蛋白质糖基化接枝改性研究进展

食品蛋白质的糖基化改性可通过美拉德反应使蛋白质分子的ε-氨基与糖分子的还原性羰基进行共价结合而实现,该过程不需任何化学催化剂参与,是一种绿色有效的化学改性方法。文章系统介绍了蛋白质糖基化的反应机理、反应标志物、改性方法以及功能特性,并对糖基化的研究方向进行了探讨。     

美拉德反应改性植物蛋白研究进展

美拉德反应是一种自发的蛋白质修饰反应,不需要额外添加化学试剂来引发反应,已经成为食品工业中最具潜力的蛋白质修饰方法之一。通过美拉德反应修饰植物蛋白可以改善其功能特性,然而植物蛋白自身紧密的蛋白质结构会阻碍美拉德反应效率。为了使其更高效的改性植物蛋白,一些美拉德反应辅助技术受到关注。该文综述了美拉德反应的原理、辅助技术进展以及利用美拉德反应改性技术修饰植物源蛋白的研究,并对美拉德反应改性植物蛋白的未来研究趋势及应用方向进行展望。     

响应面试验优化超声系统中玉米醇溶蛋白-葡聚糖糖基化及其性质分析

采用超声波技术辅助玉米醇溶蛋白与葡聚糖进行美拉德反应,通过单因素及响应面试验研究玉米醇溶蛋白-葡聚糖美拉德反应的工艺,并对糖基化产物的结构及功能性质进行测定。结果表明：当超声时间50.15?min、超声功率300?W、糖质量浓度0.025?g/mL时,玉米醇溶蛋白-葡聚糖复合物的接枝度达到最大,与同条件的水浴加热反应产物相比,接枝度由10.13%提高到18.28%,接枝度提高了44.58%。对反应后玉米醇溶蛋白进行傅里叶红外光谱分析发现,玉米醇溶蛋白与葡聚糖通过共价键结合,证明美拉德反应发生。对反应产物的功能性测定发现,与天然蛋白和水浴加热反应糖基化产物相比,超声系统中的糖基化产物的溶解性、乳化性和乳化稳定性、起泡能力和泡沫稳定性均显著提高,说明超声技术能够提高糖基化反应效率,改善产物的结构及性质,拓宽了玉米醇溶蛋白的加工利用的领域。     

美拉德反应制备蛋白质-多糖共价复合物的研究进展

蛋白质和碳水化合物通过美拉德反应形成糖基化产物,也称为共价复合物,可以改善蛋白质的功能特性。本文主要介绍了近年来通过美拉德反应制备蛋白质-多糖共价复合物的方法,共价复合物生成的主要影响因素,共价复合物结构与功能性质的分析方法及其应用。     

抗冻融大豆蛋白的制备

采用湿法美拉德反应对大豆蛋白进行糖基化改性,研究了糖基化接枝产物的冻融稳定性。结果表明,湿法糖基化大豆蛋白能有效提高接枝产物的冻融稳定性,在SPI(大豆分离蛋白)浓度40 mg/m L、蛋白与糖质量比1∶3、反应时间4 h、p H 8.0、反应温度95℃条件下的接枝物冻融前后的EAI(乳化活性)分别是未改性蛋白的1.69倍和1.76倍,ESI(乳化稳定性)是未改性蛋白的1.37倍和1.27倍。傅里叶红外光谱分析表明,SPI-D接枝物在1 000 cm-1附近有较强的吸收,在3 700~3 200 cm-1处有一个更宽的振动伸缩吸收,葡聚糖以共价键的形式接入到SPI上。SPI-D接枝物在激发波长为347 nm,发射波长在435 nm处有最大的荧光强度,符合美拉德反应产物的荧光特性,进一步证明SPI与葡聚糖发生了美拉德反应。     

大豆分离蛋白与糖基化分离蛋白乳化性的研究

大豆分离蛋白通过美拉德反应进行糖基化改性并将改性后的糖基化分离蛋白与大豆分离蛋白的乳化性进行对比分析研究,结果表明,糖基化分离蛋白乳化性在很大范围内有提高。     

大豆蛋白-葡萄糖复合物的抗原性及结构特性研究

大豆是优质的植物蛋白资源,同时也是八大食物过敏原之一;糖基化改性是降低蛋白质过敏原的有效方法之一。本文以大豆分离蛋白和葡萄糖为原料,在蛋白与糖不同质量比、不同温度、不同时间条件下进行美拉德反应,制取糖基化复合物;并以β-伴大豆球蛋白抗原抑制率为指标,采用间接竞争ELISA方法检测糖基化复合物抗原性的变化。发现在温度55℃、蛋白与糖比例为3:1时,制备的糖基化复合物抗原性较低;当反应时间为72 h时,抗原抑制率从93.54%降低到22.58%。同时,通过三硝基苯磺酸(TNBS)法、十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)证明了美拉德反应的发生;紫外光扫描、傅里叶红外光谱分析等方法研究了蛋白质结构的变化。这些基础研究可能为探究糖基化修饰对抗原性影响的作用机理、开发低敏性大豆蛋白制品提供研究方法和理论依据。     

体内美拉德反应及其产物的病理作用研究进展

体内美拉德反应(Maillard reaction)是普遍存在于生物体中的还原糖与蛋白质之间的化学反应,其反应过程及产物十分复杂,反应终产物被称为晚期糖基化终产物(Advanced Glycation Endproductions,AGEs)。越来越多的研究表明,体内美拉德反应在疾病发生发展过程中起着重要作用。本文就体内美拉德反应的机制(包括反应过程、重要的反应中间产物和终产物)、在疾病发生发展过程的作用及其美拉德反应抑制剂的研究进行综述。     

米渣谷蛋白-卡拉胶糖基化改性及功能性质

采用干法美拉德反应,对米渣谷蛋白进行糖基化改性,考察谷蛋白-卡拉胶的质量比和反应时间对接枝反应进程和接枝产物功能性质的影响,并对最佳工艺共价接枝产物的溶解性、乳化性和乳化稳定性进行研究。结果表明：在谷蛋白-卡拉胶的质量比1:2、相对湿度79%、温度60℃条件下,反应24h,产物接枝度达到28.84%;相比谷蛋白,接枝产物溶解性、乳化性和乳化稳定性分别提高了2.04、4.84倍和0.63倍。经糖基化改性后的米渣谷蛋白表面疏水性显著降低,功能性质在广泛pH值范围内也得到显著改善。     

食品中蛋白质糖基化接枝的研究进展

在食品领域,基于Maillard反应机理的蛋白质和多糖糖基化方法是蛋白质改性方法的一种绿色有效方法,属于蛋白质化学改性范畴,在此反应中,蛋白质与糖发生共价接枝,不需要添加任何化学试剂作为催化剂,仅加热就可使反应自发进行,以往的研究表明,蛋白质的糖基化是提高蛋白质功能特性及其他应用性质的有效途径之一。文章系统介绍了蛋白质糖基化的结构、反应机理、糖链在蛋白质糖基化中的主要作用、糖基化方法,并对蛋白质糖基化的研究方向进行了探讨和展望。一方面,由于蛋白质糖基化方法的一些局限性,难以实现可控性和工业性、规模化应用,如何更好地利用跨学科的思路,对现有糖基化方法进行研究探讨,在达到糖基化过程的可控性和工业化方面将是关注热点。另一方面,如何更好地拓展糖基化产物的应用性,也是今后的研究热点。     

美拉德反应产物的生物学活性和潜在健康风险

富含碳水化合物、蛋白质和油脂的食品在热加工过程中会发生剧烈的美拉德反应,生成大量的美拉德反应产物。美拉德反应产物中存在的低分子质量化合物和类黑精等物质具有多种生物学活性,但是其中的晚期糖基化终末产物、丙烯酰胺等潜在风险因子会加速人体的衰老或导致慢性退行性疾病的发生。本文综述了美拉德反应产物的抗氧化、抗菌和抗炎等生物学活性,同时也探讨了美拉德反应产生的晚期糖基化终末产物和丙烯酰胺等有害化合物的损伤机制和预防措施,以期为美拉德反应的深入研究提供科学参考。     

谷朊粉糖基化改性对其结构及溶解性的影响

本试验使用葡聚糖对谷朊粉进行干法糖基化改性。研究了反应温度、时间以及糖与谷朊粉的配比对反应接枝物溶解度的影响,优化了制备最佳溶解度接枝物的工艺条件。同时研究了接枝物在不同p H以及温度条件下的稳定性。并通过傅里叶红外光谱(FTIR)和电子显微镜(SEM)扫描方法证实了糖基化的发生及糖蛋白结构的变化。结果表明,在反应温度59℃,葡聚糖/谷朊粉(m/m)280%,反应时间12 d(288 h)的条件下接枝物的溶解度最高,为1.923 mg/m L。在p H较高或较低以及谷朊粉等电点等情况下,接枝物的功能特性均处于较高水平,且具有良好的稳定性。通过红外扫描分析可知,改性后蛋白质的二级结构发生了很明显的改变,其β折叠有所减少,α螺旋、转角结构的含量得到一定程度的增加,而糖基化改性对无规则卷曲结构的影响不大,通过电镜扫描分析可知,糖基化改性后蛋白质的分子体积增大。     

天然防腐剂美拉德反应改性研究进展

天然防腐剂无毒、无害,是食品防腐剂开发的主要方向之一。与化学和酶法等改性方法相比,美拉德(Maillard)反应改性具有很好的安全性。天然防腐剂(蛋白质或多糖)经过美拉德反应制得的复合物具有优良的乳化性、热稳定性和抑菌性。壳聚糖-单糖美拉德反应产物不仅具有良好的抗氧化性和抑菌性,而且水溶性好,在替代酸溶性壳聚糖方面有巨大潜力。利用美拉德反应对天然防腐剂进行改性,制备多功能食品添加剂,对加深和推广天然防腐剂研究与应用具有一定意义。     

多糖接枝对花生球蛋白功能特性的影响

本文研究了花生球蛋白与葡聚糖能够在一定控温控湿的条件下进行干热反应,生成美拉德反应的多糖接枝产物。通过荧光光谱、圆二色谱、差示扫描量热法和紫外分光光度法等先进的检测分析手段对美拉德反应对接枝产物结构特性的影响进行表征,同时也阐述了接枝产物的结构变化与其功能特性改变之间的构效机理。研究结果表明花生球蛋白酸性亚基比碱性亚基更易与葡聚糖发生接枝反应。对花生球蛋白的预加热处理不能提高其与葡聚糖的反应速度。花生球蛋白与热处理花生球蛋白在与多糖接枝反应过程中,其三级结构皆变得更加紧凑,限制了蛋白与多糖的接枝反应速度与反应程度。未经热预处理的花生球蛋白与多糖的接枝产物具有很高的溶解性和乳化活性,在干热反应第14 d其溶解性和乳化活性指数达到实验条件下的最高值,分别为95%和149 m2/g。     

谷氨酰胺转氨酶对米渣蛋白糖基化反应产物结构和流变性的影响

为了探讨谷氨酰胺转氨酶(TG)对植物蛋白美拉德反应改性的作用,本文利用米渣蛋白(RDP)分别与葡萄糖、核糖、麦芽糊精1:1进行干法糖基化反应,研究TG的添加(10μ/g的RDP)对反应产物结构和流变学特性的影响。结果表明:随着反应的进行,核糖与RDP糖基化反应的接枝度最大,TG酶能够提高糖基化反应接枝度;内源荧光λmax红移且强度降低,红外光谱显示不同产物的结构变化显著,但TG对产物的结构影响不大;糖基化反应可降低表面疏水性,而TG促其增大;糖基化反应主要是Lys和Arg含量减少,组氨酸含量增加,且核糖更利于与自由氨基的反应,TG对产物氨基酸组成无影响;糖基化产物溶液都是假塑性流体,核糖接枝产物表观粘度最大,TG促使表观粘度增高;三种糖基化产物动态模量随剪切频率增大而变化较大,其中核糖反应产物表现出类似凝胶特性,G′G″且较RDP均增加,TG提高核糖、葡萄糖反应产物的G′与G″。     

蛋清蛋白质的糖基化产物结构与凝胶强度关系的探究

鸡蛋清因其良好凝胶性通常以蛋白粉的形式作为食品配料用于肉制品、鱼糜制品等食品中。蛋清蛋白粉凝胶(性)强度主要取决于蛋清蛋白质本身的结构,而专用蛋清蛋白粉的高凝胶(性)强度可通过蛋清蛋白质结构修饰得以实现。前期研究证明,蛋清蛋白质与多糖糖基化接枝改性能够显著提高蛋清蛋白质凝胶性且优于其它改性方法,因此,研究糖基化产物结构与凝胶强度之间的关系,是进一步广泛应用糖基化蛋白的关键因素,也是蛋白质糖基化研究中的新课题。探讨糖基化蛋白质结构与其凝胶性之间的关系,为蛋清卵白蛋白糖基化改性技术工业化应用提供一定的理论基础。     

乳清分离蛋白-葡聚糖接枝物Pickering乳液的稳定性研究

为提高蛋白基Pickering乳液稳定性,采用美拉德反应制备乳清分离蛋白(WPI)-葡聚糖(Dex)接枝物,然后利用该接枝物制得蛋白基固体颗粒,再与中链甘油三酯制备Pickering乳液,考察WPI-Dex接枝物对蛋白基固体颗粒乳化活性、乳化稳定性和蛋白基Pickering乳液乳析指数的影响,以及Pickering乳液在不同pH、加热温度、贮藏时间下粒径的变化。结果表明：扫描电镜观察到共价接枝Dex将WPI形貌结构由球状转变为片状,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳证实干法美拉德反应成功制备了WPI-Dex接枝物;与WPI相比,WPI-Dex接枝物的乳化活性和乳化稳定性分别增加了57.8%和138.5%;WPI和WPI-Dex接枝物Pickering乳液贮藏30 d时的乳析指数分别为52.3%和36.0%,WPI-Dex接枝物使Pickering乳液的乳析稳定性提高了31.2%;WPI-Dex接枝物Pickering乳液具有良好的pH稳定性、热稳定性和贮藏稳定性。综上,蛋白质糖基化接枝修饰是提高天然蛋白质Pickering乳液稳定性的有效方法。     

谷朊粉糖基化改性对其结构及溶解性的研究

本试验使用葡聚糖对谷朊粉进行干法糖基化改性。研究了反应温度、时间以及糖与谷朊粉的配比对反应接枝物溶解度的影响,优化了制备最佳溶解度接枝物的工艺条件。同时研究了接枝物在不同pH以及温度条件下的稳定性。并利傅立叶红外（FTIR）以及电子显微镜（SEM）探索糖基化改性后谷朊粉微观结构的变化。结果表明,在反应温度59℃,葡聚糖/谷朊粉(W/W)280%,反应时间12d(288h)的条件下接枝物的溶解度最高,为1.923mg/mL。在pH较高或较低以及谷朊粉等电点等情况下,接枝物的功能特性均处于较高水平,且具有良好的稳定性。通过红外扫描分析可知：改性后蛋白质的二级结构发生了很明显的改变,其β折叠有所减少,α螺旋、转角结构的含量得到一定程度的增加,而糖基化改性对无规则卷曲结构的影响不大,通过电镜扫描分析可知：糖基化改性后蛋白质的分子体积增大。     

基于Box-Behnken模型改善谷朊粉溶解性的糖基化制备技术

谷朊粉溶解度低,限制了其应用。采用糖基化的化学改性方式来改善其功能特性,旨在拓宽谷朊粉的应用途径,为植物蛋白的开发提供理论依据。以溶解度为考察目标,利用Box-Behnken模型对美拉德反应条件进行优化,分析糖基化产物的枝接度与溶解度的关系,评估糖基化产物稳定性。研究结果显示,获得溶解性最好的反应条件为:反应温度48.99℃,谷朊粉/葡萄糖(m/m)191.65%,反应时间1.12 d,此时接枝物的溶解度为1.79 mg/m L。枝接度与溶解度之间关系符合Lorentz函数,拟合曲线复合相关系数显著;与谷朊粉相比,枝接物的热稳定性及抗酸碱能力较强。糖基化是一种提高谷朊粉溶解度的有效途径。     

响应面优化超声辅助裸燕麦蛋白/β-葡聚糖糖基化改性工艺

以裸燕麦蛋白、β-葡聚糖为原料进行糖基化改性,利用超声波辅助优化改性工艺条件。通过单因素实验,比较分析了超声时间、超声功率、超声温度和β-葡聚糖与裸燕麦蛋白质量比对接枝度和溶解度的影响,并利用Box-Benhnken原理对4个单因素进行响应面优化,以接枝度为指标,得到了裸燕麦蛋白糖基化改性的最优工艺条件为:超声时间95 min,超声功率240 W,超声温度75℃,β-葡聚糖与裸燕麦蛋白质量比为2:1,此时糖基化改性的接枝度为35.79%±0.86%。与未超声处理的裸燕麦蛋白糖基化改性相比,接枝度提高了2.34倍。结果表明,超声波辅助对裸燕麦蛋白糖基化改性过程有较大的促进作用。