CN110122876A - 一种麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种麦醇溶蛋白‑壳聚糖凝聚物的制备方法，该方法包括以下步骤：将小麦醇溶蛋白溶解到醇溶液中；配制壳聚糖乙酸溶液；将小麦醇溶蛋白醇溶液倒入壳聚糖乙酸溶液中进行均质，两种溶液的体积比为1:7，旋转蒸发醇溶液，离心，取上清液；调节上清液的pH值为7.0，将所得溶液与油脂混合后剪切乳化，得到麦醇溶蛋白‑壳聚糖凝聚物。本发明的麦醇溶蛋白‑壳聚糖凝聚物提高了稳定性、亲脂能力和蛋白负载率，交叉应力、弹性模量和黏性模量也都有所提升，大大扩展了应用范围和效果。
Description
技术领域
本发明属于蛋白质-多糖复合物领域，特别涉及一种麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物(coacervate)的制备方法，在未来可用于食物营养物质的包埋。
背景技术
蛋白质和多糖相互作用最早是在研究硫酸酯多糖于血浆脂蛋白的相互作用时发现的。
近年来，许多团队都一直致力于蛋白质多糖相互作用的生物学意义及工业应用潜力的研究。但是已报道的无论动物蛋白还是植物蛋白都是亲水性蛋白与亲水性多糖之间的相互作用。截至目前，疏水性蛋白和亲水性多糖的相互作用的系统研究及工业应用潜力很少被探讨。
醇溶性疏水蛋白质(以麦醇溶蛋白为例)可通过反溶剂方法形成水相稳定的纳米级颗粒状聚集体，从而提高其在水中的溶解性和稳定性。然而，利用水相的麦醇溶蛋白纳米颗粒与水溶性的多糖(以壳聚糖为例)发生相互作用，进而形成可溶性复合物(solublecomplex)和凝聚物(coacervate)的研究却一直未被报道，而且这种复合凝聚物对于乳液的稳定作用也未有报道。
中国专利申请CN 106578335A公开了一种高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液及制备方法，该方法包括以下步骤：将小麦醇溶蛋白溶解到醇溶液中；配制壳聚糖乙酸溶液；将小麦醇溶蛋白醇溶液倒入壳聚糖乙酸溶液中进行均质，旋转蒸发，调节所得溶液pH值为4.0-6.0，将所得溶液与油脂混合后剪切乳化，得到稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白乳液。
上述专利主要强调的是麦醇溶蛋白和壳聚糖在不同条件下对pickering乳液的稳定作用，强调的是pickering乳液的制备，如油相体积比、有无壳聚糖等。且在改变不同条件时，始终调节pH值为5.0，并没有进一步详细地探讨在不同pH值下对Pickering乳液稳定性的影响。并没有详细研究什么pH值会对乳液的稳定性起到最优的效果。
上述专利中，pH值为5.0时蛋白并没有完全吸附在界面上，蛋白的负载率和流变性能都未能达到最优。
发明内容
为了克服现有的麦醇溶蛋白-壳聚糖可溶性复合物其稳定性、蛋白负载率和流变性能都未达到最优的技术缺陷，本发明的首要目的在于提供一种麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物(coacervate)的制备方法。
本发明的另一目的在于提供由上述方法制得的麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物，该凝聚物提高了稳定性、亲脂能力和蛋白负载率，交叉应力、弹性模量和黏性模量也都有所提升，大大扩展了应用范围和效果。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将小麦醇溶蛋白溶解到醇溶液中；配制壳聚糖乙酸溶液；
(2)将小麦醇溶蛋白醇溶液倒入壳聚糖乙酸溶液中进行均质，两种溶液的体积比为1:7，旋转蒸发醇溶液，离心，取上清液；
(3)调节上清液的pH值为7.0，将所得溶液与油脂混合后剪切乳化，得到麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物；
步骤(1)中，所述的醇溶液优选乙醇溶液，特别优选75％(v/v)的乙醇溶液；
步骤(2)中，所述小麦醇溶蛋白醇溶液的浓度优选2％(w/v)，所述壳聚糖乙酸溶液的浓度优选0.1％(w/v)；
步骤(3)所述的油脂为玉米油、花生油或大豆油；
步骤(3)所述的剪切乳化，是转速10kr/min剪切乳化2min。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)跟之前报道发不同，本发明报道的是疏水蛋白和亲水多糖的相互作用，特别是制备得到了麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物(coacervate)。
(2)本发明的麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物提高了稳定性、亲脂能力和蛋白负载率，交叉应力、弹性模量和黏性模量也都有所提升，大大扩展了应用范围和效果。
附图说明
图1是不同pH值的条件下麦醇溶蛋白-壳聚糖形成的复合颗粒的粒径和PDI图。
图2是不同pH值的条件下麦醇溶蛋白-壳聚糖形成的复合颗粒的zeta电位图。
图3是不同pH值的条件下麦醇溶蛋白-壳聚糖形成的复合颗粒的微观形貌图；其中，(a)pH值3.0，(b)pH值5.0，(c)pH值7.0。
图4是不同pH值的条件下麦醇溶蛋白-壳聚糖形成的复合颗粒的三项接触角图。
图5是不同pH值的条件下麦醇溶蛋白-壳聚糖形成的复合颗粒稳定油的状态图。
图6是不同pH值的条件下麦醇溶蛋白-壳聚糖形成的复合颗粒对油的包封率和蛋白的负载率的图。
图7是不同pH值条件下麦醇溶蛋白-壳聚糖复合粒子稳定的Pickering乳液流变学频率和应力扫描图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物(coacervate)的制备，包括以下步骤：
(1)麦醇溶蛋白溶液(Gliadin)的配制：称取一定量的Gliadin样品，溶于75％(v/v)的乙醇溶液中，在室温下使用磁力搅拌器中速搅拌，使其充分溶解，配置浓度为2％(w/v)的Gliadin储备液，冷藏保存。
(2)壳聚糖(CS)溶液的配置：称取一定质量的CS，溶于1％(w/v)的乙酸中，并在室温下使用磁力搅拌器中速搅拌15min后放入冰箱冷藏过夜，以促进CS水化，配置浓度为0.1％(w/v)的CS储备液，冷藏保存。
(3)混合两种储备液：取10ml Gliadin溶液，置于磁力搅拌器上搅拌(常温，中速)，然后快速(2-3S)倒入70ml 1％乙酸溶液，共同搅拌(1min)后通过数字旋转蒸发器(55℃，85rpm，12min)除去颗粒分散体中的乙醇，在通过离心去除不稳定的颗粒，取上清液。
(4)在室温条件下，取一份10ml的上清液，调节溶液pH值为7.0，添加50％(v/v)的玉米油，混合后用FT-200-SH数显高速弥散匀浆机高速剪切，10kr/min，共2min，制备得到麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物(coacervate)稳定的乳液。
对比例1
麦醇溶蛋白-壳聚糖可溶性复合物的制备，包括以下步骤：
步骤(1)-(3)同实施例；
(4)在室温条件下，调节上清液pH值为3.0、以及取一份未加壳聚糖(CS)的溶液调节pH值3.0进行对比。在pH值3.0的上清液中添加50％(v/v)的玉米油，混合后用FT-200-SH数显高速弥散匀浆机高速剪切，10kr/min，共2min，制备得到麦醇溶蛋白-壳聚糖可溶性复合物稳定的乳液。
对比例2
麦醇溶蛋白-壳聚糖可溶性复合物的制备，包括以下步骤：
步骤(1)-(3)同实施例；
(4)在室温条件下，调节上清液pH值为5.0，添加50％(v/v)的玉米油，混合后用FT-200-SH数显高速弥散匀浆机高速剪切，10kr/min，共2min，制备得到麦醇溶蛋白-壳聚糖可溶性复合物稳定的乳液。
采用Malvern Nanozetasizer ZS90测定麦醇溶蛋白-壳聚糖可溶性复合物和凝聚物的zeta电位、粒径和多分散性(PdI)。
采用杨氏拉普拉斯方程拟合液滴的轮廓，观察麦醇溶蛋白-壳聚糖可溶性复合物和凝聚物的三相接触角。
采用JSM-7001F型场发射电子扫描显微镜观察麦醇溶蛋白-壳聚糖可溶性复合物和凝聚物的微观形貌。
根据公式测定麦醇溶蛋白-壳聚糖可溶性复合物和凝聚物稳定的乳液的界面附着蛋白率及其油滴包埋率。
采用MCR92流变仪测量测量Pickering乳液的黏弹特性。在25℃进行了振幅扫描(应力＝0～100Pa,频率＝0.5Hz)和频率扫描(0.1～100Hz,应力＝1Pa)等一系列实验。
从图1可以看出，以麦醇溶蛋白颗粒(GNPs)为对照样，pH值的变化能够影响麦醇溶蛋白-壳聚糖复合物(GCNPs)粒径的大小，随着pH值的增大，粒径逐渐变大，相对于pH值5.0的蛋白颗粒，当pH值为7.0时，颗粒粒径增大，更利于颗粒的聚集，从而更加有利于乳液的界面稳定。
由图2可知，这主要是由于麦醇溶蛋白与壳聚糖之间通过改变电荷密度而增加它们静电间的相互作用。GCNPs在pH值3.0和pH值5.0形成了可溶性的复合物，其中pH值5.0时可溶性复合物的均一性更高(Pdi值低)。在pH值7.0时形成了凝聚物。
从图3可以证明麦醇溶蛋白-壳聚糖可溶性复合物和凝聚物的微观形貌。
由图4可以看到三相接触角θ在pH值为3.0时只有37.88±2.33°，这意味着界面吸附能力比较弱，而在pH值为5.0和7.0时分别为82.74±3.56°、96.32±2.18°，可见相对于pH值5.0，当pH值为7.0时，GCNPs的亲脂能力更强。
从图5可以看出麦醇溶蛋白-壳聚糖可溶性复合物和凝聚物稳定的乳液(GCNPsE)表现出了不同的稳定性。对照样麦醇溶蛋白稳定的乳液(GNPsE)出现了明显的油水分离现象，同样，GCNPsE在pH值3.0时也出现了少量的油水分离现象，这一现象与图6的界面蛋白含量和油脂包封效率数据相对应，说明在此条件下乳液相对稳定性较差，且当pH为7.0时蛋白的负载率明显高于pH值5.0的蛋白负载率。GCNPsE在pH值5.0和7.0时均未见油相分离，且肉眼可见这些乳剂呈现凝胶状。
图6界面蛋白含量和油脂包封效率结果反映了通过麦醇溶蛋白-壳聚糖的相互作用所形成的可溶性复合物和凝聚物，使其稳定的植物油的能力得到提升。
图7A中可以看出，随着pH值的提高，G’和G”持续增加，这一现象被认为与油水界面颗粒积累的增加有关。随着pH值的增加，交界处的应力值明显增大。在pH值3.0时，GCNPsE的交叉应力值约为1Pa，pH值5.0时为4Pa，但在pH值7.0时达到了25Pa左右。与pH值较低的GCNPsE相比，pH值为7.0时GCNPsE弹性最大。从图7B中可以看出在同一频率下弹性模量是大于黏性模量，随pH值的增加，pickering乳液的G’也显著增加，且pH值为7.0时的弹性模量和黏性模量都明显高于pH值5.0的。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将小麦醇溶蛋白溶解到醇溶液中；配制壳聚糖乙酸溶液；
(2)将小麦醇溶蛋白醇溶液倒入壳聚糖乙酸溶液中进行均质，两种溶液的体积比为1:7，旋转蒸发醇溶液，离心，取上清液；
(3)调节上清液的pH值为7.0，将所得溶液与油脂混合后剪切乳化，得到麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的醇溶液为乙醇溶液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的醇溶液为75％(v/v)的乙醇溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述小麦醇溶蛋白醇溶液的浓度为2％(w/v)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述壳聚糖乙酸溶液的浓度为0.1％(w/v)。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的油脂为玉米油、花生油或大豆油。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的剪切乳化，是转速10kr/min剪切乳化2min。
8.一种麦醇溶蛋白-壳聚糖凝聚物，其特征在于：是由权利要求1-7任一项所述的方法制得。
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| CN113303426A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-27 | 广州大学 | 一种可调控色彩的皮克林乳液及其制备方法和应用 |
| CN113455647A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-01 | 大连工业大学 | 一种小麦醇溶蛋白/海藻酸丙二醇酯Pickering乳液的制备方法和应用 |
| CN114557440A (zh) * | 2022-02-15 | 2022-05-31 | 江南大学 | 一种玉米醇溶蛋白-甘草酸-壳聚糖稳定的Pickering乳液凝胶及其制备方法 |
| CN115054575A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-16 | 河北大学 | 负载白藜芦醇的肌原纤维蛋白-壳聚糖稳定的Pickering乳液及其制备方法 |
| CN115715588A (zh) * | 2022-07-27 | 2023-02-28 | 中国农业大学 | 一种大麦醇溶蛋白-壳聚糖高内相Pickering乳液的制备方法及应用 |
-
2019
- 2019-05-31 CN CN201910468195.5A patent/CN110122876A/zh not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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