基于大分子擁擠環(huán)境下Maillard反應(yīng)的蛋白-多糖納米凝膠的制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能性食品加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于大分子擁擠環(huán)境下Mai I Iard反應(yīng)的蛋白-多糖納米凝膠的制備。
【背景技術(shù)】
[0002]Maillard反應(yīng)作為蛋白質(zhì)化學(xué)改性的一種綠色方法，常被用于食品工業(yè)中以改善蛋白質(zhì)的功能特性。Mai I Iard反應(yīng)，又稱羰氨反應(yīng)，是指還原糖的羰基和蛋白質(zhì)的氨基之間發(fā)生縮合與聚合的反應(yīng)，屬于非酶促褐變。通過自發(fā)的Maillard反應(yīng)可以使親水性的多糖與蛋白發(fā)生共價(jià)結(jié)合，形成兩親性的蛋白質(zhì)-多糖共價(jià)復(fù)合物，從而改善蛋白的乳化性、凝膠特性、抗氧化性等功能特性。Mai I Iard反應(yīng)分為干熱反應(yīng)與濕熱反應(yīng)兩種，兩者各有優(yōu)劣。目前對(duì)Maillard反應(yīng)的研究基本停留在接枝效果較好的干熱階段，但由于干熱反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間長(通常為幾天至幾周)、褐變程度難以控制，因此不具吸引力；而隨后被應(yīng)用的Maillard濕熱反應(yīng)則能較好解決以上問題，其反應(yīng)時(shí)間較短、褐變程度可控，可以使反應(yīng)控制在Mai I Iard反應(yīng)初級(jí)階段，但接枝度較低。
[0003]近年來，蛋白質(zhì)納米粒子的制備及應(yīng)用逐漸受到科研人員的關(guān)注，其獨(dú)特的表面效應(yīng)與尺寸效應(yīng)等具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。但單獨(dú)的蛋白質(zhì)納米粒子容易發(fā)生聚集，且具有明顯的PH敏感性，因此不利于實(shí)際生產(chǎn)與應(yīng)用。有研究通過蛋白與其他高分子有機(jī)物結(jié)合形成兩親性嵌段共聚物，進(jìn)一步自組裝形成納米粒子，但高分子聚合形成的納米粒子具有較高的細(xì)胞毒性，同樣也不利于工業(yè)的生產(chǎn)與應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種基于大分子擁擠環(huán)境下Mai I Iard反應(yīng)的蛋白-多糖納米凝膠的制備方法。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的基于大分子擁擠環(huán)境下Mai 11ard反應(yīng)的蛋白-多糖納米凝膠。
[0006]本發(fā)明的再一目的在于提供上述基于大分子擁擠環(huán)境下Maillard反應(yīng)的蛋白-多糖納米凝膠在功能性食品添加劑中的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種基于大分子擁擠環(huán)境下Maillard反應(yīng)的蛋白-多糖納米凝膠的制備方法，包括以下制備步驟:
[0009](I)將蛋白和多糖溶于去離子水中，攪拌均勾，調(diào)節(jié)pH6.8?7，于4°C冰箱過夜充分水化；
[0010](2)將步驟(I)的溶液置于60°C?95°C溫度下攪拌反應(yīng)6?48h，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)干燥成粉末，得到Mai I Iard反應(yīng)產(chǎn)物；
[0011](3)將Mai I Iard反應(yīng)產(chǎn)物溶于水中得到溶液，調(diào)節(jié)pH至蛋白等電點(diǎn)，在80?95°C溫度下加熱處理5?60min，冷卻后得到蛋白-多糖納米凝膠。
[0012]優(yōu)選地，所述的蛋白包括大豆蛋白、豌豆蛋白、蕓豆蛋白和乳清蛋白中的至少一種。
[0013]優(yōu)選地，所述的多糖包括大豆多糖、葡聚糖中的至少一種。
[0014]優(yōu)選地，所述蛋白和多糖的質(zhì)量比為1:(I?3);所述蛋白溶于去離子水中的濃度為50?100g/L。
[0015]優(yōu)選地，步驟(I)中所述攪拌的時(shí)間為2?6h。
[0016]優(yōu)選地，步驟(2)中所述的干燥是指冷凍干燥或噴霧干燥。
[0017]優(yōu)選地，步驟⑶中所述溶液的濃度為0.1?10mg/mL。
[0018]一種基于大分子擁擠環(huán)境下Maillard反應(yīng)的蛋白-多糖納米凝膠，通過以上方法制備得到。
[0019]上述基于大分子擁擠環(huán)境下Maillard反應(yīng)的蛋白-多糖納米凝膠作為生物活性物質(zhì)的運(yùn)載體或功能性食品配料的應(yīng)用。
[0020]本發(fā)明的原理為:
[0021]本發(fā)明把生命科學(xué)領(lǐng)域中的“大分子擁擠”效應(yīng)運(yùn)用到液相體系的Maillard反應(yīng)中，把多糖作為擁擠試劑，發(fā)揮其立體效應(yīng)以降低蛋白變性與聚集程度，使反應(yīng)朝蛋白與多糖共價(jià)結(jié)合的反應(yīng)進(jìn)行，從而提高兩者的接枝程度。
[0022]本發(fā)明通過大分子擁擠環(huán)境下Maillard的濕熱反應(yīng)制備具有兩親性的蛋白質(zhì)-多糖共價(jià)復(fù)合物，進(jìn)一步在水溶液中自組裝形成穩(wěn)定的蛋白質(zhì)-多糖納米凝膠。與高分子合成的納米粒子相比，本發(fā)明的納米凝膠不僅具有優(yōu)異的尺寸效應(yīng)和高度的穩(wěn)定性，而且具有較低的細(xì)胞毒性，并容易被降解。目前，有少量研究基于Maillard干熱反應(yīng)制備納米粒子，但利用大分子擁擠環(huán)境下Maillard濕熱反應(yīng)與自組裝反應(yīng)制備納米粒子的研究尚未發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明基于大分子擁擠環(huán)境下液相的Maillard反應(yīng)制備蛋白-多糖納米凝膠，親水性的多糖通過Mail Iard反應(yīng)接枝到蛋白上，制得具有兩親性的蛋白-多糖共價(jià)復(fù)合物，在加熱的條件下，所制備的共價(jià)復(fù)合物自組裝形成以親水性的多糖為殼、疏水性的蛋白為核的納米凝膠。在加熱過程中，蛋白發(fā)生變性，疏水基團(tuán)暴露在蛋白表面，在疏水聚集作用力的驅(qū)動(dòng)下，蛋白有聚集沉淀的傾向，但通過共價(jià)接枝到蛋白的多糖由于空間位阻效應(yīng)阻止蛋白沉淀，并進(jìn)一步形成具有核殼結(jié)構(gòu)的納米凝膠。此外，在加熱過程中，蛋白發(fā)生凝膠化，使得納米凝膠內(nèi)殼具有一定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，又由于蛋白疏水基團(tuán)的暴露，使納米凝膠內(nèi)核形成多個(gè)疏水空腔。因此，疏水性物質(zhì)可在疏水聚集作用的驅(qū)動(dòng)下被納米凝膠包裹并進(jìn)行運(yùn)輸。
[0023]本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0024](I)本發(fā)明利用Maillard濕熱反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)一步自組裝得到的凝膠具有核殼結(jié)構(gòu)，尺寸小，穩(wěn)定性優(yōu)越，不僅可用于生物活性物質(zhì)的運(yùn)載，而且有望成為新功能性食品的配料；
[0025](2)本發(fā)明的基于大分子擁擠環(huán)境下液相體系的Maillard反應(yīng)的蛋白-多糖納米凝膠穩(wěn)定性好，在長期儲(chǔ)存、PH改變、凍干復(fù)溶及稀釋的條件下粒徑變化不大；
[0026](3)本發(fā)明利用具有生物相容性的大分子進(jìn)行制備，過程中不添加有毒試劑，方法操作簡(jiǎn)易、成本低、環(huán)境友好、綠色環(huán)保。
【附圖說明】
[0027]圖1為實(shí)施例1制備得到的大豆分離蛋白-大豆多糖納米凝膠的粒徑分布圖；
[0028]圖2為實(shí)施例1制備得到的大豆分離蛋白-大豆多糖納米凝膠的透射電鏡圖；
[0029]圖3為實(shí)施例2制備得到的乳清蛋白-大豆多糖納米凝膠的pH穩(wěn)定性圖。
【具體實(shí)施方式】
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