CN115251362B - 一种玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玉米蛋白‑大豆多糖接枝偶联物及其制备方法和应用，属于疏水性植物蛋白改性技术领域。本发明首先将玉米蛋白与大豆多糖按比例均匀混合，加水后将水分含量控制在15~35%，在60~90℃、60~90%相对湿度条件下反应2~8h，即可。本发明具有反应条件温和、环保经济、副产物少的优点，克服了美拉德传统干法制备反应周期较长的不足，工艺简单，能够实现快速连续化生产。依此方法制备的玉米蛋白‑大豆多糖偶联物可作为安全高效食品乳化剂应用于食品工业中，且该接枝偶联物还可用作疏水性功能性营养因子/药物包埋与缓释的基材，具有工业化和规模化的潜在应用价值。

Description

一种玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于疏水性植物蛋白改性技术领域，尤其涉及一种基于玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物及其制备方法和应用。
背景技术
许多益于人体健康的生物活性成分一般是疏水性成分，如类胡萝卜素、脂肪酸、亲脂性维生素和一些酚类化合物。为了提高这些疏水性组分的生物利用度、稳定性和溶解度，已经设计了各种输送系统。其中基于乳液的递送系统是生物活性化合物的理想递送系统，已在食品工业中得到成熟应用。作为乳液配方中最重要的成分之一，乳化剂不仅可以稳定乳液，还可以决定最终产品的功能属性。食品工业中最常用的乳化剂类型包括小分子表面活性剂(small molecular weight surfactants，SMWS)、大分子聚合物(如蛋白质、多糖)、磷脂类等，SMWS可以降低油水二相界面张力，快速吸附到分散相液滴表面形成高度稳定的乳液。在实际使用中为确保乳液的稳定性，SMWS需要维持在相对较高的使用水平，而过量的表面活性剂可能会影响肠道微生物群的组成并引起代谢综合征，从而对人类健康和环境生物构成潜在风险，同时日益增长食品清洁标签的消费需求，也使得SMWS在日益追求天然绿色、营养健康的现代食品工业中的应用大大受限。因此食品产业在持续地寻求天然乳化剂来取代合成小分子表面活性剂。
玉米蛋白是玉米的主要贮藏蛋白，是从玉米的胚乳中提取的醇溶性蛋白，因具有无毒和生物相容的特点，被美国食品和药物管理局视为安全(GRAS)的食品配料。玉米蛋白具有高比例的非极性疏水性氨基酸残基，包括谷氨酰胺、亮氨酸、脯氨酸和丙氨酸，其组成使得玉米蛋白不溶于水，且玉米蛋白分子表面性质和溶剂行为也使其产品的胶体稳定性、乳化性、发泡性等性能不佳，限制了玉米蛋白在食品工业中的实际应用。
可溶性大豆多糖(SSPS)是一种低粘度的亲水多糖，来源于大豆加工的副产物豆渣。SSPS由短链半乳糖醛酸和长链聚鼠李糖半乳糖醛酸为主链，以聚半乳糖和聚阿拉伯糖为侧链，与果胶相比SSPS的主链较短，侧链较长，呈高度分支状的刚性球形结构，另外，还有一部分疏水性蛋白与SSPS共价相连，因而使SSPS具有良好的耐酸、耐盐、耐热性，同时SSPS具有一定的乳化性，但其结构中缺乏疏水区域导致与油相相互作用的倾向较低，从而降低了其在乳液中的稳定性。
近年来，由食品蛋白质与多糖相互作用产生的新型乳化剂受到广泛关注。使用蛋白质多糖美拉德共聚物作为乳化剂的研究首先由Kato(Kato，Sasaki，Furuta等，1990)通过美拉德反应(maillard reaction，MR)发起的，大量科学研究证明通过美拉德反应使蛋白质与多糖缀合生成蛋白-多糖接枝偶联物在各种蛋白化学改性中效果是显著的。MR是发生在蛋白质/肽的氨基和还原糖的羰基之间，在此基础上通过缩合、重排形成糖基胺重排产物即有两亲性蛋白质-多糖偶联物，蛋白-多糖接枝偶联物可通过蛋白质的疏水区域牢固地锚定在油-水界面上，形成粘弹性层，而多糖区域可以提供强大的空间位阻屏障以防止液滴的絮凝和聚结(Chuah，2014和Dickinson，2003)。
作为美拉德反应的常规制备方法，干加热和湿加热方法均可获得美拉德偶联产物。干加热法于1990年首次应用于获得卵清蛋白-葡聚糖偶联物，而蛋白质与多糖在水溶液中的湿法偶联反应自2008年以来一直受到关注(Zhu，2008)。干热法是指蛋白质和多糖水溶液以一定的质量比混合，冷冻干燥获得蛋白与多糖均匀混合物后，在适当的条件进行糖基化反应，包括时间，温度和相对湿度，相对湿度是通过将饱和盐水溶液置于密封干燥器中进行控制。蛋白质和多糖的类型是干加热方法中涉及的最重要影响因素(Jiménez，2005)。干加热法具有无额外反应底物、易于控制反应条件、无有毒有害产物、偶联物接枝度高等优点，但反应时间较长(数天或数周)，对于工业化生产是不切实际的；湿法反应是在水性介质中进行美拉德反应的方法，它使蛋白质与多糖之间的接触最大化，虽有反应周期短、褐变程度可控的优点，但蛋白质易受热发生变性与聚集，且在实际研究中多用于单糖、二糖或低聚糖和蛋白质的反应，因而干法和湿法在实现工业化生产均有一定的局限性。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的第一个目的是提供一种反应周期较短的半干法来制备玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物；
本发明的第二个目的是提供前述制备方法制备得到的玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物；
本发明的第三个目的是提供前述玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物的应用。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
第一方面，本发明首先保护一种玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物的制备方法，包括如下步骤：首先将玉米蛋白与大豆多糖按比例均匀混合，加水后将水分含量控制在15～35％，在60～90℃、60～90％相对湿度条件下反应2～8h，即可。
本发明采用半干法进行反应，即通过调节反应体系中水分含量、使得蛋白与多糖在保持固体粉末形态的同时，尽可能提高蛋白质糖基化反应所需的水分活性，相比干法而言，可缩短反应时间，提高反应效率，与湿法相比，可避免高温反应带来蛋白质变性的风险和反应废水的产生，具有实际工业化生产的可行性。
作为本申请的优选技术方案，所述玉米蛋白与大豆多糖质量比为5:1～1:5，如可采用5:1，4:1，3:1，2:1，1:1，1:2，1:3，1:4，1:5等。
优选地，所述玉米蛋白与大豆多糖的质量比为1：1。
优选地，所使用大豆多糖的Mw约为5kD～100kD。
玉米蛋白与大豆多糖可直接使用，也可干燥后再使用。
为精确控制水分含量，玉米蛋白和大豆多糖可在使用前分别干燥再混合，也可以混合后再干燥；干燥方式不特别限制，如采用冷冻干燥、低温真空干燥等都可以，干燥条件根据实际情况进行调整，如可采用-80℃冷冻干燥约48～60h，冻干粉末过80目筛网密封常温贮存待反应用。
优选地，所述的反应体系的pH值为8～12，用食品级氢氧化钠调节，所述反应体系的pH值可为8，9，10，11，12等。
更有—优选的，反应体系的pH值为10。
作为本申请的优选技术方案，反应结束后将反应混合物在40℃的真空干燥箱中干燥2小时，过80目筛网后即得乳化性能优良的玉米蛋白基天然乳化剂。
第二方面，本发明还保护前文所述的制备方法制备得到的玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物。
本发明得到的玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物呈淡黄色干燥粉末，水分含量低于8％。
第三方面，本发明还保护前文所述的玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物作为乳化剂的作用。
本发明获得的乳化剂，与单一的玉米蛋白和未反应的玉米蛋白-大豆多糖混合物相比，均具有更高乳化性及乳化稳定性；当反应条件为水分含量25％，pH10，相对湿度79％，80℃反应8h制备的ZSC-8h的乳化活性(EAI)约为42.7m2/g，乳化稳定性(ESI)为71.2min，较普通干加热法制备的玉米蛋白-大豆多糖偶联物提高了约1.5倍，ESI提高了约1.4倍，玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物溶解度提高了约1.6倍。
本发明获得的乳化剂可在植物蛋白饮料、功能性饮料、乳制品、冰淇淋、蛋黄酱和冷冻调理食品中应用。
有益效果
本发明与现有的技术相比，具有的有益效果是：
(1)本发明在半干法的特定反应环境下，在玉米蛋白表面引入了大量多羟基的大豆多糖分子，导致玉米蛋白部分肽链展开，其肽链中疏水基团的暴露增加了对油相的亲和力，同时亲水性大豆多糖部分延伸到水相中，通过空间位阻和/或静电排斥防止液滴聚集，因而玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物具有良好乳化性，。
(2)本发明提供的制备方法，一方面丰富了天然乳化剂的品种，另一方面也改善Zein的溶解性，拓宽了疏水性植物蛋白的应用途径，为疏水性植物蛋白质改性提供了新思路。
(3)本发明所用原料玉米蛋白与大豆多糖，均属于粮油加工副产品，具有来源广泛、价格低廉的优势。
(4)本发明所涉及的新型玉米蛋白基乳化剂制备方法，反应过程安全环保，没有添加有毒有害化学物质，也无有毒有害物质或不可控中间产物生成，制备工艺简单，反应条件温和。
附图说明
图1为实施例1制备的玉米蛋白及玉米蛋白-大豆多糖偶联产物(ZSC-4h)的傅里叶红外光谱图1A和内源荧光光谱图1B。
图2为实施例2制备的玉米蛋白-大豆多糖偶联产物溶解性数据趋势图。
图3为实施例3制备的玉米蛋白-大豆多糖偶联产物(SDM-pH8、SDM-pH10、SDM-pH12)褐变指数A420nm和蛋白溶解性数据趋势图。
图4为实施例3制备的玉米蛋白-大豆多糖偶联产物(SDM-pH8、SDM-pH10、SDM-pH12)乳化活性(EAI)和乳化稳定性(EAI)数据趋势图。
图5为实施例4制备的不同水分含量偶联产物褐变指数A420nm和蛋白溶解性数据趋势图。
图6为实施例5制备的玉米蛋白-大豆多糖偶联产物(ZSC-8h)与葵花籽油在不同油相体积比的条件下所形成的乳液(O/W)表观图，以及上述样品在85℃加热30min后样品乳液的表观图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明的具体实施进一步说明，但本发明的实施方式不限如此。
将玉米蛋白(Zein)和大豆多糖(SSPS)(5:1～1:5，w/w)用超纯水制备质量比1：10(w/v)混合溶液，磁力搅拌速度400r/min约2h，-80℃冷冻干燥约48～60h，获得混合物干粉，用pH8～12(食品级NaOH)的纯净水调节反应体系混合干粉的水分含量为15～35％，将其置于温度80℃，相对湿度79％(饱和KBr溶液)的密闭干燥器条件下下进行反应2～8h，反应结束后，将反应物在40℃的真空干燥箱中干燥2小时，过80目筛网后即得玉米蛋白基天然乳液稳定剂。
本发明充分利用作为提取玉米淀粉的副产物--玉米蛋白，添加了耐酸、耐热的水溶性膳食纤维大豆多糖，在半干法的特定反应环境下，玉米蛋白表面引入了大量多羟基的大豆多糖分子，导致玉米蛋白部分肽链展开，其肽链中疏水基团的暴露增加了对油相的亲和力，同时亲水性大豆多糖部分延伸到水相中，通过空间位阻和/或静电排斥防止液滴聚集，因而玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物具有良好乳化性，该发明提供的玉米蛋白基乳化剂的制备方法，一方面丰富了天然乳化剂的品种，另一方面也改善Zein的溶解性，拓宽了疏水性植物蛋白的应用途径，提高其经济价值，具有良好的市场应用前景。
实施例1
将玉米蛋白(Zein)和大豆多糖(SSPS)(1:1，w/w)用超纯水制备质量比1：10(w/v)混合溶液，磁力搅拌速度400r/min约2h，-80℃冷冻干燥约48～60h，获得混合物干粉，用pH8(食品级NaOH)的纯净水调节反应体系混合干粉的水分含量为20％，将其置于温度80℃，相对湿度79％(饱和KBr溶液)的密闭干燥器条件下下进行反应4h，反应结束后，将反应物在40℃的真空干燥箱中干燥2小时，过80目筛网后即得玉米蛋白基天然乳液稳定剂。
本实施例考察了玉米蛋白与大豆多糖在反应体系水分含量约为20％条件下反应4h下获得玉米蛋白-大豆多糖糖基化偶联产物(ZSC-4h)。对ZSC-4h产物进行傅立叶红外光谱分析和荧光光谱分析，红外光谱分析方采用KBr压片法，扫描范围设定为4000-400cm-1；荧光分析是将样品溶解在80％(v/v)乙醇中，样品浓度为2mg/mL，激发波长280nm，发射波长290-450nm，测定结果如图1的(A)和(B)。从红外图谱可知，约在1080cm-1附近有新的吸收峰出现，可能是美拉德反应产生了席夫碱，另外在1650cm-1、1517cm-1等处的吸收峰强度有明显变化，这说明大豆多糖与蛋白形成共价偶联物；从荧光图谱中可知，玉米蛋白经糖基化修饰后蛋白质构象发生变化，荧光强度的增加是由于美拉德反应的中间产物---具有荧光性小分子物质(如咪唑、吡咯、吡喃，糠醛等)积累导致的。
实施例2
将玉米蛋白与大豆多糖分别按5:1、3:1、1:1、1:3、1:5的质量比例混合，用超纯水配成1：10(w/v)溶液，在室温下磁力搅拌2～4h，搅拌速度为400r/min，-80℃冷冻干燥约48～60h，获得混合物干粉。用pH9的蒸馏水(食品级NaOH)调节反应体系水分含量至20％，并将其置于温度80℃，相对温度79％(饱和KBr溶液)密闭干燥器条件下反应2h，反应结束后将反应物在40℃的真空干燥箱中干燥2小时，过80目筛网后即得玉米蛋白基天然乳液稳定剂。
本实施例考察了玉米蛋白和大豆多糖在不同质量比的条件下通过半干法制备的糖基化玉米蛋白偶联产物的溶解性和反应褐变指数。
将实施例2制备的偶联产物溶解于质量浓度为0.1％的SDS溶液中，配成固形物浓度为2mg/mL(w/v)的溶液，磁力搅拌30min，8000r/min离心15min取上清液，以0.1％的SDS缓冲溶液作空白样,在420nm下测定其吸光值A420,数值可表示偶联产物的褐变强度，另外采用Lowry法测定糖基化玉米蛋白偶联产物中可溶性蛋白含量，测试结果如图2所示。
由图2知，不同的玉米蛋白与大豆多糖质量比糖基化产物溶解度与褐变指数有明显差异，1:5时蛋白溶解性最高，可能是SPSS比例的增加，在拥挤的大分子环境可以有效地增加蛋白质与多糖之间的接触概率，从而促进偶联产物的形成；但1：5较1：1而言溶解度增长幅度并不显著，大豆多糖量增加了4倍，因而不具备成本效益优势，优选玉米蛋白与大豆多糖质量比1：1。
实施例3
将玉米蛋白(Zein)和大豆多糖(SSPS)(1:1，w/w)用超纯水制备质量比1：10(w/v)混合溶液，在室温下磁力搅拌2～4h，搅拌速度为400r/min，-80℃冷冻干燥约48～60h，获得混合物干粉。分别用pH8、pH10、pH12的蒸馏水(食品级NaOH)调节反应体系水分含量至25％，并将其置于温度80℃，相对湿度79％(饱和KBr溶液)的密闭干燥器条件下反应4h、8h，反应结束后将反应物在40℃的真空干燥箱中干燥2小时，过80目筛网后即得相对应的玉米蛋白基天然乳液稳定剂。
(1)本发明首先对实施例3制备的糖基化玉米蛋白偶联产物(SDM-pH8、SDM-pH10和SDM-pH12)的褐变程度和蛋白溶解性进行测试(方法同实施例2)。
由图3知与干加热法相比，在反应体系水分含量时25％时，随着pH的升高，可获得具有较高共轭溶解度，推测在碱性条件下更易使Zein肽链展开，提高糖基化反应速率从而间接增加蛋白溶解度，但pH为12褐变指数A420会明显上升，可能是高的pH条件下，部分美拉德中间产物凝聚生成类黑色素，导致体系整体产物颜色严重的褐变，这也会影响糖基化玉米蛋白偶联产物作为乳化剂时制备的乳液色泽，这不是我们想要的研究结果。
(2)本实施例继续考察了在不同pH值条件下半干法制备的糖基化玉米蛋白偶联产物(SDM-pH8、SDM-pH10和SDM-pH12)的乳化性能。
根据赵城彬的浊度法略加改动：准确称量玉米蛋白糖基化产物0.5g溶于20mL0.1mol/L的磷酸盐缓冲液(pH 7.0)中，磁力搅拌1h以充分溶解，取15mL的蛋白溶液与5mL的大豆油混合，12000r/min下高速均质乳化1min后从测试管底部取50μL样品，用0.1％(w/v)SDS溶液稀释100倍，在0min和10min时用紫外分光光度仪在500nm处测定样品的吸光度，以0.1％SDS溶液作为空白。同时测定未反应玉米蛋白-大豆多糖(ZS-Mix)、干加热法反应8h(Dry-heating Methods,DM)和半干法制备的不同pH值条件下制备样品(Semi Dry-heatingMethods,SDM,SDM-pH8、SDM-pH10、SDM-pH12)的EAI和ESI，乳化活性与乳化稳定性测试结果见图4。
由图4知与未反应玉米蛋白-大豆多糖混合物和普通的干加热法相比，在反应体系水分含量时25％时，pH 8、pH 10和pH 12的糖基化玉米蛋白偶联产物的EAI和ESI均有显著的提高，推测在碱性条件下更易使Zein肽链展开，提高糖基化反应速率，大豆多糖与Zein的共价结合可增加空间位阻或可快速迁移和吸附在水/油界面上从而提高乳化性能，较普通干热法(DM)，SDM-pH10的EAI达到42.75m2g-1，较DM增加152％；ESI最高71.2min，较DM增大144.7％。因此半加热法可显著提高糖基化玉米蛋白偶联产物的乳化效果。
实施例4
将玉米蛋白(Zein)和大豆多糖(SSPS)(1:1，w/w)用超纯水制备质量比1：10(w/v)混合溶液，在室温下磁力搅拌2～4h，搅拌速度为400r/min，-80℃冷冻干燥约48～60h，获得混合物干粉。用pH 10的蒸馏水(食品级NaOH)分别调节反应体系水分含量为15％、20％、25％、30％、35％，并将其置于温度80℃，相对湿度79％(饱和KBr溶液)的密闭干燥器条件下反应4h，反应结束后将反应物在40℃的真空干燥箱中干燥2小时，过80目筛网后即得相对应的玉米蛋白基天然乳液稳定剂。
本发明对实施例3制备的糖基化玉米蛋白偶联产物的褐变程度和蛋白溶解性进行测试。测定褐变指数和蛋白溶解性的方法参照实施例2，测试结果见图5。
溶解性是蛋白质最重要的特性之一，强烈影响其乳化、发泡等特性。由图5知，随着水分含量的增加，糖基化玉米蛋白偶联产物的溶解度大致呈现先升后降的趋势，但均明显比干加热法获得的溶解度高，推测增加反应体系的水分活性也可提高MR反应速率，尤其是反应体系水分含量约为25％时，溶解度约为22.84％，是同条件下干法糖基化的1.7倍左右。
实施例5
将玉米蛋白(Zein)和大豆多糖(SSPS)(1:1，w/w)用超纯水制备质量比1：10(w/v)混合溶液，在室温下磁力搅拌2～4h，搅拌速度为400r/min，-80℃冷冻干燥约48～60h，获得混合物干粉。用pH10的蒸馏水(食品级NaOH)调节反应体系水分含量至25％，并将其置于温度80℃，相对湿度79％(饱和KBr溶液)的密闭干燥器条件下反应8h，反应结束后将反应物在40℃的真空干燥箱中干燥2小时，过80目筛网后即得玉米蛋白基天然乳液稳定剂。
本实施例考察了玉米蛋白与大豆多糖在反应体系水分含量约为25％条件下反应8h下获得玉米蛋白-大豆多糖糖基化偶联物(ZSC-8h)的乳液稳定性。实施方法如下：用超纯水稀释样品至10mg/mL，磁力中速搅拌15min后，4000r/min离心15min去除未反应的玉米蛋白，取上清液7mL，加入3mL的葵花籽油(油相比例ψ为0.3)，在12000r/min高速分散2min，将乳液置于规格为15mL的透明PET瓶中静置24h后观察乳液外观，同理制得ψ为0.5的乳液。按上述同样操作获得纯玉米蛋白(Zein)、未反应的玉米蛋白与大豆多糖混合物(ZS-Mix)样品乳液表观图；同时乳液在85℃加热30min静置24h后，获得加热后Zein、ZS-Mix及不同油相比例的ZSC-8h乳液表观图，如图6。
MR促使蛋白与多糖的共价的交联的同时，使得蛋白质肽链展开，其内部结构中所含的疏水基团暴露在分子表面，增加了偶联物的亲脂性；另外，蛋白质结构中引入亲水基团的多糖链赋予Zein的亲水性，因而在图6所示，ZSC稳定的O/W乳液在ψ为0.3和0.5均很稳定，未发生油水分离现象，高温处理(例如85℃持续30min)依然保持稳定状态，证实了玉米蛋白-大豆多糖糖基化偶联产物具有良好乳化性。
对照例1
将玉米蛋白(Zein)和大豆多糖(SSPS)(1:1，w/w)用超纯水制备质量比1：10(w/v)混合溶液，在室温下磁力搅拌2～4h，搅拌速度为400r/min，-80℃冷冻干燥约48～60h，获得混合物干粉。用pH10的蒸馏水(食品级NaOH)将反应体系水分含量至40％，并将其置于温度80℃，相对湿度79％(饱和KBr溶液)的环境下进行美拉德反应，由于反应体系水分含量较高且大豆多糖吸湿的缘由，反应初期体系混合物受热出现聚集结块现象，反应4h后在上述同样的干燥条件下，蛋白-多糖混合物板结为块状，蛋白变性较严重，仅能获得少许粉末状产品，实际生产不能选择该反应条件。
对照例2
将玉米蛋白(Zein)和罗望子胶(1:1，w/w)用超纯水制备质量比1：10(w/v)混合混液，磁力搅拌速度400r/min约2h，-80℃冷冻干燥约48～60h，制得混合物干粉，用pH 10(食品级NaOH))的纯净水调节反应体系混合干粉的水分含量为25％后，将其置于温度80℃，相对湿度79％(饱和KBr溶液)的环境下进行美拉德反应4h，反应结束后将反应物在40℃的真空干燥箱温干燥2小时，过80目筛网后即得玉米蛋白-阿拉伯胶偶联产物共天然乳液稳定剂，该反应条件下EAI为12.1m2g-1，ESI为23.7min，同样反应条件下玉米蛋白-大豆多糖偶联产物的EAI为28.5m2g-1，ESI为43.6min，明显后者乳化性能更好。
从实施例的制备方法可以看到，本实施例不涉及任何有毒有害的原料和试剂，各试剂用量均符合GB 2760-2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》；反应过程中无有毒有害的副产物产生，加工过程无大型设备使用，便于连续化生产。
需要说明的是，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型的实施例，这些都应当视为属于本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先将玉米蛋白与大豆多糖按比例均匀混合，加水后将水分含量控制在15~35%，在60~90 ℃、60~90%相对湿度条件下反应2~8h，即可；
其中，所述玉米蛋白与大豆多糖质量比为5:1~1:5；
所使用大豆多糖的Mw为5kD～100kD；
玉米蛋白和大豆多糖采用-80℃冷冻干燥48～60h，冻干粉末过80目筛网密封常温贮存待反应用；
反应体系的pH值为8～12，用食品级氢氧化钠调节。
2.根据权利要求1所述的玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物的制备方法，其特征在于，所述玉米蛋白与大豆多糖的质量比为1：1。
3.根据权利要求1所述的玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物的制备方法，其特征在于，反应体系的pH值为10。
4.根据权利要求1所述的玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物的制备方法，其特征在于，反应结束后将反应混合物在40℃的真空干燥箱中干燥2小时。
5.权利要求1-4任一所述的玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物的制备方法制备得到的玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物。
6.权利要求5所述的玉米蛋白-大豆多糖接枝偶联物作为乳化剂的应用。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012084624A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Dsm Ip Assets B.V. Compositions of fat-soluble active ingredients containing plant protein-soy polysaccharide complexes
CN106418466A (zh) * 2016-10-12 2017-02-22 钟术光 分散性能改善的食品
CN107136297A (zh) * 2017-07-05 2017-09-08 华中农业大学 一种基于葡聚糖与大豆蛋白耦联的糖接枝蛋白的制备方法
CN110353275A (zh) * 2019-07-04 2019-10-22 江苏大学 一种超声辅助制备大豆分离蛋白-香菇多糖接枝物的方法
CN110367517A (zh) * 2019-08-26 2019-10-25 西南大学 一种酪蛋白-大豆多糖交联产物及其制备方法与应用
AU2020102954A4 (en) * 2020-10-22 2020-12-24 Northeast Agricultural University A method for improving the antioxidant activity of porcine plasma protein hydrolysates by applying reducing sugar graft coupling technology
CN113951498A (zh) * 2021-11-29 2022-01-21 武汉轻工大学 耐酸、耐盐的糖基化蛋白-米糠多糖乳化剂及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8603566B2 (en) * 2007-12-20 2013-12-10 University Of Massachusetts Cross-linked biopolymers, related compounds and methods of use
CN102524637A (zh) * 2010-12-23 2012-07-04 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 包含植物蛋白-大豆多糖复合物的脂溶性活性成分的组合物

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012084624A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Dsm Ip Assets B.V. Compositions of fat-soluble active ingredients containing plant protein-soy polysaccharide complexes
CN106418466A (zh) * 2016-10-12 2017-02-22 钟术光 分散性能改善的食品
CN107136297A (zh) * 2017-07-05 2017-09-08 华中农业大学 一种基于葡聚糖与大豆蛋白耦联的糖接枝蛋白的制备方法
CN110353275A (zh) * 2019-07-04 2019-10-22 江苏大学 一种超声辅助制备大豆分离蛋白-香菇多糖接枝物的方法
CN110367517A (zh) * 2019-08-26 2019-10-25 西南大学 一种酪蛋白-大豆多糖交联产物及其制备方法与应用
AU2020102954A4 (en) * 2020-10-22 2020-12-24 Northeast Agricultural University A method for improving the antioxidant activity of porcine plasma protein hydrolysates by applying reducing sugar graft coupling technology
CN113951498A (zh) * 2021-11-29 2022-01-21 武汉轻工大学 耐酸、耐盐的糖基化蛋白-米糠多糖乳化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Effects of alkali treatment and subsequent acidic extraction on the properties of soybean soluble polysaccharides;XiaoHui Xiong et al;《Food and Bioproducts Processing》(第94期);第239-247页 *

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