Page 42 - 《精细化工》2020年 第10期

·1972· 精细化工 FINE CHEMICALS
力主要来源于多糖支链的阿魏酸酯及与其交联的蛋
白质的疏水作用 [79-80] 。研究表明，在乳化过程中，
蛋白质和阿魏酸酯吸附在乳液液滴的表面降低其表
面张力，亲水主链包裹在外围，通过空间位阻和静
电斥力稳定液滴 [80-81] （如图 6）。
图 6 果胶两亲性分子在油水界面上的吸附
Fig. 6 Adsorption of pectin amphiphilic molecules on
oil-water interface
为了进一步确定蛋白质对果胶乳化活性的影
响，可以对果胶中蛋白质的含量和性质进行调控。
研究表明，随着蛋白质含量的增加，乳液液滴尺寸
急剧降低，并在一定尺寸下趋于稳定，这归因于增
加的蛋白质可以吸附在液滴表面降低其表面张力；
但同时过多的蛋白质会使液滴表面的吸附达到饱
和，并不会继续提高果胶的乳化性能 [82-83] 。此外，
过多的蛋白质会使蛋白质支链之间发生缔合
利于果胶分子在相界面上的展开和吸附，因此，蛋
白质与果胶分子的连接结构对果胶在相界面上的行
为具有重要的影响。也有人提出，蛋白质的存在不能
确保良好的乳化特性，蛋白质的可及性和化学性质（例
如氨基酸组成和构象）才是最主要的决定因素
基于此，可以通过提高果胶中蛋白质含量来提
高果胶分子的表面活性。果胶分子中的糖醛酸单元
为其带来大量的表面负电荷，可以在酸性环境下与
带有相反电荷的蛋白质分子（例如血清蛋白）通过
静电耦合作用相互结合，从而获得具有蛋白质含量
更高的果胶复合物 [85] 。与原生果胶分子相比，复合
物具有更高的界面吸附速率和较低的表观黏度，能
更快更稳定地吸附到油水界面上使乳液液滴达到更
小的尺寸 [85] 。
除此之外，果胶分子的分子量和侧链含量也会
对其乳液黏度、乳液液滴的包裹性和稳定性产生影
响 [86] 。FUNAMI 等 [80] 对比热处理增强前后的果胶乳
化性质，发现增强后的中性糖侧链在水解过程中的
含量变化小于增强前，这表明增强过程为中性侧链
提供了更大的稳定性。
早期研究表明，乙酰基与果胶的乳化能力无关，
然而，最近几项研究发现，在低蛋白质含量下乙酰
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基的存在可以显著改善果胶的乳化性能 [84, 87] 。此外，
果胶主链上的甲基基团也被认为与其表面活性具有
一定的相关性。SCHMIDT 等 [87] 证明了果胶甲基酯
化程度与果胶的乳化能力之间存在直接关系。需要
注意的是，过高的甲基酯化程度会导致甲基之间发
生疏水自缔合，降低果胶的乳化性能，但这相比于
疏水长链，其疏水自缔合程度在一定情况下是可以
接受的。
5.2 阿拉伯树胶
阿拉伯树胶是一种植物渗出胶，其 80%的产出
来自阿拉伯胶树（Acacia senegal），是渗出胶中最古
老的工业用胶。从结构上来说（图 7），阿拉伯树胶
是一种中性偏酸性的复合多糖，其主链主要是由
β-D-吡喃半乳糖基通过 1,3-糖苷键连接而成，侧链
由 3~5 个 1,3-糖苷键连接的 β-D-吡喃半乳糖通过
1,6-糖苷键连接到主链上 [88] 。由于接枝了疏水的蛋
白质，阿拉伯树胶具有天然的两亲性，其包含 3 个
主要组分：阿拉伯半乳聚糖（AG，占总胶重 88%）、
阿拉伯半乳聚糖蛋白（AGP，约占总胶重 10%）和
糖蛋白（GP，占总胶重<2%）。其中，AGP 组分具
有较高分子量（约 1500 kDa）并接枝了适量的蛋白
质（约占 AGP 组分质量的 10%），因而，是阿拉伯
[89-90]
树胶中界面活性最强的组分 。如图 8 所示，具
[80] ，不 有疏水蛋白质基团的 AGP 能够很好地吸附在油滴
表面，并交织形成二维网络防止油滴的聚集。
[84] 。
图 7 阿拉伯树胶结构示意图
Fig. 7 Schematic diagram of Arabic gum structure
在油水乳化中的油滴表面，阿拉伯树胶的多肽
链伸到油相中，而多糖链则伸入水中，导致油滴周
围形成相对较厚的亲水涂层，由于较强的空间排斥
作用，使它们具有良好的抗聚集稳定性 [92] 。同时，
阿拉伯树胶浓度的提高可以显著增加其在液滴表面
的吸附量，有效降低乳液液滴尺寸，并使尺寸较为
均一 [93] 。除了油水乳化，阿拉伯树胶中 APG 组分所
具有的表面活性足以分散一些纳米固体颗粒，使颗粒
以较小及较均一的尺寸稳定地分散于溶剂中 [94-95] 。