玉米醇溶蛋白糖接枝改性及應用.pdf

1、玉米醇溶蛋白(Zein)是玉米加工副產(chǎn)物玉米黃粉(Corn gluten meal，CGM)中的主要蛋白質(zhì)，含量達60％w/w以上，全世界每年生產(chǎn)的玉米黃粉高達百萬噸，且大多都沒有被有效的利用，因此非常有必要對玉米黃粉中最有價值的成分Zein進行深加工利用。普通的Zein的疏水性氨基酸含量達50％以上，是一種典型的醇溶水不溶型植物蛋白，難以在食品工業(yè)中大規(guī)模運用。玉米醇溶蛋白因為具有獨特的自組裝和生物兼容特性，常被用來制備皮克林乳液、微

2、膠囊載運等載運體系，對各類營養(yǎng)素有良好的包埋效果和實際應用價值。本文運用多種還原糖對Zein進行接枝改性，系統(tǒng)地研究了接枝條件對接枝效果的影響，比較了Zein改性前后的造粒性質(zhì)和基于該粒子的皮克林乳液穩(wěn)定性，建立了玉米醇溶蛋白的混合有機溶劑體系的噴霧造粒工藝，制備出Zein/蝦青素復合微粒，并全面研究了造粒工藝、蛋白質(zhì)改性等因素對復合微粒中蝦青素的包埋和保護作用的影響。研究結(jié)果具體如下:
　　1.采用高溫醇反應體系方案，綜合褐變、

3、溶解度和pH值三個反應特征指標，進一步考慮安全性與經(jīng)濟因素，確定最優(yōu)的葡萄糖-Zein接枝條件如下:溶劑為80％v/v的乙醇，蛋白濃度20％w/v，糖-蛋白質(zhì)量比2∶1，反應溫度115℃，反應時間為30 min，反應pH值8.00。
　　2.將Zein與三種單糖（木糖、葡萄糖、阿拉伯糖）和一種雙糖（麥芽糖）進行美拉德反應，建立了80％乙醇體系下的Zein-還原糖反應體系。相比干法美拉德反應通常所需的幾天到幾周的反應時間，或者水體系

4、濕法美拉德反應中僅含0.1％w/v的Zein濃度，80％乙醇濕法反應中，Zein濃度高達20％w/v，反應時間僅需30 min，且濃度和時間都還有較大的提升空間，顯著地提高了反應效率。Zein-葡萄糖/木糖/阿拉伯糖/麥芽糖的接糖量分別為2.59％、2.59％、1.86％、0.92％w/w，Zein與葡萄糖和木糖的接枝效率最高。接枝產(chǎn)物通過十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)后銀染色、考馬斯染色和希夫(Shiff)試劑

5、染色充分證明了糖接枝反應真實發(fā)生，生成了糖蛋白，并形成了更多的聚合物。圓二色譜測定結(jié)果表明，二級結(jié)構(gòu)明確發(fā)生了一些細小的變化，其中α螺旋結(jié)構(gòu)減少，β折疊和β-轉(zhuǎn)角含量增加，說明糖接枝后蛋白發(fā)生了一定程度的展開。親水性測試表明，葡萄糖、木糖接枝產(chǎn)物親水性顯著性提高，而阿拉伯糖和麥芽糖的接枝產(chǎn)物的親水性改善不明顯。
　　3.采用經(jīng)典反溶劑法制備了Zein及其接枝產(chǎn)物的納米粒子，Zein接枝產(chǎn)物的粒徑明顯小于Zein空白組，Zein-葡

6、萄糖接枝產(chǎn)物粒子平均直徑最小的，僅為63.07±2.16 nm。Zein接枝產(chǎn)物的等電點(pI)明顯向酸性方向偏移，從空白的pI=6.2降低到pI=5.2-5.3左右。Zein-木糖接枝產(chǎn)物的納米粒子具有最好的乳液穩(wěn)定性，其所制備的皮克林乳液靜置1個月后仍能保持較好的穩(wěn)定狀態(tài)。
　　4.通過噴霧造粒法，制備了改性Zein/蝦青素的復合微粒。綜合考慮蝦青素載量和實際應用需要，確定最佳造粒條件為:進風口溫度115℃，蝦青素濃度0.4％

7、w/v，Zein濃度2％w/v，進樣速率15 mL/min，溶劑是二氯甲烷:乙醇為體積比9∶7的混合溶液。場發(fā)射掃描電鏡觀察表明復合顆?？赡転榭招乃莸牧Ｗ?，差示量熱掃描(DSC)研究表明Zein/蝦青素形成了均一的復合體系，而不是簡單的混合狀態(tài)。粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能是蝦青素和Zein相互作用，蝦青素均勻地分布在粒子中，而非典型的殼核結(jié)構(gòu)。高效液相色譜法(HPLC)檢測蝦青素包埋效率，發(fā)現(xiàn)相比未處理的Zein，糖接枝改性后的Zein對蝦青素

8、的載運量沒有明顯變化，為90％左右，而對蝦青素的包埋率提高了10％。復合顆粒對蝦青素有很強的緩釋作用，在無水乙醇體系下溶解12h，未包埋的蝦青素釋放率達99.8％，而Zein/蝦青素、Zein-葡萄糖/蝦青素、Zein-木糖/蝦青素復合顆粒中蝦青素釋放率分別為49.7％，31.7％，30.2％。復合顆粒顯著地提高了蝦青素的熱穩(wěn)定性。在熱處理過程中，未被包埋的蝦青素破壞率達75.29％，而包埋了的蝦青素破壞率為25％，說明僅僅是附著在微粒