CN111588023B - 一种玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合的方法 - Google Patents
一种玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合的方法，先分别调节玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液与溶菌酶纤维的水溶液各自的pH，之后再将玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液与溶菌酶纤维的水溶液混合，利用反溶剂法制备玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维复合物。采用本发明方法所获得的二元复合物具有更高的复合效率，即更多的玉米醇溶蛋白球状颗粒吸附在溶菌酶纤维上。该方法简单可控，无需引入其他组分，通过分子间作用力即可提高醇溶蛋白与溶菌酶纤维的复合效率。
Description
技术领域
本发明属于蛋白复合物制备技术领域，尤其是涉及一种玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合的方法。
背景技术
玉米醇溶蛋白是从玉米淀粉中提取的一种天然植物蛋白质，具有非致敏性、独特的自组装特性和良好的生物相容性，是公认为安全的食品级原料。玉米醇溶蛋白可溶于55%-90%（v/v）的乙醇水溶液中，故可通过反溶剂法制备玉米醇溶蛋白胶体颗粒。反溶剂法，又称为液-液分散法或相分离，常用于制备玉米醇溶蛋白纳米颗粒，其原理是将玉米醇溶蛋白乙醇水溶液（70%-80%，v/v）逐滴加入搅拌着的去离子水中，该过程使乙醇浓度降低，结合分子组装特性，分子发生聚集形成颗粒。
然而，单一玉米醇溶蛋白在暴露于酸、碱、金属离子和高温条件下时，容易发生沉淀。因此，玉米醇溶蛋白常常与其他组分（如溶菌酶纤维）复合以提高稳定性。专利CN110973641A公开了一种串珠状生物大分子复合物及其制备方法，该生物大分子复合物由醇溶性植物蛋白(玉米醇溶蛋白)和水溶性动物蛋白纤维(溶菌酶纤维)组成。将玉米醇溶蛋白溶于乙醇水溶液中，将溶菌酶溶于去离子水后在一定温度的水浴中加热一定时间得到溶菌酶纤维溶液，然后将含玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液按照一定的体积比反溶至溶菌酶纤维溶液中，通过控制玉米醇溶蛋白与溶菌酶的浓度、两者复合比例及体系pH值，调节分子内和分子间疏水作用和静电作用，使球形玉米醇溶蛋白颗粒与丝状溶菌酶纤维生成串珠状的生物大分子复合物。
然而，如何将更多的玉米醇溶蛋白颗粒吸附在溶菌酶纤维上，即如何进一步提高玉米醇溶蛋白球状颗粒在溶菌酶纤维上的复合效率，仍亟待解决。
发明内容
本发明的目的就是为了提高玉米醇溶蛋白球状颗粒在溶菌酶纤维上的复合效率，而提供一种玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合的方法，通过改变反溶剂过程中pH调节与复合顺序，来提高玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合的方法，先分别调节玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液与溶菌酶纤维的水溶液各自的pH，之后再将玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液与溶菌酶纤维的水溶液混合，利用反溶剂法制备玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维复合物。
优选地，玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液与溶菌酶纤维的水溶液各自的pH调节至2.0~8.0，优选为4.0。
一种玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合的方法，具体方法为：
将玉米醇溶蛋白溶于乙醇水溶液，制备玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液，并调节体系pH为2.0~8.0；
将溶菌酶纤维溶于水中，制备溶菌酶纤维水溶液，并调节体系pH为2.0~8.0；
将玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液和溶菌酶纤维的水溶液按反溶剂法复合，即得到玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维二元复合物分散液。
优选地，所述乙醇水溶液中乙醇浓度为55~90%（v/v）。
优选地，所述玉米醇溶蛋白在玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液中的浓度为0.01~10.0%（w/v）。
优选地，所述溶菌酶在溶菌酶纤维的水溶液中浓度为0.05~2.0（w/v）%。
优选地，所述玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液和溶菌酶纤维的水溶液的体积比例为20:1~1:5。
优选地，得到玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维二元复合物分散液通过真空冷冻干燥制得玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维复合物；所述真空冷冻干燥的条件为：预冷时间8~12h，预冷温度为-60 ~-80°C，冷冻干燥时间为48~72 h，真空度为10~40 pa。所制备的玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维复合物，玉米醇溶蛋白球形颗粒不同程度的吸附在溶菌酶淀粉样纤维上。
优选地，所述溶菌酶纤维的制备方法为：在室温下，将溶菌酶2.0% (w/v)溶于水溶液中，待充分溶解后，加热70～90℃，并温和的搅拌24小时。
溶菌酶纤维可在低温、强酸条件下水解自组装成淀粉样纤维。因其较高的等电点（10.0-11.0），不仅可在常用食品体系中（pH 4.0-7.0）保持稳定，还保留其强大的抗菌活性。将玉米醇溶蛋白颗粒吸附在溶菌酶纤维上，利用醇溶性植物蛋白和溶菌酶纤维之间的复合协同作用，可在室温条件下形成凝胶，成为新一代功能性食品配料应用于食品工业，丰富现有食品配料品种。本发明方法结合醇溶性蛋白与水溶性淀粉样纤维各自的优势，得到的二元复合物可显著提高对生物活性物质的包埋率。
本发明通过调控pH调节和复合顺序，即pH调节发生在反溶剂之前，有较多玉米醇溶蛋白颗粒吸附在溶菌酶纤维上，提高玉米醇溶蛋白球状颗粒在溶菌酶纤维上的复合效率。
申请人认为，玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维二元复合物形成可能的机理图如附图4。玉米醇溶蛋白分子具有很强的自组装特性，溶菌酶纤维在远离等电点的酸性条件下，经过高温伴有温和的搅拌会解折叠并自组装成淀粉样原纤维。在原液中，溶菌酶纤维水溶液和玉米醇溶蛋白乙醇水溶液都带正电。在未调pH时，反溶剂过程中所形成的玉米醇溶蛋白颗粒均匀分布在体系内。当pH调至4.0时，溶菌酶纤维提供静电和空间斥力，以防止玉米醇溶蛋白的聚集。同时，溶菌酶原纤维带电荷减少，有利于玉米醇溶蛋白吸附在溶菌酶纤维的表面。因此，该条件下形成的较少醇溶蛋白颗粒吸附在溶菌酶纤维表面的结构主要是受静电相互作用驱使。而当pH调节发生在反溶剂之前时，由于玉米醇溶蛋白纳米颗粒在接近等电点的pH处发生聚集，而此时体系pH仍然远离溶菌酶等电点，因此溶菌酶纤维仍保持分散状态。在此条件下，较多醇溶蛋白颗粒吸附在溶菌酶纤维表面的结构主要受疏水相互作用驱动，静电作用相对较弱。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
1、本发明将玉米醇溶蛋白（质量分数0.05~0.8（w/v）%之间）按体积比为1:4的比例反溶剂到溶菌酶纤维（质量分数0.1（w/v）%）中，即可得到均一、稳定的胶体分散液（如图1）。
2、本发明的原子力显微镜结果表明，pH调节发生在反溶剂法之后的二元复物中，玉米醇溶蛋白的颗粒独立分散在溶菌酶纤维上，而pH调节发生在反溶剂之前的二元复合物中，玉米醇溶蛋白本身发生聚集，因此同样比例复合下，会有较多的玉米醇溶蛋白颗粒吸附在溶菌酶纤维上（如图2）。
3、本发明的透射电镜图证实，同样复合比例下，与pH调节发生在反溶剂之前相比，pH调节发生在反溶剂之后可获得更多的玉米醇溶蛋白颗粒吸附在溶菌酶纤维上（如图3）。
4、在同样的条件下，仅通过改变pH调节与反溶剂发生过程的顺序，无需添加其他组分或者步骤，即可提高玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维的复合效率。
因此，本发明不仅为醇溶性蛋白与水溶性淀粉样纤维相互作用引入新体系，还为反溶剂过程提供优化思路，同时为复合醇溶蛋白复合物在生物活性物质可控释放的应用上奠定基础。
附图说明
图1为玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维二元复合物分散液外观图；
图2为玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维二元复合物原子力显微镜图；
图3为玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维二元复合物透射电镜图；
图4 为玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维二元复合物形成可能的机理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
以下实施例中，玉米醇溶蛋白购买自Sigma，CAS号：9010-66-6；溶菌酶购买自Sigma，CAS号：12671-19-1。
实施例1
玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维二元复合物分散液
将不同质量分数0.05~0.8（w/v）% 的玉米醇溶蛋白溶于乙醇水溶液中，通过反溶剂法与制备好的质量分数0.1（w/v）% 溶菌酶纤维复合，即可得到均一、稳定的胶体颗粒分散液，如图1所示，随着玉米醇溶蛋白浓度的增加，溶液逐渐由澄清透明转变至乳黄色胶体状态，其中8：1、4：1、2：1、1：1、1：2分别表示溶菌酶纤维与玉米醇溶蛋白复合后质量比。
实施例2
不同pH调节和复合方式对玉米醇溶蛋白和溶菌酶纤维二元复合物的影响
将单一玉米醇溶蛋白（0.2%，w/v）pH调至4.0，单一溶菌酶纤维（0.1%，w/v）pH调至4.0，然后将玉米醇溶蛋白反溶剂到溶菌酶纤维中，此即pH调节发生在反溶剂法前的玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维二元复合物，玉米醇溶蛋白球状颗粒以聚集体的形式吸附在溶菌酶纤维上。
将单一玉米醇溶蛋白（0.2%，w/v）反溶剂到溶菌酶纤维（0.1%，w/v）中，将混合物pH调成4.0，即pH调节发生在反溶剂法后的玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维二元复合物，玉米醇溶蛋白球状颗粒以分散的形式吸附在溶菌酶纤维上。
实施例3
玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维二元复合物的原子力显微镜分析以及透射电镜分析
如图2所示，pH调节发生在反溶剂法前的玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维二元复合物，玉米醇溶蛋白球状颗粒以聚集体的形式吸附在溶菌酶纤维上。pH调节发生在反溶剂法后的玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维二元复合物，玉米醇溶蛋白球状颗粒以分散的形式吸附在溶菌酶纤维上。
如图3，投射电镜结果证实，与pH调节发生在反溶剂法后相比，pH调节发生在反溶剂法前形成的二元复合物中，有更多的玉米醇溶蛋白颗粒吸附在溶菌酶纤维表面。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合的方法，其特征在于，该方法包括：
将玉米醇溶蛋白溶于乙醇水溶液，制备玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液，并调节体系pH为4.0；所述乙醇水溶液中乙醇浓度为55~90%（v/v）；所述玉米醇溶蛋白在玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液中的浓度为0.01~10.0%（w/v）；
将溶菌酶纤维溶于水中，制备溶菌酶纤维水溶液，并调节体系pH为4.0；
将玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液和溶菌酶纤维的水溶液按反溶剂法复合，即得到玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维二元复合物分散液；
其中，所述溶菌酶在溶菌酶纤维的水溶液中浓度为0.05~2.0（w/v）%；所述玉米醇溶蛋白的乙醇水溶液和溶菌酶纤维的水溶液的体积比例为20:1~1:5。
2.根据权利要求1所述的一种玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合的方法，其特征在于，得到玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维二元复合物分散液通过真空冷冻干燥制得玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维复合物；
所述真空冷冻干燥的条件为：预冷时间8~12h，预冷温度为-60 ~-80°C，冷冻干燥时间为48~72 h，真空度为10~40 pa。
3.根据权利要求2所述的一种玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合的方法，其特征在于，所制备的玉米醇溶蛋白/溶菌酶纤维复合物，玉米醇溶蛋白球形颗粒不同程度的吸附在溶菌酶淀粉样纤维上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种玉米醇溶蛋白与溶菌酶纤维复合的方法，其特征在于，所述溶菌酶纤维的制备方法为：在室温下，将溶菌酶2.0% (w/v)溶于水溶液中，待充分溶解后，加热70～90℃，并温和的搅拌24小时。
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| CN110973641A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-10 | 上海交通大学 | 一种串珠状生物大分子复合物及其制备方法 |
-
2020
- 2020-06-11 CN CN202010531058.4A patent/CN111588023B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0383428A2 (en) * | 1989-02-15 | 1990-08-22 | Wm. Wrigley Jr. Company | Method of producing an aqueous zein solution |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 玉米醇溶蛋白作为纳米运载体的研究进展;喻祥龙等;《天然产物研究与开发》(第08期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111588023A (zh) | 2020-08-28 |
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