本技术涵盖了食品凝胶领域,介绍了一种新型的竹笋不溶性膳食纤维、豌豆蛋白和海藻酸盐复合水凝胶及其制备方法和应用。该技术通过调整pH值和引入不溶性膳食纤维,减少了化学交联剂的使用,同时提升了水凝胶的性能。所得水凝胶具有以下特点:结构致密均匀,变形能力降低;机械强度高,有利于生物活性分子的封装;热稳定性增强;结晶度提升,增强了机械和功能稳定性;提高了凝胶网络的保水能力,多孔结构有助于水分子的稳定。
背景技术
水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料,在一定范围内表现出良好的生物相容性、高保水性、吸附性能和缓释功能。这使其适用于多种领域,包括食品加工、生物工程、现代农业等领域。添加不同的基质(制造凝胶的主要成分)可生产出具有不同功能特性的凝胶。近期食品凝胶方面的研究主要集中在蛋白质-多糖组合的检测与开发上。
豌豆分离蛋白(PPI)和海藻酸钠(SA)在食品凝胶中应用广泛。PPI富含必需氨基酸,具有营养价值,低过敏性且非转基因。然而,PPI的溶解度和二硫键含量相对较低,所形成的凝胶效果不佳。SA是一种从海洋褐藻中提取的二元线性多糖,具有良好的pH响应性和凝胶特性,能在低pH条件下形成凝胶[。尽管如此,SA凝胶存在一些缺点,包括易碎、缺乏弹性、吸附能力弱以及机械性能差。将PPI与SA结合通常是解决单一组分凝胶缺点的有效手段,能够为凝胶体系引入一系列结构特征和物理化学性质。然而,大多数这类复合凝胶是通过离子或化学交联法制备的,比如使用氯化钙/碳酸钙或EDC/NHS/葡萄糖酸内酯(GDL)。这些交联剂不仅会在交联过程中导致材料间发生不必要的反应,还会有残留,价格昂贵且交联时间长。为了减少交联剂的使用并进一步改善SA-PPI二元体系的凝胶性能,调节反应体系的pH(pH驱动法)以及向二元凝胶中引入特定材料如不溶性膳食纤维是更好的选择。
竹笋作为一种典型的农产品,在加工过程中会产生大量富含不溶性膳食纤维(IDF)的副产品,这些副产品往往未得到充分利用或处理不当,导致资源浪费和环境污染。先前的研究表明,IDF能够增强亲水性、形成多孔结构并形成大量相互连接的水凝胶网络,进而提高水凝胶的机械韧性。然而,目前关于IDF的研究和实际应用尚未充分发掘其巨大潜力。
因此,拓展竹笋副产品中IDF的应用已成为现代研究的一个重点。然而,对三元复合凝胶的凝胶特性和结构特征研究不足,阻碍了凝胶食品的发展。
实现思路