基于Maillard反应修饰的酪蛋白理化性质及乳液包埋槲皮素性能研究

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槲皮素(quercetin,QE)等食源性活性物质因在健康调节和疾病预防等方面表现出卓越功效而被研究者广泛关注。然而,其易受环境条件和胃肠道极端pH的影响而破坏,表现出极低的生物利用率。为解决这一问题,水包油型乳状液等递送体系被用来设计对生物活性物质的封装保护,以期提高其稳定性和生物利用率。Maillard反应作为一种绿色的蛋白改性方法,其制备的蛋白质-多糖共价复合物具有较好的溶解性和较高的稳定性,这使得它们在食品和医药工业中作为生物活性物质的递送载体具有很好的应用前景。本文采用壳寡糖(Chitosan oligosaccharide,COS)通过干热法Maillard反应对酪蛋白酸钠(Sodium Caseinate,SC)进行改性修饰,制备SC-COS Maillard反应产物(Maillard reaction products,MRPs),探究反应时间和底物配比对Maillard反应进程的影响,并对MRPs的溶解性、乳化性、起泡性、表面疏水性以及结构性质进行表征。在此基础上以MRPs为乳化剂制备水包油型乳状液作为QE的递送载体(QE-MRPs),并对QE-MRPs乳状液的稳定性和对QE控释能力进行研究。本研究的主要结果如下:(1)SC-COS Maillard反应及产物表征反应时间和底物配比对SC和COS之间的Maillard反应均有显著影响。反应时间为8h时,接枝度最大为52.7%,褐变程度及中间产物含量均在10h达到最大。当SC和COS质量比为5:4时,接枝度最大为43.5%,此时中间产物含量也最大,而褐变程度在3:5时达到最大。Maillard反应显著提高了SC的溶解性,而MRPs的乳化活性和乳化稳定性、起泡性和泡沫稳定性、表面疏水性均有不同程度的降低。由荧光光谱分析可知,MRPs的荧光强度随反应时间的延长和COS含量的增加不断增大。由傅立叶红外变换光谱可知,MRPs的吸收峰较SC相比发生了变化,酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带发生了C=O伸缩振动和N-H弯曲振动,说明COS的共价结合改变了SC的二级结构;分析SC和各MRPs二级结构含量可知,MRPs的α-螺旋和β-转角含量的占比增加,β-折叠和无规则卷曲含量的占比减少,说明Maillard反应使SC有序结构增多,无序结构减少,MRPs的柔韧性下降,在构象上表现为更具刚性和紧密性。(2)QE乳状液的稳定性评价QE-MRPs乳状液的盐离子稳定性随着离子强度的增加而增大,且与SC和SC-COS混合物(Mixture)稳定的乳液(QE-SC、QE-Mixture)相比,QE-MRPs乳液在高离子强度条件下表现出了最高的稳定性。QE-MRPs乳液的热稳定性随着温度的升高而增大,且与QE-SC、QE-Mixture乳液相比,QE-MRPs乳液在高温条件下表现出了更好的热稳定性。QE-MRPs乳液在碱性条件下(pH为8.5和10.5时),保持相对较小的粒径,而在酸性条件下发生了絮凝,粒径显著增大。当pH为2.5时,与QE-SC、QE-Mixture乳液相比,QE-MRPs乳液具有更高的稳定性,这说明其具有抵抗胃液中低pH环境的潜力。(3)QE乳状液的体外消化胃消化过程中,QE-MRPs乳液更能有效抵抗胃蛋白酶的水解;小肠消化过程中,QE-MRPs乳液中的QE具有更高的游离脂肪酸释放率,说明MRPs的形成及其稳定的乳状液对QE的包埋并未对QE在模拟肠液中的释放产生影响。小肠消化结束后,与SC和Mixture稳定的乳液相比,MRPs稳定的乳液中的QE具有更高的生物利用率。
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