糖基化反应改善花生分离蛋白乳化性质的研究文献综述
2020-06-02 19:51:11
文 献 综 述
从现代营养学和国际食品业的发展潮流看,植物蛋白将成为 21 世纪促进人类健康的主流食品。在我国,人民的温饱问题虽然已经得到解决,但我国居民的优质蛋白质摄入与发达国家差距较大,这严重制约了我国居民人口身体素质的提高【1】。因此,开发植物蛋白系列食品符合我国国情和长期发展站略。 花生分离蛋白由于具有较高的营养价值及较低的价格,在食品工业中广泛的应用【2】花生分离蛋白的乳化性在相关的食品加工过程中具有重要作用【3】,然而,花生分离蛋白的乳化性与动物源性蛋白质如酪蛋白、肌纤维蛋白和蛋清蛋白等相比,仍然存在着较大的差距【4】。为了提高花生分离蛋白的乳化性,继而拓宽其应用范围,常采用改性的方法。蛋白质改性常用的方法有物理改性;化学改性和酶法改性。其中糖基化反应是食品加工和保藏过程中的一种常见反应【5】。通过糖基化反应制备蛋白质和糖的衍生物,发现蛋白质的糖基化衍生物的功能特性能够得到有效的提高【6】。
Maillard 反应是氨基化合物和还原糖之间的反应,他是法国著名科学家 L. C Maillard 于 1912 年发现的。Maillard 反应广泛存在于食品加工和食品储藏过程中,是食品香味产生的重要来源之一【7】。糖基化改性是化学改性的一种类型【9】,是蛋白质的ε一氨基酸与多羟基化合物,如单糖或低聚糖在弱碱性环境中发生美拉德反应,生成糖基化蛋白。糖基化蛋白在功能特性上比原蛋白有很大的改变。
研究表明,早期的糖基化反应产物在乳化性、起泡性、溶解性、热稳定性等特性上都有不同程度的提高。后期的糖基化反应产物在抗氧化、抗癌症等特性上有较明显的改善。蛋白质是具有两亲结构的有乳化能力的生物大分子,作为一种符合要求的天然食品添加剂有着广泛的应用领域。但一般来说,由于大分子吸附的特点,蛋白质的表面活性远远低于小分子乳化剂,即乳化能力远远低于小分子乳化剂,而且蛋白质的乳化性能对体系环境变化非常敏感。提高蛋白质的乳化能力、乳化稳定性以及适用范围一直是食品科学领域的一个研究重点。
大量的实验结果说明,蛋白质一糖共价复合物以共价键结合,体系温度、离子强度的改变对这种结合没有太大的影响,复合物能在高离子强度较高及较低 pH 值、高温条件下保持较高的稳定性,并具有理想的乳化稳定性【10】。
实验还证明,复合物的乳化性能不仅远远高于原来的蛋白质,而且高于小分子乳化剂。Kato 发现卵清蛋白一葡聚糖共价复合物能在高离子强度和高温条件下仍具有理想的乳化活性和乳化稳定性【11】。并且,合成的复合物的乳化性能高于小分子乳化剂。在高温情况下仍能保持很好的稳定性,这样就保证了乳化体系在杀菌和其它高温处理过程中不被破坏。
蛋白质的溶解度与其乳化性质存在着正相关,一般来讲不溶解的蛋白质对乳化性的形成无影响,因此蛋白质溶解性能的改善将有利于蛋白质的乳化性能提高【12】。 研究发现,多糖与蛋白质通过糖基化反应形成的共价复合物,由于多糖链的引入,多羟基的亲水特性可使得整个分子的溶解性能显著提高。实验表明,在 60℃ 79%的相对湿度条件下,随着反应时间的延长,部分水解的面筋蛋白一麦芽糊精复合物的溶解度逐渐增加,而且反应 3 周后的复合物在 pH2-12 的范围内始终保持良好的溶解性【13】。
大豆分离蛋白一葡萄糖通过糖基化反应,也极大地改善了蛋白的乳化性【14】。随着干热保存时间的延长,糖基化大豆分离蛋白的乳化活性先上升后降低。糖基化大豆分离蛋白在pH3-9范围内乳化活性较高,约是大豆分离蛋白的两倍。糖基化大豆分离蛋白在酸性和高盐浓度体系中皆显示很好的乳化特性。
Nakamura【15】等人合成的溶菌酶一葡聚糖的共价复合物也具有很好的乳化特性,并且提高了溶菌酶的抗菌范围。同时还发现,蛋白质一多糖共价复合物的乳化性能与多糖的链长以及蛋白质分子上结合的多糖分子数有关。具有理想乳化性能的蛋白质一多糖复合物,应有足够的多糖结合以提高复合物的溶解度和提供空间位阻,同时应保持复合物中蛋白质分子侧链具有一定的疏水性,以便复合物能快速且紧密地吸附在油/水界面上。
N. Diftis等【16】人合成的大豆蛋白一梭甲基纤维素的共价复合物,也极大地改善了大豆蛋白的乳化性。并且发现多糖链长会影响复合物的热稳定性。当蛋白分子上共价结合的多糖链长超过一定的范围,蛋白质受热展开时,长链多糖的位阻效应就会阻止展开的蛋白分子聚集,从而使得复合物在高温下保持较好的乳化性能。多糖链太短,位阻效应就不明显,也就不能有效地提高复合物的热稳定性。大豆分离蛋白一葡聚糖共价复合物也表现出很好的乳化特性【17】,还发现蛋白质一多糖共价复合物中两种大分子以共价键结合,体系温度、pH值、离子强度的改变对这种结合没有太大的影响。因此,复合物能在高离子强度、较高及较低pH值、高温条件下保持较高的稳定性,并具有理想的乳化活性和乳化稳定性,这就为蛋白在食品中的应用提供了必要条件。