禽類蛋白質(zhì)與κ-卡拉膠相互作用及其復(fù)合物對姜黃素包載作用研究.pdf

1、天然生物高分子具有生物相容性和生物可降解性，一直是生物活性物質(zhì)載體材料研究中的熱點。蛋白質(zhì)和多糖都是食品中常見的天然兩性高分子，兩者之間很容易發(fā)生相互作用。以蛋白質(zhì)和多糖相互作用形成的高分子聚合物作為食品和生物活性成分載體具有諸多優(yōu)點，如制備方法簡便，反應(yīng)條件溫和，無需添加任何有毒的表面活性劑、交聯(lián)劑等物，目前此類聚合物已被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、工業(yè)、化妝品等領(lǐng)域。
　　本文研究了兩種來自于雞蛋蛋清中的蛋白質(zhì)與κ-卡拉膠(CRG)

2、形成的靜電復(fù)合物對植物多酚姜黃素(CUR)的包載作用。以卵白蛋白(OVA)、溶菌酶(LYS)和CRG為原料，通過蛋白質(zhì)分子上帶正電的氨基酸殘基與CRG多糖鏈上帶負(fù)電的硫酸酯基之間的靜電吸引作用可形成可溶性O(shè)VA/CRG和LYS/CRG復(fù)合物，并利用其對水溶性、穩(wěn)定性較差的CUR進(jìn)行包載，旨在開發(fā)禽類蛋白質(zhì)的膠凝性、增稠、吸水和乳化等功能性質(zhì)，進(jìn)一步擴(kuò)大禽類蛋白在食品體系中的應(yīng)用范圍。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　在pH=7-

3、1.6的變化范圍內(nèi)，OVA-CRG和LYS-CRG復(fù)合溶液的濁度會出現(xiàn)4個相區(qū)域（共溶區(qū)域、可溶性復(fù)合物區(qū)域、不可溶性復(fù)合物區(qū)域、可溶性復(fù)合物區(qū)域）;兩種復(fù)合溶液濃度的變化對復(fù)合物的濁度影響較小，當(dāng)濃度均為0.1％時，復(fù)合溶液的濁度達(dá)到最大值;提高蛋白質(zhì)含量有助于復(fù)合物的形成，但當(dāng)卵白蛋白/多糖比例從1∶1增加到3∶1時（OVA含量增加，CRG含量減少），濁度曲線移向更高的pH值，最佳濁度值增加并在比例為1∶1時達(dá)到最大值。因此認(rèn)為在比

4、例為1∶1時，CRG多糖鏈被OVA飽和吸附，OVA-CRG復(fù)合凝聚物的量達(dá)到最大值。高于這一比例時，OVA分子相對于CRG分子來說是過量的。溫度對復(fù)合溶液濁度的影響較小，表明疏水作用不是蛋白質(zhì)和多糖形成復(fù)合物的主要驅(qū)動力，但疏水作用對復(fù)合物的形成有一定的穩(wěn)定作用。部分鹽離子可以屏蔽蛋白質(zhì)和多糖表面的帶電基團(tuán)，故改變鹽離子濃度會極大地影響復(fù)合物的形成。實驗表明靜電作用是OVA和LYS與CRG之間發(fā)生相互作用的主要驅(qū)動力。
　　在Ze

5、ta電位實驗中，蛋白質(zhì)隨著pH值的降低逐漸帶上正電荷，而多糖始終帶負(fù)電荷，由此得出蛋白質(zhì)和多糖由于靜電相互作用形成復(fù)合物。通過測定不同pH條件下蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物的粒徑分布，得出在pH=3時，OVA-CRG復(fù)合物的粒徑為386nm，即為溶液中粒徑最大的不溶性復(fù)合物;當(dāng)溶液pH=4時，LYS-CRG不溶性復(fù)合物的粒徑為295nm，整個粒徑分布情況也驗證了濁度實驗中四個區(qū)域的存在。在相同pH條件下，蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合溶液的粘度均高于單獨(dú)的CR

6、G溶液，這主要是由于蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物靜電相互作用較強(qiáng)，導(dǎo)致復(fù)合物凈電荷含量較低，顆粒表面電荷接近電中性，顆粒之間容易聚集，故體系粘度較高;差示掃描量熱(DSC)實驗表明OVA和LYS與CRG形成的復(fù)合凝聚物后，其熱穩(wěn)定性明顯升高;通過紅外光譜(FTIR)實驗，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)和多糖之間的相互作用主要是由蛋白質(zhì)的-NH3+和多糖中的-SO3-發(fā)生靜電相互作用引起的。
　　OVA-CRG和LYS-CRG復(fù)合體系可以作為包載CUR的納米載體

7、，OVA-CRG-CUR和LYS-CRG-CUR復(fù)合體系經(jīng)冷凍干燥可制備出OVA-CRG-CUR和LYS-CRG-CUR微膠囊。在最佳條件下，當(dāng)納米粒中CUR的含量在7.5mg/L左右時，OVA-CRG納米粒對CUR的包載率(EE)和包載容量(LE)分別達(dá)到98.1％和2.53％,LYS-CRG納米粒對CUR的EE和LE分別達(dá)到96.2％和2.31％，均高于單獨(dú)的蛋白質(zhì)。
　　對樣品進(jìn)行內(nèi)源性熒光光譜掃描，得出隨著CUR濃度的增加

8、，蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合體系的熒光光譜發(fā)生輕微藍(lán)移，表明蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生了改變，即導(dǎo)致蛋白質(zhì)中色氨酸所處的微環(huán)境疏水性增強(qiáng)。在Δλ=15nm的同步熒光光譜中，蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合體系的最大發(fā)射波長均未發(fā)生偏移，說明在此過程中酪氨酸的微環(huán)境沒有發(fā)生改變;在Δλ=60nm的同步熒光光譜中，蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合體系的最大發(fā)射波長均發(fā)生了輕微藍(lán)移，說明蛋白質(zhì)中色氨酸附近的非極性增強(qiáng)，可能蛋白質(zhì)中的色氨酸在結(jié)合位點附近。此外OVA-CR

9、G、LYS-CRG復(fù)合體系與CUR的結(jié)合常數(shù)明顯強(qiáng)于單獨(dú)蛋白質(zhì)(OVA、LYS)，表明CUR可促使蛋白質(zhì)發(fā)生解螺旋，CRG的加入可進(jìn)一步改變蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，從而暴露出更多的疏水微環(huán)境，更有利于蛋白質(zhì)和疏水性CUR相結(jié)合。實驗結(jié)果表明靜態(tài)猝滅是CUR導(dǎo)致蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合體系發(fā)生熒光猝滅的的主要原因。
　　通過DPPH自由基清除和CUR殘留率實驗表明，蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合體系對CUR的保護(hù)作用優(yōu)于單獨(dú)蛋白質(zhì)。CRG的加入可提高蛋

10、白質(zhì)的乳化活性(ES)和乳化穩(wěn)定性(EA)，OVA-CRG和LYS-CRG復(fù)合體系包載CUR后其乳化活性和穩(wěn)定性均發(fā)生輕微變化，包埋后并不會影響OVA-CRG和LYS-CRG復(fù)合體系的乳化性能。OVA-CRG-CUR復(fù)合體系在36h時的ES為84.6min，達(dá)到最大;EA在48h時達(dá)到最大(74.2m2/g)，體系的乳化活性和乳化穩(wěn)定性并不呈現(xiàn)同趨勢變化，LYS-CRG-CUR復(fù)合體系在24h時的ES和EA分別為70.8min、68.2

11、m2/g均達(dá)到最大。將兩種微膠囊置于冰箱中儲存，觀察CUR的保留率、濁度、粒徑、電位的變化，表明蛋白質(zhì)-多糖納米粒能夠有效提高CUR的保留率，改善CUR的儲藏穩(wěn)定性。
　　蛋白質(zhì)-多糖納米粒作為CUR的載體，可有效調(diào)控CUR在模擬胃腸液中的釋放行為。蛋白質(zhì)-多糖納米粒的疏水部分形成納米粒的內(nèi)核，親水部分形成納米粒的外殼，完成對CUR的包埋和增溶，較大限度地保存CUR的生物活性，減少外部環(huán)境的干擾。利用體外模擬消化實驗研究蛋白質(zhì)-多

12、糖-姜黃素微膠囊的消化過程表明，OVA-CRG和LYS-CRG納米粒在模擬胃腸液中均能穩(wěn)定存在;而OVA-CRG-CUR微膠囊在模擬胃液中，3h內(nèi)只有12.9％的CUR被釋放，CUR仍能與OVA-CRG納米粒有效結(jié)合，維持分散狀態(tài)，從而有利于其進(jìn)入腸道完成釋放與乳化;在模擬腸液中，OVA-CRG-CUR微膠囊釋放量達(dá)到78.3％，有效提高了CUR的生物可給性。LYS-CRG-CUR微膠囊在模擬胃液中，3h內(nèi)只有17.91％的CUR被釋放