125.25 ℃。經(jīng)堿處理的吸熱峰的熱焓值從198.4 J/g 增加到270.1 J/g，這可能是因?yàn)殡S著堿的添加量增大，鐵皮石斛多糖分子的脫乙酰程度增加，多糖分子間的相互作用強(qiáng)度增大，導(dǎo)致自由水流失，此時(shí)多糖與水分子之間主要以結(jié)合水形式存在，較難失去，因此水分吸熱峰值溫度提高，熱焓值增大。

圖6 不同Na2CO3 添加量條件下的鐵皮石斛多糖DSC 圖譜Fig.6 DSC curves of DOP with addition of Na2CO3 at different levels

2.8 凝膠機(jī)理

綜合上述研究結(jié)果，推測(cè)鐵皮石斛多糖的凝膠機(jī)理（圖7）：（1）鐵皮石斛多糖乙?；馐氰F皮石斛多糖發(fā)生膠凝現(xiàn)象的決定性因素，這一點(diǎn)已經(jīng)由紅外圖譜和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)乙?；臄?shù)據(jù)所證實(shí)。（2）溫度、電解質(zhì)對(duì)凝膠性能的影響結(jié)果表明，氫鍵作用力可能是鐵皮石斛多糖形成凝膠網(wǎng)絡(luò)的主要作用力之一，還有其它作用力。綜合來(lái)說(shuō)，乙?；乃饪赡苁氰F皮石斛多糖膠凝的引發(fā)階段，乙酰基水解后，多糖分子鏈之間的空間位阻消失，有利于富含羥基的鐵皮石斛多糖分子間的相互作用，最終形成鐵皮石斛多糖凝膠。

圖7 鐵皮石斛多糖的凝膠機(jī)理Fig.7 The proposed gelling mechanism of DOP gels

3 結(jié)論

本文研究了影響DOP 凝膠特性的因素，結(jié)果表明，多糖的質(zhì)量濃度越高，凝膠特性和持水性越好；在40～100 ℃之間，隨著溫度的升高，凝膠特性和持水性逐漸降低；隨著溶液中堿質(zhì)量濃度的升高，凝膠的強(qiáng)度先持續(xù)增加后降低，而凝膠的持水性逐漸降低；在同等堿添加量條件下，形成的凝膠強(qiáng)度大小順序?yàn)镹a2CO3＞K2CO3＞NaOH＞KOH；鈉離子可以提高凝膠的強(qiáng)度和持水性，而尿素會(huì)降低凝膠的強(qiáng)度和持水性。DOP 在膠凝的過(guò)程中會(huì)發(fā)生乙?；?，脫乙酰的程度與堿濃度有關(guān)，鐵皮石斛多糖脫乙酰后，分子鏈之間相互作用加強(qiáng)，最終形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在強(qiáng)堿條件下，凝膠形成的速度較快，這一性質(zhì)使得鐵皮石斛多糖作為膠凝劑，在食品工業(yè)應(yīng)用中，有利于滿足產(chǎn)品對(duì)膠凝時(shí)間的要求。