基于大分子拥挤环境下Maillard反应的蛋白-多糖纳米凝胶的制备
【技术领域】
[0001]本发明属于功能性食品加工技术领域，具体涉及一种基于大分子拥挤环境下Mai I Iard反应的蛋白-多糖纳米凝胶的制备。
【背景技术】
[0002]Maillard反应作为蛋白质化学改性的一种绿色方法，常被用于食品工业中以改善蛋白质的功能特性。Mai I Iard反应，又称羰氨反应，是指还原糖的羰基和蛋白质的氨基之间发生缩合与聚合的反应，属于非酶促褐变。通过自发的Maillard反应可以使亲水性的多糖与蛋白发生共价结合，形成两亲性的蛋白质-多糖共价复合物，从而改善蛋白的乳化性、凝胶特性、抗氧化性等功能特性。Mai I Iard反应分为干热反应与湿热反应两种，两者各有优劣。目前对Maillard反应的研究基本停留在接枝效果较好的干热阶段，但由于干热反应的反应时间长(通常为几天至几周)、褐变程度难以控制，因此不具吸引力；而随后被应用的Maillard湿热反应则能较好解决以上问题，其反应时间较短、褐变程度可控，可以使反应控制在Mai I Iard反应初级阶段，但接枝度较低。
[0003]近年来，蛋白质纳米粒子的制备及应用逐渐受到科研人员的关注，其独特的表面效应与尺寸效应等具有无可比拟的优势。但单独的蛋白质纳米粒子容易发生聚集，且具有明显的PH敏感性，因此不利于实际生产与应用。有研究通过蛋白与其他高分子有机物结合形成两亲性嵌段共聚物，进一步自组装形成纳米粒子，但高分子聚合形成的纳米粒子具有较高的细胞毒性，同样也不利于工业的生产与应用。
【发明内容】
[0004]为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种基于大分子拥挤环境下Mai I Iard反应的蛋白-多糖纳米凝胶的制备方法。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的基于大分子拥挤环境下Mai 11ard反应的蛋白-多糖纳米凝胶。
[0006]本发明的再一目的在于提供上述基于大分子拥挤环境下Maillard反应的蛋白-多糖纳米凝胶在功能性食品添加剂中的应用。
[0007]本发明目的通过以下技术方案实现:
[0008]一种基于大分子拥挤环境下Maillard反应的蛋白-多糖纳米凝胶的制备方法，包括以下制备步骤:
[0009](I)将蛋白和多糖溶于去离子水中，搅拌均勾，调节pH6.8?7，于4°C冰箱过夜充分水化；
[0010](2)将步骤(I)的溶液置于60°C?95°C温度下搅拌反应6?48h，反应产物经干燥成粉末，得到Mai I Iard反应产物；
[0011](3)将Mai I Iard反应产物溶于水中得到溶液，调节pH至蛋白等电点，在80?95°C温度下加热处理5?60min，冷却后得到蛋白-多糖纳米凝胶。
[0012]优选地，所述的蛋白包括大豆蛋白、豌豆蛋白、芸豆蛋白和乳清蛋白中的至少一种。
[0013]优选地，所述的多糖包括大豆多糖、葡聚糖中的至少一种。
[0014]优选地，所述蛋白和多糖的质量比为1:(I?3);所述蛋白溶于去离子水中的浓度为50?100g/L。
[0015]优选地，步骤(I)中所述搅拌的时间为2?6h。
[0016]优选地，步骤(2)中所述的干燥是指冷冻干燥或喷雾干燥。
[0017]优选地，步骤⑶中所述溶液的浓度为0.1?10mg/mL。
[0018]一种基于大分子拥挤环境下Maillard反应的蛋白-多糖纳米凝胶，通过以上方法制备得到。
[0019]上述基于大分子拥挤环境下Maillard反应的蛋白-多糖纳米凝胶作为生物活性物质的运载体或功能性食品配料的应用。
[0020]本发明的原理为:
[0021]本发明把生命科学领域中的“大分子拥挤”效应运用到液相体系的Maillard反应中，把多糖作为拥挤试剂，发挥其立体效应以降低蛋白变性与聚集程度，使反应朝蛋白与多糖共价结合的反应进行，从而提高两者的接枝程度。
[0022]本发明通过大分子拥挤环境下Maillard的湿热反应制备具有两亲性的蛋白质-多糖共价复合物，进一步在水溶液中自组装形成稳定的蛋白质-多糖纳米凝胶。与高分子合成的纳米粒子相比，本发明的纳米凝胶不仅具有优异的尺寸效应和高度的稳定性，而且具有较低的细胞毒性，并容易被降解。目前，有少量研究基于Maillard干热反应制备纳米粒子，但利用大分子拥挤环境下Maillard湿热反应与自组装反应制备纳米粒子的研究尚未发现。本发明基于大分子拥挤环境下液相的Maillard反应制备蛋白-多糖纳米凝胶，亲水性的多糖通过Mail Iard反应接枝到蛋白上，制得具有两亲性的蛋白-多糖共价复合物，在加热的条件下，所制备的共价复合物自组装形成以亲水性的多糖为壳、疏水性的蛋白为核的纳米凝胶。在加热过程中，蛋白发生变性，疏水基团暴露在蛋白表面，在疏水聚集作用力的驱动下，蛋白有聚集沉淀的倾向，但通过共价接枝到蛋白的多糖由于空间位阻效应阻止蛋白沉淀，并进一步形成具有核壳结构的纳米凝胶。此外，在加热过程中，蛋白发生凝胶化，使得纳米凝胶内壳具有一定的空间网络结构，又由于蛋白疏水基团的暴露，使纳米凝胶内核形成多个疏水空腔。因此，疏水性物质可在疏水聚集作用的驱动下被纳米凝胶包裹并进行运输。
[0023]本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果:
[0024](I)本发明利用Maillard湿热反应产物进一步自组装得到的凝胶具有核壳结构，尺寸小，稳定性优越，不仅可用于生物活性物质的运载，而且有望成为新功能性食品的配料；
[0025](2)本发明的基于大分子拥挤环境下液相体系的Maillard反应的蛋白-多糖纳米凝胶稳定性好，在长期储存、PH改变、冻干复溶及稀释的条件下粒径变化不大；
[0026](3)本发明利用具有生物相容性的大分子进行制备，过程中不添加有毒试剂，方法操作简易、成本低、环境友好、绿色环保。
【附图说明】
[0027]图1为实施例1制备得到的大豆分离蛋白-大豆多糖纳米凝胶的粒径分布图；
[0028]图2为实施例1制备得到的大豆分离蛋白-大豆多糖纳米凝胶的透射电镜图；
[0029]图3为实施例2制备得到的乳清蛋白-大豆多糖纳米凝胶的pH稳定性图。
【具体实施方式】
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