CN105475608A - 挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法、产品及应用 - Google Patents
挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法、产品及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于高分子蛋白改性技术领域，具体涉及一种挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法、产品及应用。本发明先将以玉米醇溶蛋白进行挤压膨化预处理后将产物加入到KCL-NaOH缓冲溶液中，再按一定配比加入单糖或多糖，在超声条件下反应，离心冷冻透析，最后真空冷冻干燥得到产品。本发明采用挤压技术对玉米醇溶蛋白进行预处理，使其反应基团暴露，易于糖基化反应，利于糖接枝，联合超声技术加速其蛋白质-糖接枝反应。该方法能高效提高玉米醇溶蛋白接枝度并改善其溶解度，乳化性及其乳化稳定性等功能性质。
Description
技术领域
本发明属于高分子蛋白改性技术领域，具体涉及一种挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法、产品及应用。
背景技术
以玉米为原料进行深加工的企业中，如生产淀粉、淀粉糖、有机酸、氨基酸等产品的工厂，都会产生大量的下脚料，在这些下脚料中，大约可以分离出占原料质量5-6％的玉米蛋白粉，这类玉米蛋白粉的蛋白质含量在60％左右。过去一般均作低价值动物饲料蛋白出售，造成了蛋白资源的浪费，附加值低。
玉米醇溶蛋白(zein)是玉米蛋白粉中的主要蛋白质，具有独特的氨基酸组成，其分子中不仅存在着大量的疏水性氨基酸，同时还含有较多的含硫氨基酸，但缺乏能带电的酸性、碱性和极性基团氨基酸，因此玉米醇溶蛋白具有独特的溶解性，它不溶于水，这限制了其在食品中的应用。为了提高其溶解性及其他功能性质，国内外学者在探究玉米醇溶蛋白方面作了大量工作，主要是化学改性，包括磷酸化、酰化、去酰胺改性等和酶改性，但是化学改性可能会造成二次污染，酶改性成本较高。
糖基化改性是基于蛋白质分子中氨基酸侧链的自由氨基和糖分子还原末端的羰基之间的羰氨反应—美拉德反应，不需要任何化学试剂作为催化剂，仅加热就可使该反应自发地进行。主要应用于大豆蛋白、米蛋白、乳清蛋白、酪蛋白等，但目前尚未见糖基化在玉米醇溶蛋白中的应用实例。从目前所报道的文献来看，蛋白质与糖进行接枝改性的方法主要有干热法与湿热法两种，但是这两种方法的反应时间较长，特别是干法反应，少则数十小时，多则几天甚至几周，不利于应用，且取代度低；湿热法增加了蛋白与糖的碰撞几率，比干热法缩短了时间，但主要用于小分子糖的反应。鉴于以上问题，需要改进糖基化方法以获得较高接枝度，较短的反应时间，同时可以进行工业化应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法、产品及应用，对玉米醇溶蛋白进行挤压膨化预处理，使其原先封闭在分子内的一些反应氨基酸残基暴露在外，易于糖基化反应，利于糖接枝，联合超声技术加速其蛋白质-糖接枝反应，改变玉米醇溶蛋白的性质。
本发明是这样实现的，根据本发明的一个方面，提供了一种挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法，包括如下步骤：
1)将玉米醇溶蛋白与蒸馏水混合均匀，利用挤压膨化机对玉米醇溶蛋白进行挤压膨化处理，得到膨化产物后烘干粉碎过筛；
2)将步骤1)中得到的玉米醇溶蛋白用KCL-NaOH缓冲溶液配制成蛋白浓度2-10mg/mL的蛋白质溶液，室温下搅拌25-35min；
3)向步骤2)中的蛋白质溶液中加入单糖或多糖，搅拌均匀，将混合液放在超声波细胞粉碎机里进行超声，辅助糖基化反应；
4)糖基化反应完成后，将混合液冰浴至室温，离心得上清液，于4℃冰箱中透析，再经真空冷冻干燥制得糖基化玉米醇溶蛋白。
进一步地，上述方法步骤1)中所述的挤压膨化机对所述玉米醇溶蛋白处理时螺杆转速为60-180r/min，套筒温度为60-100℃，物料与蒸馏水混合后含水率为15-27％。
进一步地，上述方法步骤2)中KCL-NaOH缓冲溶液的pH为12-12.5。
进一步地，上述方法步骤3)中向蛋白质溶液中加入葡萄糖进行糖基化反应。
进一步地，上述方法步骤3)中向蛋白质溶液中加入麦芽糊精进行糖基化反应。
进一步地，上述方法步骤3)中制备的所述混合液中玉米醇溶蛋白与糖的质量比为1:0.5-3，加入糖后搅拌时间为20-25min。
进一步地，上述方法步骤3)中超声条件为：温度55-75℃、时间30-60min、超声功率120-200W。
进一步地，上述方法步骤4)中透析时间为24-48h。
根据本发明的另外一个方面，还提供了利用上述方法制备的糖基化玉米醇溶蛋白。
本发明还提供了利用上述方法制备的糖基化玉米醇溶蛋白在生物、医药领域的应用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、首次应用挤压技术联合超声技术实现蛋白与糖接枝反应，不仅加快了接枝反应速度，而且减少了类黑色素的积累；
2、首次对玉米醇溶蛋白采用糖接枝技术，改善了玉米醇溶蛋白溶解度、乳化性及乳化稳定性等功能性质，不仅实现了废物利用，更加拓展了玉米醇溶蛋白在医药、生物等领域的应用。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
玉米醇溶蛋白与糖的接枝改性是基于蛋白质分子中氨基酸侧链的自由氨基和糖分子还原末端的羰基之间的羰氨反应，也称褐变反应。为了提高玉米醇溶蛋白的溶解性，可对其进行接枝改性，为了加快反应速率、提高接枝度，本发明利用挤压-超声联用的方法制备糖基化玉米醇溶蛋白。
实施例1
1)将玉米醇溶蛋白与蒸馏水混合均匀，利用挤压膨化机对玉米醇溶蛋白进行挤压膨化处理，挤压膨化机螺杆转速为60r/min，套筒温度为60℃，物料含水率为15％，得到膨化产物后40℃下烘干2h，采用高速万能粉碎机粉碎后过80目筛；
2)将步骤1)中得到的玉米醇溶蛋白用pH12的KCL-NaOH缓冲溶液配制成蛋白浓度2mg/mL的蛋白质溶液，室温下搅拌25min；
3)向步骤2)中的蛋白质溶液中按质量比1:0.5加入葡萄糖，搅拌20min，将混合液放在超声波细胞粉碎机里进行超声辅助糖基化反应，超声条件：温度55℃、时间30min、超声功率120W；
4)糖基化反应完成后，将混合液冰浴至室温，离心得上清液，于4℃冰箱中用透析袋透析24h，再经真空冷冻干燥制得糖基化玉米醇溶蛋白。
实施例2
1)将玉米醇溶蛋白与蒸馏水混合均匀，利用挤压膨化机对玉米醇溶蛋白进行挤压膨化处理，挤压膨化机螺杆转速为120r/min，套筒温度为80℃，物料含水率为21％，得到膨化产物后40℃下烘干2h，采用高速万能粉碎机粉碎后过80目筛；
2)将步骤1)中得到的玉米醇溶蛋白用pH12.2的KCL-NaOH缓冲溶液配制成蛋白浓度6mg/mL的蛋白质溶液，室温下搅拌30min；
3)向步骤2)中的蛋白质溶液中按质量比1:2加入葡萄糖，搅拌22min，将混合液放在超声波细胞粉碎机里进行超声辅助糖基化反应，超声条件：温度65℃、时间45min、超声功率160W；
4)糖基化反应完成后，将混合液冰浴至室温，离心得上清液，于4℃冰箱中用透析袋透析36h，再经真空冷冻干燥制得糖基化玉米醇溶蛋白。
实施例3
1)将玉米醇溶蛋白与蒸馏水混合均匀，利用挤压膨化机对玉米醇溶蛋白进行挤压膨化处理，挤压膨化机螺杆转速为180r/min，套筒温度为100℃，物料含水率为27％，得到膨化产物后40℃下烘干2h、采用高速万能粉碎机粉碎后过80目筛；
2)将步骤1)中得到的玉米醇溶蛋白用pH12.5的KCL-NaOH缓冲溶液配制成蛋白浓度10mg/mL的蛋白质溶液，室温下搅拌35min；
3)向步骤2)中的蛋白质溶液中按质量比1:3加入麦芽糊精，搅拌25min，将混合液放在超声波细胞粉碎机里进行超声辅助糖基化反应，超声条件：温度75℃、时间60min、超声功率200W；
4)糖基化反应完成后，将混合液冰浴至室温，离心得上清液，于4℃冰箱中用透析袋透析48h，再经真空冷冻干燥制得糖基化玉米醇溶蛋白。
检测实施例1、2、3中得到的糖基化玉米醇溶蛋白的接枝度(邻苯二甲醛方法计算自由氨基含量)、褐变程度(接枝产物在420nm下有吸收峰)、溶解度(双缩脲法)、乳化性和乳化稳定性，与原样玉米醇溶蛋白进行比较，结果如下表所示：
通过上表可以看出，挤压-超声联用技术可以促进接枝反应，并且超声30-60min内有效提高了玉米醇溶蛋白的接枝度，改善了玉米醇溶蛋白的溶解性和乳化性。
Claims (10)
1.挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将玉米醇溶蛋白与蒸馏水混合均匀，利用挤压膨化机对玉米醇溶蛋白进行挤压膨化处理，得到膨化产物后烘干粉碎过筛；
2)将步骤1)中得到的玉米醇溶蛋白用KCL-NaOH缓冲溶液配制成蛋白浓度2-10mg/mL的蛋白质溶液，室温下搅拌25-35min；
3)向步骤2)中的蛋白质溶液中加入单糖或多糖，搅拌均匀，将混合液放在超声波细胞粉碎机里进行超声，辅助糖基化反应；
4)糖基化反应完成后，将混合液冰浴至室温，离心得上清液，于4℃冰箱中透析，再经真空冷冻干燥制得糖基化玉米醇溶蛋白。
2.根据权利要求1所述的挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法，其特征在于，步骤1)中所述的挤压膨化机对所述玉米醇溶蛋白处理时螺杆转速为60-180r/min，套筒温度为60-100℃，物料与蒸馏水混合后含水率为15-27％。
3.根据权利要求1所述的挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法，其特征在于，步骤2)中KCL-NaOH缓冲溶液的pH为12-12.5。
4.根据权利要求1所述的挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法，其特征在于，步骤3)中向蛋白质溶液中加入葡萄糖进行糖基化反应。
5.根据权利要求1所述的挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法，其特征在于，步骤3)中向蛋白质溶液中加入麦芽糊精进行糖基化反应。
6.根据权利要求1所述的挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法，其特征在于，步骤3)中制备的所述混合液中玉米醇溶蛋白与糖的质量比为1:0.5-3，加入糖后搅拌时间为20-25min。
7.根据权利要求1所述的挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法，其特征在于，步骤3)中超声条件为：温度55-75℃、时间30-60min、超声功率120-200W。
8.根据权利要求1所述的挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法，其特征在于，步骤4)中透析时间为24-48h。
9.根据权利要求1-8任一所述的挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法制得的糖基化玉米醇溶蛋白。
10.根据权利要求1-8任一所述的挤压-超声联用制备糖基化玉米醇溶蛋白的方法制得的糖基化玉米醇溶蛋白在生物、医药领域的应用。
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