大米蛋白与核桃蛋白异源共架体的构建及其在高内相乳液制备中的应用

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相比植物蛋白的获取过程,动物蛋白的生产过程耗费大量土地、淡水资源,同时排放大量温室气体,不符合绿色、可持续发展的理念。此外,以动物蛋白为主的膳食模式被证明与慢性非传染性疾病的高发有密切联系。因此,植物蛋白资源开发是当今研究热点之一。遗憾的是,大多数植物蛋白水溶解性极差,该特性限制了其在食品工业中的进一步应用。例如,大米蛋白(RPs)是大米淀粉(糖)工业的副产物,核桃蛋白(WPs)则是核桃油产业副产物;两者的谷蛋白含量均很高,因此在中性下表现出极低的水溶解性。已有的研究主要集中在应用传统方法,如蛋白酶、美拉德反应、超声波改性对其进行增溶改性。然而不论是物理、化学还是酶反应方法均有一定的局限性且无法实现两种蛋白的同步增溶。本研究采用异源共架技术首次实现了两种疏水蛋白质——RPs和WPs的同步增溶。这一结果是通过同时将两种蛋白质溶解在p H12溶液中,使其结构充分展开,再调回p H7使蛋白复性而得以实现的。通过调整RPs与WPs(R/W)的比例为1:2(w/w)可在将WPs几乎全部溶解的情况下,将RPs的溶解度提高到97.5%±2.2%。同时两种蛋白质的一级结构得到了完整保留。电子显微镜结果显示,原有蛋白疏水聚集体被打破,蛋白质复合体(R/W=1:1,w/w)显现出了较为均一的球形形貌(≈100 nm)。蛋白质复合体重折叠过程动态表征的结果表明核桃蛋白的添加赋予蛋白质共架骨架结构刚性,使复合体在中性条件下实现疏水基团的包埋与亲水基团的暴露。充足的表面电荷(zeta-电位<-35 mv)实现了蛋白质复合体在中性条件下的高度胶体稳定性。受两种疏水蛋白通过非共价作用结合形成亲水胶体的启发,该技术被进一步应用于天然疏水性活性物质——芹菜素运载体系的构建。经过同样技术处理后,装载体系在最优的制备条件下(R/W=1:1.5,w/w、初始蛋白浓度1%、初始芹菜素浓度0.1%,w/v),可实现91.22%±1.07%的包封效率与98μg/mg±2μg/mg的装载能力。该运载体系呈现出均匀一致(≈100 nm)的球形,且在水溶液中具有良好的溶解性(10 mg/m L)。体外模拟胃肠消化实验显示,经包封后的芹菜素生物可及性由15.72%±2.15%提升至52.72%±1.46%,证明了装载体系的有效性。最后,考虑到蛋白复合体结构上的特性,考察了其(R/W=1:1,w/w)作为高内相皮克林乳液(HIPPEs)稳定剂的可能性,并在此基础上尝试开发了一款全植物基的核桃酱。当蛋白浓度(c)及油相体积分数(Φ)分别达到2%(w/v)及75%(v/v)以上,HIPPEs具有自支撑性并对应力有很强的抵抗能力。该HIPPEs(c=3%,Φ=75%)能在95℃下加热30分钟后仍保持稳定的油滴形态,表明该蛋白质复合体具有良好的软颗粒型皮克林稳定剂性质。通过调节离子强度(I>50 mmol/L)能赋予HIPPEs(c=2%,Φ=75%)高度的冻融稳定性(大于3个循环)。以核桃油、大米蛋白及核桃蛋白制备的全植物基核桃酱(蛋白质0.4%,脂肪75%,氯化钠0.1%,wt%)具备与市售蛋黄酱相似的流变性能,同时具备高冻融稳定性、低成本、健康绿色的特点,具有潜在的推广价值。
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