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佳文推送张海枝副教授:《糖基化蛋白与单宁酸相互作用对Pickering乳液理化稳定性的影响》

2022年05月20日 10:18  点击:[]

Effect of interactions between glycosylated protein and tannic acid on the physicochemical stability of Pickering emulsions

糖基化蛋白与单宁酸相互作用对Pickering乳液理化稳定性的影响

Abstract

This study focused on the covalent/noncovalent interaction between glycosylated whey protein isolate (gWPI) and tannic acid (TA) in stabilizing Pickering emulsions. The binary complex of gWPI was fabricated by protein and carbohydrate through the Maillard reaction, the interaction type of the covalent bond between the gWPI and TA was successfully prepared via an alkaline method to form the protein–carbohydrate–polyphenol ternary complex. Fluorescence spectrum results proved that the covalent bond between whey protein isolate (WPI)/gWPI and TA was stronger than the noncovalent bond. The covalent combination of TA strongly affected the fluorescence quenching of WPI and gWPI. Fourier transform infrared spectroscopy showed that the combination of the WPI/gWPI and TA led to changes in the secondary structure of the protein, the covalent interaction between them caused hydrogen bonds and C–O and C–N stretching vibrations. The covalent interaction in ternary complex between gWPI and TA reduced the particle size of Pickering emulsions and improved the thermal, salt ion, and storage stabilities of Pickering emulsions.

中文摘要:

本论文研究了糖基化乳清分离蛋白 (gWPI) 和单宁酸 (TA) 的共价/非共价相互作用对稳定 Pickering 乳液的影响。首先通过乳清分离蛋白和乳糖的美拉德反应制备gWPI,然后通过碱法成功制备gWPITA的共价复合物,即为蛋白质-碳水化合物-多酚三元配合物。荧光光谱结果证明乳清蛋白分离物(WPI/gWPITA之间的共价键作用强于非共价键。TA 的共价结合强烈影响 WPI gWPI 的荧光猝灭。傅里叶红外光谱表明,WPI/gWPI TA 的结合导致蛋白质二级结构发生变化,它们之间的共价相互作用引起氢键及C-O C-N 伸缩振动。 gWPITA复合物的共价相互作用降低了Pickering乳液的粒径,提高了Pickering乳液的热稳定性、盐离子稳定性和储存稳定性。

全文简要介绍:

研究目的

Pickering 乳液是由固体颗粒吸附在两相界面而形成的稳定乳液体系。现阶段报道的固体颗粒多为无机粒子,限制了其在食品工业中的应用,因此寻找食品级的固体颗粒稳定Pickering 乳液是食品科学领域的研究热点。基于美拉德反应制备的糖基化蛋白颗粒,以糖基化乳清蛋白 gWPI)为代表,具有良好的热稳定性和亲水性,因此具有稳定Pickering乳液的潜力,我们团队对这一方面进行了深入研究(J Agric Food Chem. 2018, 66(16):4251-4258.; J Agric Food Chem

2018, 66(36):9556-9564.; J Agric Food Chem. 2019, 67(18):5212-5220.。同时,蛋白质和多酚通常在食品加工和生产中结合使用,多酚被用作食品中的功能成分,以提高其营养含量和感官特性。因此,我们选用单宁酸(TA)作为代表性多酚结构,利用其与gWPI通过共价和非共价作用形成蛋白-糖类-多酚三元复合物,评估不同复合物结构对Pickering乳液的稳定性能。

主要结果及结论:

通过对gWPITA进行碱处理(pH 9.0)形成共价蛋白质-碳水化合物-多酚共价三元配合物,利用弱酸(pH 6.0)形成非共价蛋白质-碳水化合物-多酚三元配合物。进一步通过傅里叶变换红外光谱、荧光光谱分析、zeta电位分析和表面疏水性分析,对两种复合物的结构和理化性质进行了表征。由于糖基化与共价键之间的强相互作用,gWPITA共价复合物具有较大的zeta电位绝对值,低荧光强度及明显的蛋白质二级结构振动。gWPITA的结合引入了大量的亲水性基团,降低了表面疏水性,提高了蛋白质的吸附能力。进一步,以两种颗粒和WPI为稳定剂分别制备Pickering 乳液,通过考察颗粒径、Pickering乳剂指数、界面蛋白吸附、Pickering乳剂结构和稳定性等具体参数,仔细比较了它们在Pickering乳液中的稳定能力。与WPI稳定的Pickering乳液相比,gWPITA共价复合物稳定的Pickering乳液具有均匀的粒径分布、良好的热稳定性、盐离子稳定性和存储稳定性。

研究意义:

gWPITA形成的共价三元配合物是一种潜在的食品级乳化剂,所得到的Pickering乳液体系扩大了食品递送体系的应用范围。

第一作者简介:

陈澄,男,武汉轻工大学食品科学工程学院硕士,粮食、油脂及植物蛋白工程方向,第一作者发表SCI 1篇,中文核心 1篇。

通讯作者简介:

张海枝,副研究员,硕士生导师。研究方向为纳米材料在食品安全检测及乳液中的应用研究。 获批湖北省自然科学基金青年项目 1 项及湖北省教育厅重点项目 1 项;近三年内以第一作者或者通讯作者身份发表 SCI 文章 5 篇,总计影响因子 28.1,其中3 篇影响因子大于 6.0;申报发明专利 3 项;以排名第三的身份获得全国商业联合会一等奖 2 项,排名第五的身份获得湖北省科技进步奖三等奖 1 项。

论文原文:

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