乳清浓缩蛋白基包覆槲皮素体系构建及相互作用机制研究

来源 :季伟 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sarah_zld
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槲皮素属于黄酮醇类化合物,广泛分布于水果(苹果、葡萄等)、蔬菜(红洋葱、西兰花等)和药食同源物(鱼腥草、蒲公英等)中,因具有抗氧化性、抗癌、抗炎等生物活性而备受关注。但槲皮素的水溶性差,很难与水溶基质混合,生物利用率低。另外,槲皮素在贮藏与加工过程中易受pH、光、热、氧等环境因素的影响,在肠道环境中不稳定,易发生降解,严重限制了其在食品和医药领域的应用。因此,需要建立一种保护和递送系统以改善槲皮素的缺陷。纳米胶囊、纳米颗粒、乳液等递送系统可应用于生物活性分子的包埋和保护,改善其生物利用率,是目前研究的热点。但很多研究中使用各种添加剂及有机试剂导致的安全性问题尚未解决,使递送系统在食品领域的应用仍然受限。本论文通过物理改性手段提高乳清浓缩蛋白对槲皮素的包覆、保护和递送,以期建立一种安全、稳定的递送系统,来提高槲皮素的水溶性、化学稳定性及生物利用率。本文初步研究了pH对未改性的乳清浓缩蛋白(WPC)与槲皮素(Q)相互作用的影响,确定利于二者结合的酸碱条件。在此基础上对WPC进行预热/超声处理,建立预处理WPC结合槲皮素的复合体系并进行评价,详细探讨WPC与槲皮素的相互作用机制以及喷雾/真空冷冻干燥复合体系的消化性。结论如下:(1)pH对WPC-Q复合体系的影响。荧光和红外光谱分析证明,槲皮素与WPC通过疏水相互作用结合,并改变了WPC的二级结构。中性和弱碱性条件更利于WPC-Q的形成。pH 7.4时,槲皮素的结合率为36.79%,WPC结构有序性显著增加。WPC提高了槲皮素的稳定性和抗氧化性。37℃保持6 h,槲皮素保留率可达到42.30%(pH 7.4)。(2)预热/超声处理对WPC-Q复合体系的影响。结果显示:预处理显著改变了WPC-Q的性质和结构。其中80℃预热30 min的乳清浓缩蛋白(80WPC)与槲皮素的结合率最高(61.68%),槲皮素溶解度最大(0.047 mg/m L),形成的复合物(80WPC-Q)粒径较小(184.43 nm)且表面带有更多负电荷(ζ-电位为-20.58 m V),稳定性强。WPC提高了槲皮素的稳定性。37℃保持6 h和自然光照室温下保持6 d,80WPC-Q中槲皮素的保留率分别为49.09%(游离形式的4.54倍)和30.25%(游离形式的5.81倍)。抗氧化性结果表明,WPC结合槲皮素对复合体系的抗氧化性起拮抗作用,证实了WPC对槲皮素起到保护作用。(3)WPC与槲皮素相互作用机制。预处理增大了WPC与槲皮素的结合常数Ka和结合位点数n。其中80WPC与槲皮素的结合亲和力最强,结合常数(5.368×10~4L/mol)、能量转移效率E(0.92)最大,结合距离r(1.41 nm)最短。预热/超声处理使WPC结构展开,暴露疏水区域,游离巯基含量和表面疏水性增加。与槲皮素结合后,WPC的游离巯基含量和表面疏水性均明显降低,结构更加紧密,趋于有序性。化学解离相互作用力及分子对接模拟发现,疏水相互作用是WPC与槲皮素结合的主导作用力,同时氢键也参与了二者结合。槲皮素与β-Lg单体、β-Lg二聚体、α-La和BSA的结合位点不同。参与结合的主要是疏水性氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、丙氨酸和脯氨酸),其中亮氨酸在β-Lg单体、β-Lg二聚体、α-La和BSA中均与槲皮素发生相互作用,可能为关键性氨基酸。(4)80WPC-Q的消化性及干燥方式的影响。喷雾干燥的80WPC和80WPC-Q呈分散性较好的干瘪球状(<10μm)。真空冷冻干燥的80WPC和80WPC-Q是由更小的颗粒堆积而成的带有孔隙的、形状较大的块状。体外消化表明,冻干80WPC和80WPC-Q较喷干的更易消化。槲皮素使80WPC-Q在胃消化阶段更具抗性,而在肠消化阶段未影响其消化。胃肠液消化6 h后,80WPC-Q消化液中槲皮素的保留率(冻干为:76.01%,喷干为:64.14%)高于游离槲皮素(30.11%)。两种干燥方法对消化液的DPPH和ABTS自由基清除率无显著影响,而80WPC-Q消化液的清除率均大于游离槲皮素。综上所述,槲皮素与pH为7.4,80℃预热30 min的WPC结合,可显著提高槲皮素的结合率、溶解性、抗氧化性和稳定性。二者的主要结合位点为疏水性氨基酸,结合作用力为疏水相互作用。80WPC-Q消化液中槲皮素的保留率高,DPPH和ABTS自由基清除率高于游离槲皮素。研究结果为槲皮素的保护及递送提供了依据。
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