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美拉德反应合成蛋白质-多糖复合物及其应用

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美拉德反应合成蛋白质-多糖复合物及其应用 4 舷食与油脂 2007年第12期 美拉德反应合成蛋白质一多糖复合物及其应用 庄海宁1.冯涛2 (1.江南大学食品学院,江苏无锡214122; 2.上海应用技术学院香料香精技术与工程学院,上海200235) 摘要:该文综述利用美拉德(Maillard)反应制得蛋白一多糖复合物性能,该复合物主要是在干燥 状态下利用自发进行美拉德反应所制得,与传统商业使用乳化剂相比,该复合物具有优良乳化性、 热稳定性和抑茵性。因此,该复合物在工业上可用作天然乳化剂、无毒抑茵剂;同时如为多糖与过 敏原蛋白复合还具减轻蛋白致敏性效果。 关键词...
美拉德反应合成蛋白质-多糖复合物及其应用
4 舷食与油脂 2007年第12期 美拉德反应合成蛋白质一多糖复合物及其应用 庄海宁1.冯涛2 (1.江南大学食品学院,江苏无锡214122; 2.上海应用技术学院香料香精技术与工程学院,上海200235) 摘要:该文综述利用美拉德(Maillard)反应制得蛋白一多糖复合物性能,该复合物主要是在干燥 状态下利用自发进行美拉德反应所制得,与传统商业使用乳化剂相比,该复合物具有优良乳化性、 热稳定性和抑茵性。因此,该复合物在工业上可用作天然乳化剂、无毒抑茵剂;同时如为多糖与过 敏原蛋白复合还具减轻蛋白致敏性效果。 关键词:美拉德反应;蛋白一多糖复合物;乳化性;热稳定性;抑茵性 Protein—polysaccharideconjugates’Maillard"eactionandrrotein polysaccbaridebyMaillarOreactionand-_ tnelraPDlications ZHUANGHal—nin91.FENGTa03 (1.SchoolofFoodScienceandTechnology.JiangnanUniversity。JiangsuWuxi214122,China; 2.SchoolofPerfumeandAromasTechnologylInstituteofShanghaiTechnology-Shanghai200235,China) Abstract:ThisreviewmainlysummarizesthepropertiesofMaillard-typeprotein—polysaccharidccon- jugatesthroughnaturallyoccurringreactioninadrystate.Maillard-typeprotein-polysaccharideconju- gatesshowedexcellentpropertiessuchaSemulsifyingcapacity,heatstabilityandantimicrobialactivity superiortoconventionalcommercialemulsifiers.Therefore,theconjugatescanbeusefulforindustrial applica.tionsasnaturalemulsifiers,antimicrobialagenmdevoidoftoxicity.Thepossibilityhasalso beenproposedthatconjugationoftheallergenproteinwithpolysaccharidcsmaybeeffectivetoreduce theallergenicity. KeyWords:maillardreaction;protein-polysaccharideconjugates;emulsifyingcapacity;heatstability; antimicrobialactivity 中图分类号:TS201.2 文献标识码:A 文章编号:1008--9578(2007)12—0004一04 食品蛋白质由于对热和有机溶剂不稳定,并易受 蛋白酶水解,故在工业上应用受到限制。因此,若蛋白 质可被转化成较稳定形式,则能极大拓宽其在食品加 工中应用。 蛋白质糖苷化可克服蛋白质遇热不稳定问题,还 可进一步提高其功能性质;但应用单糖或低聚糖进行 糖苷化后效果并不理想。 Marshall和Rabinowitz⋯将不同酶蛋白偶联到以 溴化氰活化葡聚糖上,都极大提高它们热稳定性。Kato 等旺,发现这种酶蛋白一葡聚糖复合物还具优良乳化性。 在严格控制干法加热条件下,可使蛋白质£一氨基 与多糖还原性末端羰基之间发生一种自发美拉德 (Maillard)反应,从而将蛋白与多糖偶联成一体,得到 蛋白一多糖复合物。 与许多化学和酶法对蛋白质改性方法相比,该法 具有很好安全性;此外,还能极大改善蛋白乳化性,改 善不溶的面筋蛋白溶解性”1,并能提高卵清蛋白抗氧 化性¨1,拓宽溶菌酶杀菌谱¨删。 这种以美拉德反应制备蛋白一多糖复合物可用 作乳化剂、抑菌剂和抗氧化剂,可应用于食品、药品和 化妆品中。 1蛋白一多糖复合物制备方法和结合方式 收稿日期:2007一lo-11 取一个干燥器,在其底部搁置一定量饱和Ⅺ溶 液,使其相对湿度达到65%(或搁置一定量KBr溶液, 使其相对湿度达到79%),以摩尔比l:5将蛋白一多糖 冻干粉末混合后,置于干燥器内,最后将此干燥器于 60℃恒温放置一天后,即可得到蛋白一多糖复合物。 该反应速率取决于蛋白质构象,即外露赖氨酸残 基个数。如未折叠蛋白Ct-S酪蛋白上4个赖氨酸残基在 24h内很容易与多糖发生美拉德(Maillard)反应竹1,而 折叠蛋白溶菌酶,仅有2个赖氨酸残基与多糖发生反 应,反应时间需2周以上【们。 葡聚糖,半乳甘露聚糖,木聚糖,果胶和壳聚糖都 可用作为与蛋白反应多糖。这些多糖都具有一个活性 残基,即还原末端羰基,它可与蛋白的8一氨基之间发 生美拉德反应。 Kato等噶1和Shu等旧1利用生成溶菌酶一甘露聚糖 复合物,研究蛋白与多糖两者结合方式。溶菌酶一半乳 甘露聚糖复合物结合反应和结合方式如图1所示。肽 段分析表明,多糖上羰基分别连接到溶菌酶1和97位 赖氨酸残基8一氨基上【们。连接多糖有限个数与多糖空 间位阻有关,这种限制对于构建具有一定功能性质蛋 白是适宜的,因为如果蛋白质上过多赖氨酸残基被糖 分子结合,该蛋白性质也必将受到破坏。 万方数据万方数据 2007年第12期 t 粮食与油脂 5 图1(A)多糖与蛋白通过美拉德反应结合方式(.’; (B)蛋白一多糖复合物¨】 2蛋白一多糖复合物优良乳化性能 如图2所示,蛋白一多糖复合物乳化性能比相应 蛋白一多糖混合物要好得多,在所有复合物中,其中 以溶菌酶与半乳甘露聚糖复合物乳化性为最优。 ’ 时同(1llin) 图2不同蛋白一多糖复合物乳化性质比较 ●:溶茵酶一半乳甘露聚糖复合物(65%RH,60℃干热两周); 0:溶菌酶一半乳甘露聚糖混合物(无干热过程);▲:但sl一酪蛋 白一半乳甘露聚糖复合物(干热一天);A:dsl一酪蛋白一半乳甘露 聚糖混合物(无干热过程);■:大豆蛋白一半乳甘露聚糖复合物(干 热1周);口:大豆蛋白一半乳甘露聚糖混合物(无干热过程) 半乳甘露聚糖是一种较理想食品添加剂,因它不 如葡聚糖贵,可用作食品增稠剂、稳定剂等。 Kaw等no’将干鸡蛋清一多糖复合物乳化性与商 品乳化剂进行对比,发现干鸡蛋清一半乳甘露聚糖复 合物乳化性比蔗糖脂肪酸酯和甘油脂肪酸酯均优;而 且,该复合物乳化性对酸、盐(0.2MNaCl)和热稳定性 都很好,所以,蛋白一半乳甘露聚糖复合物可开发成 为一种新的食品乳化剂。 2.1多糖链分子大小对蛋白一多糖复合物乳化性影响 复合物分子大小影响如图3所示。 时间(1nin) 图3糖分子大小对溶菌酶一多糖复合物乳化性影响 A:溶茵酶;▲:溶菌酶一葡萄糖复合物;口:溶菌酶一半乳甘露 聚耱(3.5—6.0kD)复合物;●:溶菌酶一半乳甘露聚糖(6.0—12kD) 复合物;●:溶菌酶一半乳甘露聚糖(12—24kD)复合物【” 随着半乳甘露糖分子链长增加,溶菌酶一半乳甘 露聚糖乳化性也持续增加。溶菌酶一GM(3.5~6kDa) 复合物乳化稳定性很低,表明半乳甘露聚糖需具 有6~12kDa或以上分子量时,才能改善溶菌酶一GM 复合物乳化性;且至少具有10kDa多糖与大豆蛋白复 合,对改善它们复合物乳化性有效。 ’ 大豆蛋白一多糖复合物分子大小对其乳化稳定 性影响如图4所示。. } 謇 量 程 霍 分子量 图4与大豆蛋白复合的糖分子量与乳化性关系 1.葡萄糖;2.乳糖;3.木葡聚糖(1.4kD);4.半乳甘露聚糖(3.5- 6I(D);5.半乳甘露聚糖(10kD);6.半乳甘露聚糖(20I(D);7.右旋聚 糖(9.3l‘D);8.右旋聚糖(19.6I(D);9.右旋聚糖(200-300kD);10.木 葡聚糖(470J(D)【” 2.2不同种类多糖对蛋白一多糖复合物乳化性质影响 Song掣111利用酸性、中性和碱性多糖,即分别为 果胶、半乳甘露聚糖和壳聚糖与卵清蛋白和溶菌酶蛋 白复合后,研究这些复合物乳化性。发现壳聚糖一蛋 白复合物乳化性最好(图5),果胶一蛋白复合物最差; 且多糖正电荷对稳定乳状液也起到一定作用。紧随其 后溶菌酶一半乳甘露聚糖也具有较好乳化性,这是由 于溶菌酶上负电荷对稳定乳状液也起到一定作用。由 于高分子量壳聚糖必须在强酸性条件下才可溶,而低 分子量壳聚糖较昂贵,因此,还是选取溶菌酶一半乳 甘露聚糖作为应用于食品的复合物。 容 :兮 g 乳 状 液 浊 度 1.4 O.2 O O蛋白一高分子罱壳聚 ●置白—低分子囊壳壤 口蛋内一半乳甘露聚糖 0 2 4 6 8 10 时间(min) 图5 65%RH砷℃干热一周制备各种蛋白一多糖 复合物乳化性能对比 实线表示溶茵酶一多糖复合物,虚线表示卵清蛋白一多糖复合 物;A:蛋白一果胶复合物;口:蛋白一半乳甘露聚糖复合物;●:蛋 白一壳聚糖(L)复合物;o:蛋白一壳聚糖(H)复合物【u】 3蛋白一多糖热稳定性 不同分子量半乳甘露聚糖对溶菌酶一半乳甘露 聚糖复合物热稳定性影响如图6所示。 万方数据万方数据 6 粮食与油脂 2007年第12期 喜 g 曩 鎏 加热温度(℃) 图6溶菌酶一多糖复合物热稳定性 O:溶茵酶;V:溶茵酶一木葡聚糖(1.4kDa)复合物;口:溶茵 酶一半乳甘露聚糖(24IcE)a)复合物:◇:溶菌酶一半乳甘露聚糖(6— 12kDa)复合物;△:溶茵酶一半乳甘露聚糖(3.5—6kDa)复合物‘9;i 在pH7.4条件下,考察单一和复合溶菌酶在50℃~ 95℃下热稳定性可知,单一溶菌酶在85℃就开始变 性,而到95℃时已完全变性;而溶菌酶一半乳甘露聚 糖复合物一直到95℃都未发生变性。这说明,通过与 半乳甘露聚糖复合,溶菌酶已转变成对热稳定蛋白。 在蛋白一多糖复合物中,由于连接的多糖抑制展开蛋 白和蛋白之间相互缠绕,这样使单个蛋白链变性过程 可能变得可逆,于是增加该蛋白热稳定性,所连接的 多糖在这一过程中起到蛋白“分子伴侣”作用。 4溶菌酶一多糖复合物抑菌性 开发不具有毒性的食品防腐剂一直是食品科研 者努力方向,鸡蛋清中溶菌酶可能是最具潜力一种。 它是通过水解细菌细胞壁中肽聚糖上N一乙酰己糖胺 之间糖苷键而起到杀菌作用。但对于革兰氏阴性菌而 言,由于其肽聚糖上层覆盖有大量疏水性脂多糖,使 溶菌酶很难对之产生作用。 而溶菌酶一多糖复合物具有优良表面活性,可在 加热状态下引起革兰氏阴性菌细胞外膜破裂,从而起 到杀菌作用。如图7所示,溶菌酶一多糖复合物抑菌性 不仅对革兰氏阳性菌,且对革兰氏阴性菌也有作用。在 50℃、有溶菌酶一多糖复合物存在条件下,活菌数随加 热时间延长而急剧下降。因此,可认为,溶菌酶一多糖 复合物体系可有效杀灭暴露在该体系内细菌细胞。 (a) (b) Ic) (d) (e) m (g) 愁慕 攀釉 .6【单胞蘸 ; 、 I ·转 i I 箩 ~ 、 、 I -熟 ’ I ∑ 、 l - { 弋 素群活 未靠活 ≤ f筒萄球茁 }卜 、 .‰、 图7溶菌酶一右旋聚糖复合物对 G一(a—e)与G+(f’g)菌抑菌性 ●:未加溶茵酶或复合物空白培养基;O溶茵酶(50峙/nlL); @:溶茵酶一右旋聚糖复合物(5f)¨g/n1L)㈩ 壳聚糖抑菌谱包括革兰氏阴性菌和真菌,因此壳 聚糖一溶菌酶复合物必然是最具前景抑菌剂之一,这 些复合物在室温下就显示出潜在抑菌性¨¨。如图8所 示,高分子量壳聚糖一溶菌酶复合物抑菌性要明显高 于低分子量壳聚糖一溶菌酶复合物。 ; 一 囊 细 胞 温度(℃) 图8不同温度下多糖复合对溶茵酶抑制E.co//影响 左为高分子量壳聚耱(HMC)复合物;中为低分子量壳聚搪 (LMC)复合物:右为半乳甘露聚糖复合物。◇:溶茵酶;0:HMC, LMC或半乳甘露聚糖;口:溶茵酶一多糖混合物;●:干热10天制 得溶茵酶一多糖复合物【n) 因壳聚糖一溶菌酶复合物具有优良乳化性和溶 解性,尤其是在中性条件下也具有很强抑菌性,可见, 该复合物在抑菌方面具有非常良好前景。因此,壳聚 糖一溶菌酶复合物可被开发成具有优良乳化性和抑 菌性的新型功能性添加剂。 5掩盖蛋白质致敏结构 大豆蛋白是一种致敏性蛋白,其中34kDa蛋白是 产生致敏性的关键蛋白,因此,许多患者无法食用大 豆蛋白,主要是对34kDa蛋白过敏¨耵。 Babiker等n"利用固相ELISA方法对掩盖大豆蛋 白致敏性进行评价,如图9所示,大豆蛋白结合抗体亲 和力被多糖复合而大大降低。虽采用蛋白酶消化和转 谷氨酰胺酶处理大豆蛋白都能降低其致敏性,但多糖 复合方式系最能降低其致敏性“酏。 图9通过复合多糖掩盖大豆蛋白抗原结构 APP:大豆蛋白酸沉淀物;+CT:糜蛋白酶处理APP; +TG:转谷氨酰胺酶处理APP;+GM:半乳甘露聚糖与APP复合 物(16】 综上所述,利用美拉德反应制备蛋白一多糖复合 物比普通商品乳化剂具有更为优良乳化性,热稳定性, 此外,还具有抑菌性。因此,该复合物可用作食品天然 乳化剂和无毒防腐剂;而且,致敏性蛋白一多糖复合物 对降低致敏蛋白引起人体过敏反应也非常有效。 [参考文献] 【1】MarshallJJ,RabinowitzML.Preparationandcharacterizationof dextran-ttypsinconjugate[J].JournalofBiologicalChemistry, 1976,25l:108l—1087. (2】KatoA,MurataK,KobayashikPreparationandcharacterization ofovalbumin-dextranconjugatehavingexcellentemulsifying 8 6 4 2 0 O O 0 O^0。06:酶联免疫法检测值 万方数据万方数据 2007年第12期 粮食与油脂 7 properties[J].JournalofAgriculturalaadFoodChemistry, 1998,36:421--425. 【3】KatoA,KobayashiK.Excellentemulsifyingpropertiesofpro- tein-dextrallconjugates【A].MicroemulsionsandEmulsionsin Foods[C].ACSSymposiumSeries。1991. 【4】NakamuraS,KatoA。KobayashiK.Enhancedantioxidanteffect ofovalbuminduetocovalentbindingofpolysaccharides阴.Jour- llaIofAgriculturalandFoodChemistry,1992a,40:2033—2037. (5】NakarauraS,KatoA,KobayashiICNewantimicrobialcharacter- isticsoflysozyme-dextranconjugate[J].JournalofAgricllltlIraI andFoodChemistry,1991,39:647--650. 【6】NakamuraS,KatoA,KobayashiICBifunctionallysozyme-galac- tomannanconjugatehavingexcellentemulsifyingpropertiesand bacterialeffect[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry, 1992b。40:735--739. 【7】KatoA,MifuruR,MatsudomiN,na1.Functionalcascin-poly- 呲charideconjugatespreparedbycontrolleddryheating[J]. 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[15】BabikerEE,AzakamiH,MatsudomiN,eta1.Effectofpolysac- charideconjugationorlransglutaminasetreatmentOllthealler- genicityandfunctionalpropertiesofsoyprotein[J].Journalof AgriculturalandFoodChemistry。1998,46:866—871. 【163AritaK,BabikerEE,AzakamiH,eta1.E侬斌ofchemicaland geneticattachmentofpolysaccharidestoproteinsontheproduction ofIgGandIgE[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry, 2001,49:2030--2036. ’ 固体酸催化油脂酯交换制备生物柴油研究进展 李会。谢文磊。邵丽。淳宏 (河南工业大学化学化工学院,河南郑州450052) 摘要:生物柴油是一种环境友好、可再生资源,目前最有效制备方法是化学催化酯交换法。该文 综述固体酸催化剂种类及特点,重点讨论固体酸催化剂在油脂酯交换制备生物柴油中应用。 关键词:生物柴油;酯交换;固体酸;催化剂 , ’~ ● ■● ·● - ·■ ‘●■ · ⋯ ·‘●● ■’ t'rogressinblodieselpreparation[romtransesteritication0lOilS andfatscatalyzedbysolidacids LIHlli。XmWen-lei。SHAOLi,CHUNHong (SchoolofChemistryandChemicalEngineering,HenanUniversityofTechnology。 HennanZhengzhou450052。China) ,Abstract:Biodieselisasortofreproducibleenergyoffriendlyenvironment,itsmosteffectivelyprepa- rationmethodischemical—catalyzedtransesterificationpresently.Thevarietiesofsolidacidcatalystsas wellastheircharacteristicsweresummarized.Particularly,theapplicationofsolidacidcatalystsin biodieselpreparationfromtransesterificationofoilsandfatswasdiscussedinthispaper. KeyWords:biodiesel;transesterification;solidacid;catalyst 中图分类号:TE669 文献标识码:A 文章编号:1008--9578(2007)12一0007一04 0前言 随着石化资源逐渐减少及人们对环保意识提高, 亟需寻找一种可持续、可再生新型能源。生物柴油由 于具有可再生性、环境友好性、不含硫和芳香烃化合 物、无毒及对环境无害、可降解性、高十六烷值、良好燃 料性、安全性,便于运输和储存、优良润滑性等诸多优点 收稿日期:2007一10—23 而逐渐成为被广泛接受的石油燃料替代品¨吲。因此, 开发生物柴油具有深远经济效益与社会效益。 目前,生物柴油制备方法主要是化学酯交换法, 即利用植物油或动物脂与短链醇发生酰基转移生成 脂肪酸烷基酯和甘油一种方法(如图l所示)。 酯交换法根据所选用催化剂不同,常可分为碱催 万方数据万方数据 美拉德反应合成蛋白质-多糖复合物及其应用 作者: 庄海宁, 冯涛, ZHUANG Hai-ning, FENG Tao 作者单位: 庄海宁,ZHUANG Hai-ning(江南大学食品学院,江苏无锡,214122), 冯涛,FENG Tao(上海应 用技术学院香料香精技术与工程学院,上海,200235) 刊名: 粮食与油脂 英文刊名: JOURNAL OF CEREALS & OILS 年,卷(期): 2007(12) 被引用次数: 3次 参考文献(16条) 1.Shu Y W;Sahara S;Nakamura S Effects of the length of polysaccharide chains on the functional properties of the Maillard-type lysozyme-polysaccharide conjugate[外文期刊] 1996 2.Babiker E E;Azakami H;Matsudomi N Effect of polysaccharide conjugation or transglutaminase treatment on the allergenicity and functional properties of soy protein[外文期刊] 1998 3.Ogawa T;Tsuji H;Bando N Identification of the soybean allergenic protein gly m Bd 30K,with the soybean seed 34 kDa oilbody-associated protein 1993 4.Tsai G J;Su W H Antibacterial activity of shrimp chitosan against Escherichia coli[外文期刊] 1999 5.Nio N;Motoki M;Takinami K Gelation of casein and soybean globulins by transglutaminase 1985 6.Song Y;Babiker E E;Usui M Emulsifying properties and bactericidal action of chitosan-lysozyme conjugates[外文期刊] 2002(5) 7.Kato A;Minaki K;Kobayashi K Improvement of emulsifying properties of egg white proteins by attachment of polysaccharide through Maillard reaction in a dry state 1993 8.Kato A;Kameyama K;Takagi T Molecular weight determination and compositional analysis of dextran- protein conjugate using low-angle laser light scattering technique combined with high-performance gel chromatography 1992 9.Kato A;Mifuru R;Matsudomi N Functional casein-polysaccharide conjugates prepared by controlled dry heating[外文期刊] 1992 10.Nakamura S;Kato A;Kobayashi K Bifunctional lysozyme-galactomannan conjugate having excellent emulsifying properties and bacterial effect 1992 11.Nakamura S;Kato A;Kobayashi K New antimicrobial characteristics of lysozyme-dextran conjugate 1991 12.Nakamura S;Kato A;Kobayashi K Enhanced antioxidant effect of ovalbumin due to covalent binding of polysaccharides 1992 13.Kato A;Kobayashi K Excellent emulsifying properties of protein-dextran conjugates 1991 14.Kato A;Murata K;Kobayashi K Preparation and characterization of ovalbumin-dextran conjugate having excellent emulsifying properties 1998 15.Arita K;Babiker E E;Azakami H Effect of chemical and genetic attachment of polysaccharides to proteins on the production of Ig G and Ig E 2001 16.Marshall J J;Rabinowitz M L Preparation and characterization of dextran-trypsin conjugate 1976 本文读者也读过(3条) 1. 庄海宁.冯涛.ZHUANG Hai-ning.FENG Tao Maillard反应合成蛋白质-多糖复合物及其应用[期刊]-中国食品 添加剂2007(6) 2. 宋永.LI Chong-wei.马长伟.SONG Yong.LI Chong-wei.MA Chang-wei 温和条件下的美拉德反应对干腌肉品风味 的贡献[期刊论文]-食品工业科技2008,29(7) 3. 许朵霞.许洪高.毛立科.高彦祥.XU Duo-xia.XU Hong-gao.MAO Li-ke.GAO Yan-xiang 蛋白质多糖共价复合物的 研究进展[期刊论文]-食品研究与开发2008,29(11) 引证文献(3条) 1.刘伯业.陈复生.姚永志.何乐.高艳秀 改性大豆分离蛋白/淀粉降解材料研究[期刊论文]-塑料科技 2011(7) 2.周永生.周文娟 美拉德反应及其对食品加工过程的影响[期刊论文]-安徽农业科学 2010(27) 3.陈复生.宫保文.刘伯业.何乐 大豆分离蛋白/淀粉可生物降解材料的性能研究[期刊论文]-塑料科技 2010(12) 本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_lsyyz200712002.aspx
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