本文利用高分子物理学理论与现代仪器分析技术相结合,对茶多糖的提取、纯化及其物化性质进行了系统的分析,基于从链段及分子水平上深入研究茶多糖的分子特性对直链淀粉与支链淀粉之间相容性的影响以及茶多糖对其热力学特性、流变学特性、结晶特性及凝胶质构特性的影响,为有效利用和开发多糖类食品添加剂在淀粉类食品的广泛应用提供理论基础。其主要结论如下： 1、采用水提醇沉法提取粗茶多糖,通过DEAE-52纤维素柱层析对粗茶多糖进行分级,经H20、0.1mol L-1、0.5mol L-1的NaCl溶液梯度洗脱,得到TPSl、TPS2和TPS3三个洗脱峰,分别进行收集,其得率分别为0.96%、2.41%和7.89%。再经Sephadex G-150凝胶柱层析进一步分级纯化,得到TPS3-1和TPS3-2两个级分,其得率分别为11.30%和5.73%,以TPS3-1作为主要的研究对象,其样品中的茶多糖含量为86.64%。 2、通过凝胶渗透色谱(HPSEC)、多角度激光光散射(MALLS)与示差折光检测仪(RI)联用色谱分析,得一对称单峰,测得的茶多糖分子结构特性为TPS的分子摩尔数分别是：Mw=2.351×105g mol-1, Mn=2.287×105g mol-1, Mz=2.762×105g mol-1; Rn=132.1nm, Rw=135.7nm, Rz=145.9nm; Mw/Mn和Mz／Mn比值分别是1.028和1.208,表明茶多糖TPS的摩尔质量分布相对均一；茶多糖构象图的直线斜率为0.24,表明茶多糖是在溶液中一个均匀的球状大分子聚合物；由茶多糖稀溶液的Mark-Houwink公式确定出TPS的a值是0.5379,说明茶多糖分子在溶液中是球状并具有分枝的结构形态。 3、茶多糖溶液为假塑性非牛顿流体,故茶多糖溶液的粘度随剪切速度的增加而减小。茶多糖在酸性条件下粘度下降幅度较小,而在碱性条件下粘度下降幅度较大；茶多糖粘度随着加热温度的升高而升高,当加热温度80℃时,其粘度又有所下降；茶多糖粘度随加热时间的增加而增加,当加热时间110min时,茶多糖的粘度又有大幅度下降；冻融处理后茶多糖粘度下降,且冷冻较之于冷藏,下降幅度较大。 4、采用稀溶液粘度法(DSV)研究茶多糖对直链淀粉和支链淀粉混合溶液相容性的影响,研究结果表明：当直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：1,1：2,1：3和1：4时,△bm0,△[η]m0,表明各直链淀粉与支链淀粉混合物之间不相容；当茶多糖浓度为20%,直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：1,1：2,1：3和1：4时,△bm0,△Bm0,μ0,△[η]m0,表明各混合物之间不相容;当茶多糖浓度为40%,直链淀粉与支链淀粉之间的混合比例为1：1,1：2和1：3时,△bm0,△Bm0,μ0,△[η]m0,表明各混合物之间具有良好的相容性,而当直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：4时,△bm0,△Bm0,μ0,△[η]m0,表明各混合物之间不相容;当茶多糖浓度为60%,直链淀粉与支链淀粉的混合比例为1：1,1：2和1：3时,06m＞O,△Bm＞0,μ＞O,△[η]m＞0,表明各混合物之间具有相容性,而当直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：4时,△bm＜0,△Bm＜0,μ＜0,△[η]m＞0,表明各混合物之间不相容；当茶多糖浓度为80%,直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：1,1：2和1：3时,△bm＞0,△Bm＞0, μ＞0,△[η]m＜0,表明各混合物之间具有相容性,而当直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：4时,△bm＜0,△Bm＜0,μ＜0,△[η]m＞0,表明各混合物之间不相容。 5、不同混合组成比例(1：1,1：2,1：3和1：4)的茶多糖/直链淀粉和茶多糖/支链淀粉共混体系或不同混合组成比例(1:1:1～1:1:5,1:2:1～1:2:5,1:3:1～1:3:5和1:4:1～1:4:5)的直链淀粉/支链淀粉/茶多糖共混物都只有一个玻璃化转变温度Tg,这一Tg随组成比例的变化而改变,并且介于各组分各自的玻璃化转变温度范围之内,正是由于该共混体系中仅有一个Tg的出现,可以推断这些混合体系具有相容性。 6、从分子结构来看,茶多糖能够增加马铃薯直链淀粉和支链淀粉的塑化性和分子移动,产生较大的静电斥力和减少大分子之间的关联性。随着茶多糖浓度的增加,茶多糖和直链淀粉或支链淀粉混合体系的Tg明显降低。茶多糖/直链淀粉和茶多糖/支链淀粉混合体系的Tg比直链淀粉的Tg低,但比支链淀粉的Tg高。茶多糖的添加也降低了直链淀粉/支链淀粉混合体系的结晶度,并且随着茶多糖浓度的增加,Tg和结晶度降低的程度越大。此外,茶多糖浓度越高,整个贮藏期(5-30d)直链淀粉和支链淀粉混合物的Tg变化越小,表明茶多糖能够明显降低直链淀粉和支链淀粉的重结晶,减缓直链淀粉和支链淀粉老化现象。 7、添加茶多糖能够增加直链淀粉的坚实度、粘聚性和粘度系数,而降低了直链淀粉的稠度；当茶多糖添加浓度≤0.24%时,支链淀粉的坚实度减小,而当茶多糖添加浓度≥0.36%时,支链淀粉的坚实度增加；添加茶多糖能够增加支链淀粉的稠度、粘聚性和粘度系数。当直链淀粉与支链淀粉比例为1：1时,茶多糖浓度0.12%时,随着茶多糖浓度的增加,直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的坚实度也随之逐渐增加,并且添加茶多糖能够增加直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的稠度、粘聚性和粘度系数；当直链淀粉与支链淀粉比例为1：2时,添加茶多糖能够增加直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的坚实度、粘聚性和粘度系数,且茶多糖浓度为0.48%时,其增加显著；当直链淀粉与支链淀粉比例为1：3时,茶多糖的添加对直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的坚实度几乎没有显著影响,而能够降低直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的稠度和增加直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的粘聚性和粘度系数。
本文利用高分子物理学理论与现代仪器分析技术相结合,对茶多糖的提取、纯化及其物化性质进行了系统的分析,基于从链段及分子水平上深入研究茶多糖的分子特性对直链淀粉与支链淀粉之间相容性的影响以及茶多糖对其热力学特性、流变学特性、结晶特性及凝胶质构特性的影响,为有效利用和开发多糖类食品添加剂在淀粉类食品的广泛应用提供理论基础。其主要结论如下： 1、采用水提醇沉法提取粗茶多糖,通过DEAE-52纤维素柱层析对粗茶多糖进行分级,经H20、0.1mol L-1、0.5mol L-1的NaCl溶液梯度洗脱,得到TPSl、TPS2和TPS3三个洗脱峰,分别进行收集,其得率分别为0.96%、2.41%和7.89%。再经Sephadex G-150凝胶柱层析进一步分级纯化,得到TPS3-1和TPS3-2两个级分,其得率分别为11.30%和5.73%,以TPS3-1作为主要的研究对象,其样品中的茶多糖含量为86.64%。 2、通过凝胶渗透色谱(HPSEC)、多角度激光光散射(MALLS)与示差折光检测仪(RI)联用色谱分析,得一对称单峰,测得的茶多糖分子结构特性为TPS的分子摩尔数分别是：Mw=2.351×105g mol-1, Mn=2.287×105g mol-1, Mz=2.762×105g mol-1; Rn=132.1nm, Rw=135.7nm, Rz=145.9nm; Mw/Mn和Mz／Mn比值分别是1.028和1.208,表明茶多糖TPS的摩尔质量分布相对均一；茶多糖构象图的直线斜率为0.24,表明茶多糖是在溶液中一个均匀的球状大分子聚合物；由茶多糖稀溶液的Mark-Houwink公式确定出TPS的a值是0.5379,说明茶多糖分子在溶液中是球状并具有分枝的结构形态。 3、茶多糖溶液为假塑性非牛顿流体,故茶多糖溶液的粘度随剪切速度的增加而减小。茶多糖在酸性条件下粘度下降幅度较小,而在碱性条件下粘度下降幅度较大；茶多糖粘度随着加热温度的升高而升高,当加热温度80℃时,其粘度又有所下降；茶多糖粘度随加热时间的增加而增加,当加热时间110min时,茶多糖的粘度又有大幅度下降；冻融处理后茶多糖粘度下降,且冷冻较之于冷藏,下降幅度较大。 4、采用稀溶液粘度法(DSV)研究茶多糖对直链淀粉和支链淀粉混合溶液相容性的影响,研究结果表明：当直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：1,1：2,1：3和1：4时,△bm0,△[η]m0,表明各直链淀粉与支链淀粉混合物之间不相容；当茶多糖浓度为20%,直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：1,1：2,1：3和1：4时,△bm0,△Bm0,μ0,△[η]m0,表明各混合物之间不相容;当茶多糖浓度为40%,直链淀粉与支链淀粉之间的混合比例为1：1,1：2和1：3时,△bm0,△Bm0,μ0,△[η]m0,表明各混合物之间具有良好的相容性,而当直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：4时,△bm0,△Bm0,μ0,△[η]m0,表明各混合物之间不相容;当茶多糖浓度为60%,直链淀粉与支链淀粉的混合比例为1：1,1：2和1：3时,06m＞O,△Bm＞0,μ＞O,△[η]m＞0,表明各混合物之间具有相容性,而当直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：4时,△bm＜0,△Bm＜0,μ＜0,△[η]m＞0,表明各混合物之间不相容；当茶多糖浓度为80%,直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：1,1：2和1：3时,△bm＞0,△Bm＞0, μ＞0,△[η]m＜0,表明各混合物之间具有相容性,而当直链淀粉与支链淀粉混合比例为1：4时,△bm＜0,△Bm＜0,μ＜0,△[η]m＞0,表明各混合物之间不相容。 5、不同混合组成比例(1：1,1：2,1：3和1：4)的茶多糖/直链淀粉和茶多糖/支链淀粉共混体系或不同混合组成比例(1:1:1～1:1:5,1:2:1～1:2:5,1:3:1～1:3:5和1:4:1～1:4:5)的直链淀粉/支链淀粉/茶多糖共混物都只有一个玻璃化转变温度Tg,这一Tg随组成比例的变化而改变,并且介于各组分各自的玻璃化转变温度范围之内,正是由于该共混体系中仅有一个Tg的出现,可以推断这些混合体系具有相容性。 6、从分子结构来看,茶多糖能够增加马铃薯直链淀粉和支链淀粉的塑化性和分子移动,产生较大的静电斥力和减少大分子之间的关联性。随着茶多糖浓度的增加,茶多糖和直链淀粉或支链淀粉混合体系的Tg明显降低。茶多糖/直链淀粉和茶多糖/支链淀粉混合体系的Tg比直链淀粉的Tg低,但比支链淀粉的Tg高。茶多糖的添加也降低了直链淀粉/支链淀粉混合体系的结晶度,并且随着茶多糖浓度的增加,Tg和结晶度降低的程度越大。此外,茶多糖浓度越高,整个贮藏期(5-30d)直链淀粉和支链淀粉混合物的Tg变化越小,表明茶多糖能够明显降低直链淀粉和支链淀粉的重结晶,减缓直链淀粉和支链淀粉老化现象。 7、添加茶多糖能够增加直链淀粉的坚实度、粘聚性和粘度系数,而降低了直链淀粉的稠度；当茶多糖添加浓度≤0.24%时,支链淀粉的坚实度减小,而当茶多糖添加浓度≥0.36%时,支链淀粉的坚实度增加；添加茶多糖能够增加支链淀粉的稠度、粘聚性和粘度系数。当直链淀粉与支链淀粉比例为1：1时,茶多糖浓度0.12%时,随着茶多糖浓度的增加,直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的坚实度也随之逐渐增加,并且添加茶多糖能够增加直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的稠度、粘聚性和粘度系数；当直链淀粉与支链淀粉比例为1：2时,添加茶多糖能够增加直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的坚实度、粘聚性和粘度系数,且茶多糖浓度为0.48%时,其增加显著；当直链淀粉与支链淀粉比例为1：3时,茶多糖的添加对直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的坚实度几乎没有显著影响,而能够降低直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的稠度和增加直链淀粉/支链淀粉/茶多糖混合凝胶的粘聚性和粘度系数。