琼脂的改性指通过物理、化学或生物的方法,使原琼脂的性能发生改变,从而达到改性的目的。物理改性琼脂,可降低凝胶强度、黏度、溶解温度、3,6-内醚半乳糖含量;化学改性琼脂,经环氧丙烷的羟丙基化后得到羟丙基琼脂,改性后的琼脂物理指标如溶解温度、融化温度、凝胶温度、凝胶强度、吸湿性和热稳定性都发生了变化,更适合应用要求。
琼脂主要是从江蓠、石花菜、鸡毛菜、紫菜等红藻类海藻细胞壁中提取得到的亲水胶体。其全球需求量每年都在增长,但是琼脂原有性能已经无法满足需求,为了更好的满足应用要求,改善或提高琼脂的性能刻不容缓。本文就琼脂三种改性改性方法(物理改性、化学改性、生物改性)进行综述,以期为琼脂改性技术的发展提供参考。
三种琼脂改性方法
琼脂的改性指通过物理、化学或生物的方法,使原琼脂的性能发生改变,从而达到改性的目的。
物理改性
琼脂改性常用的物理方法主要有辐射、超声、微波、高压、挤压等。徐博等采用双螺杆挤压技术对江萬琼脂粉进行改性,通过研究温度、料水比、螺杆转速、模孔直径对琼脂低温溶解性质的影响,经响应面分析得到当温度为126℃、料水比为0.37mL·g-1、螺杆转速为150r·min-1、膜孔直径为6mm时,琼脂具有良好的低温溶解性(60℃)及凝胶强度(6836g·cm-2),为温敏性物质与琼脂的共同应用提供参考。刘丽红等研究了微波处理和钴-60辐射处理对琼脂性能的影响,试验表明:琼脂经微波或辐射处理后,其凝胶强度、黏度、溶解温度、3,6-内醚半乳糖含量等指标均有所下降。杨松涛采用高压或超高压设备处理琼脂,经喷雾干燥或微波处理等处理,制备得到低温速溶琼脂。
化学改性
化学改性是指在原琼脂分子上引入新的基团,使其性质发生改变。Zhang等分别采用环氧丙烷和过氧化氢对琼脂进行改性。琼脂经环氧丙烷的羟丙基化后得到羟丙基琼脂,改性后的琼脂物理指标如溶解温度、融化温度、凝胶温度、凝胶强度、吸湿性和热稳定性都发生了变化。经过氧化氢处理得到的氧化琼脂,羧基含量提高,而黏度、凝胶强度、旋光度等降低,脆性、弹性、咀嚼性等质构特性有所减弱;除此之外,氧化后的琼脂的凝胶结构保留与原琼脂相同的网络状的多孔结构,但孔隙较小且紧密。Xia等对琼脂进行改性,得到醋酸盐琼脂,乙酰化后的琼脂理化性质发生变化,随着取代度的增加,琼脂的凝胶强度、融化温度、凝胶温度、黏度、弹性、热稳定性均下降,而保水性提高。问莉莉采用戊二醛改性琼脂,通过交联作用得到高凝胶强度的琼脂。试验通过单因素分析和响应面设计,确定改性工艺的最佳参数,在戊二醛浓度为3%、温度56℃下,反应10min,得到的改性琼脂的凝胶强度达到1785g·cm-2,较原琼脂提高了110%。张晓川将琼脂原料加入至强碱溶液中,加入脱甲氧基试剂(过氧化氢)进行反应处理,之后再以过氧化氢酶脱除残留的过氧化氢,从而制备得到具有低融化温度、溶解温度和凝胶温度的新型琼脂。
生物改性
琼脂具有一定的蛋白质含量,主要来源于提取琼脂的原料,如江蓠海藻等。在提取过程中,碱处理虽然可以去除原料大部分的矿物质和蛋白质,但还有一部分蛋白质存在于提取的琼脂中问莉莉采用转谷氨酰胺酶(TG酶),利用琼脂中少许的蛋白质对琼脂进行交联改性,通过单因素试验和响应面分析,得到最佳工艺参数:在温度58℃、pH值为6时,加入浓度为3.5%的TG酶,反应11min,此条件下得到的琼脂的凝胶强度达到1145g·cm-1,较原琼脂提高了35%,改性效果明显。
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