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人工化学受体甜味识别的ITC实验研究

作　者: 郭纲敏
导　师: 邓少平；陈忠秀
学　校: 浙江工商大学
专　业: 食品科学
关键词: ITC 甜味剂 多羟基富勒醇 甜度 热力学参数 多元线性回归拟合
分类号: TS207.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


甜味是食品最基本的味感,甜味剂的感官甜感特征评价过去一直依赖于人的感官品评。由于品评人员个体、性别及阅历等生理和心理的差异,对味觉客观、真实感受的表达存在着很大的制约性。由于在分子细胞生物学层面上,至今未能得到甜味受体蛋白的确切结构,限制了人们对甜味分子感受机理的完整理解。因此,构建一种人工甜味化学受体及其感官甜感物理化学表征方法极为重要。本文以多羟基富勒醇作为人工甜味化学受体的实验模型,以等温滴定微量热仪（ITC）为实验研究手段,通过对多羟基富勒醇与甜味剂相互作用过程的热力学行为,对甜味的分子识别进行初步研究。之所以选择多羟基富勒醇分子作为甜味化学受体实验模型,是因为它是目前在一个分子的三维空间中具有最多羟基数的化合物之一,在结构上能够与甜味剂分子产生特异识别的最基本特征。本研究实验内容如下:（1）ITC滴定实验模式建立。首先采取常规的正向滴定模式考察甜味剂与多羟基富勒醇的相互作用,但其作用热信号始终被蔗糖和多羟基富勒醇的稀释热信号掩盖而无法区分,故选取反向滴定模式进行研究,证实在该滴定模式下,两者相互作用的热信号能有效表达。（2）ITC滴定实验及甜度相关性的研究。前期实验证实感官甜度与热力学参数存在相关性趋势。故在后期实验中选用十五种甜味剂与多羟基富勒醇进行ITC滴定实验,确定各甜味剂的最佳浓度,取其最佳热力学参数与甜度对数进行多元线性回归拟合,获得的拟合方程式为:LgS=-274.541ΔH1+1.133563ΔH2+81798.77ΔS1-157.43ΔS2+274.2528ΔG1-0.24337ΔG2+1.34968,拟合相关系数达到0.99028。（3）此外为了验证人工甜味化学受体与甜味剂相互作用的特异性,还考察了不同味物质及环境条件的ITC实验。将互为同分异构体的六种糖分子与多羟基富勒醇作用,得知热力学行为及热力学参数能较好地反映甜度强弱关系。不同呈味方式的非甜物质与多羟基富勒醇作用的热力学行为与蔗糖存在较大差异,且同类味觉分子具有相似的热力学行为。将三种高甜度人工甜味剂进行复配,证实了复合甜味剂的甜度增效作用能通过热力学行为得以表现。将三种常见糖分子在20℃、25℃、30℃、37℃、42℃下与多羟基富勒醇作用,获得三种糖的ΔH1在30℃最小,且三种糖的ΔG随温度变化较小。本论文通过等温滴定微量热仪（ITC）实验确认了多羟基富勒醇作为人工甜味化学受体的可行性,建立了一个人工甜味化学受体的热力学实验模型,为更深入更系统地研究甜味感受分子机理奠定了实验基础和理论依据。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第1章 引言  10-25
  1.1 味觉甜感研究的进展  10-19
    1.1.1 味觉概念、分类及特征  10-11
    1.1.2 味觉的生理基础  11-12
    1.1.3 甜味机理的研究历程  12-17
    1.1.4 甜味研究在国外发展状况  17-18
    1.1.5 甜味研究在国内发展状况  18-19
  1.2 多羟基富勒醇  19-21
    1.2.1 多羟基富勒醇的结构特征及其应用  19-20
    1.2.2 多羟基富勒醇作为人工甜味化学受体的依据  20-21
  1.3 等温滴定微量热仪(ITC)简介  21-22
    1.3.1 ITC定义及特点  21
    1.3.2 ITC的应用及研究发展状况  21-22
  1.4 课题研究内容及意义  22-25
    1.4.1 选题背景和意义  22-23
    1.4.2 研究目标和内容  23-24
    1.4.3 技术路线  24-25
第2章 ITC滴定实验模式的建立  25-40
  2.1 实验仪器及材料  25
    2.1.1 主要试剂  25
    2.1.2 多羟基富勒醇的合成  25
    2.1.3 实验仪器  25
  2.2 实验方法  25-28
    2.2.1 实验仪器ITC滴定参数的设置及优化  25-27
    2.2.2 正向滴定模式  27
    2.2.3 反向滴定模式  27-28
  2.3 数据处理方法  28
  2.4 结果与分析  28-37
    2.4.1 不同浓度蔗糖与水作用获得有效滴定图的参数优化  28-32
    2.4.2 等温滴定量热实验滴定模式的确定  32-37
  2.5 讨论  37-39
  2.6 结论  39-40
第3章 ITC滴定实验及甜度相关性的研究  40-59
  3.1 实验仪器及材料  41-42
    3.1.1 主要试剂  41-42
    3.1.2 实验仪器  42
  3.2 实验方法  42-45
    3.2.1 系列甜味剂的ITC摸索实验  42-44
    3.2.2 各甜味剂最佳热力学参数浓度  44-45
  3.3 数据处理方法  45
  3.4 结果与分析  45-57
    3.4.1 系列甜味剂ITC摸索实验结果  45-50
    3.4.2 各甜味剂最佳热力学参数  50-54
    3.4.3 最佳热力学参数与甜度对数的相关性  54-57
  3.5 讨论  57-58
    3.5.1 甜度、化学结构与热力学行为三者的关系  57-58
  3.6 结论  58-59
第4章 不同味物质及环境条件的ITC实验研究  59-74
  4.1 实验仪器及材料  59-60
    4.1.1 主要试剂  59-60
    4.1.2 实验仪器  60
  4.2 实验方法  60-63
    4.2.1 不同味物质的ITC实验  60-62
    4.2.2 同温度的ITC实验  62-63
  4.3 数据处理方法  63
  4.4 结果与分析  63-72
    4.4.1 不同分异构体分子的热力学行为  63-65
    4.4.2 非甜物质的热力学行为  65-68
    4.4.3 复合甜味剂的热力学行为  68
    4.4.4 温度对热力学行为的影响  68-72
  4.5 讨论  72
  4.6 结论  72-74
第5章 总结和展望  74-76
  5.1 总结  74-75
  5.2 展望  75-76
参考文献  76-84
硕士期间发表的论文  84-85
致谢  85-86

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 食品工业 > 一般性问题 > 食品标准与检验 > 食品分析与检验
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