米糠蛋白与食品组分相互作用及应用前景分析.pdf
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1、6米糠蛋白与食品组分相互作用及应用前景分析孙克阳,袁媛,曹承旭,庞俊奇,央吉,高育哲(沈阳师范大学粮食学院,辽宁沈阳110 0 34)摘要:综述了米糠蛋白与食品中主要成分如蛋白质、多糖、多酚、膳食纤维等物质形成复合物的性质变化,阐述了米糠蛋白与其他物质复合的作用机理,展望了其应用前景为米糠蛋白的深度开发和利用提供理论参考。关键词:米糠蛋白;食品成分;多糖;多酚Analysis of the interaction and application prospectbetween rice bran protein and food componentsSUN Ke-yang,YUAN Yuan,
2、CAO Cheng-xu,PANG Jun-qi,YANG Ji,GAO Yu-zhe(College of Grain Science and Technology,Shenyang Normal University,Abstract:The change of rice bran protein complexes with major components of food such as protein,polysaccharides,polyphenols and dietary fiber was summarized,and the action mechanism of ric
3、e branprotein complexes with other substances was elaborated,the application was prospceted in order to im-prove theoretical reference for the deep development and utilization of rice bran protein.Key words:rice bran protein;food component;polysaccharide;polyphenol中图分类号:TS201.2*1米糠蛋白(RBP)中含有人体必需氨基酸且
4、组成平衡,具有生物效价、消化率皆较高,过敏性低等优点 。然而,由于RBP具有较多的疏水基团和较差的分散性,使其利用途径受到限制。本文综述了近年来RBP与食品中主要成分相互作用的研究,并对其应用前景进行展望。1RBP与食品中其他成分的相互作用1.1RBP与其他蛋白质的相互作用由于蛋白质的疏水相互作用和氢键的改变,向RBP溶液中加人其他蛋白质,可能使原RBP系统的稳定性发生变化,形成具有更好功能性质的配合物。RBP通过与其他食用蛋白质相互作用,可扩大其在食品中的应用。张燕鹏等 2 研究发现,RBP与卵白蛋白复合利用,可以改善RBP在等电点附近起泡能力差的缺点。RAFE等 3 制备RBP与乳清蛋白浓
5、缩物混合凝胶,发现其比RBP单独形成凝胶的存储模量和凝胶点更高,可开发出更多弹性凝胶。转谷氨酰胺酶(transglutaminase,TG)可以使蛋白质收稿日期:2 0 2 3-0 3-0 6基金项目:辽宁省自然科学基金面上项目(2 0 2 2 MS-307);辽宁省“揭榜挂帅”科技攻关专项计划(2 0 2 1JH/104000340201)作者简介:孙克阳(19 9 8 一),男,硕士,研究方向为粮食油脂及植物蛋白工程。通信作者:高育哲(19 8 2 一),女,博士,副教授,研究方向为粮食油脂及植物蛋白工程。粮食与油脂Shenyang 110034,Liaoning,China)文献标志码:
6、A2023年第36 卷第8 期文章编号:10 0 8-9 57 8(2 0 2 3)0 8-0 0 0 6-0 4交联,明显提高蛋白质品质。付薇 4 利用TG使RBP与乳清蛋白发生交联,得到改性接枝物的乳化性达到34.8 1%,乳化稳定性提高到2 6.0 4%。1.2RBP与多糖的相互作用蛋白质对食品体系有乳化和稳定作用,多糖能使食品稠化,提高其持水能力。多糖和蛋白质之间作用分为共价作用和非共价相互作用。非共价相互作用是最常见的作用方式,包括氢键、疏水相互作用、静电力、离子相互作用和范德华力等 5;共价相互作用为大分子物质的特定反应基团之间的强化学键间的相互作用,如酶偶联、化学交联和美拉德反应
7、。美拉德反应是多糖和蛋白质之间形成共价键的最常见方法,受聚合物的内在性质(如净电荷、溶解度、尺寸和质量比)、蛋白质与淀粉质量比、温度、pH 和离子强度的影响 6 。蛋白质与多糖溶液的混合一般会引起3种现象:相分离、共溶及形成复合物凝胶 7 。柠檬醛的释放可以通过大豆蛋白与大豆多糖的美拉德反应产生的微胶囊进行控2023年第36 卷第8 期制 8 。孟才云等 9 发现,对RBP膜进行糖基化改性处理,可使RBP膜性能得到改善,显著提高膜的机械性能及耐水性能。采用蛋白质和多糖混合制备薄膜,其致密度、薄膜阻隔性能及渗透率均比单一蛋白质膜好。蛋白质与多糖结合不仅在改善食品质构中有积极作用,还可以将其利用在
8、工业加工中。1.3RBP与多酚的相互作用多酚和蛋白质结合广泛存在于食品加工和设计等过程中 10 。如豆奶中的蛋白质与黄酮、果奶中乳蛋白与水果多酚等。蛋白质与多酚之间的共价作用和非共价作用可以改变蛋白质的三级结构和功能特性,如溶解性、起泡性、凝胶性、消化性等。酚类物质是植物的次级产物,是常见的天然抗氧化剂,利用多酚与蛋白质复合可以防止蛋白质水解物多酚复合机理表没食子儿茶素没食子酸EGCG与RBP通过氢键、范德华力、疏水作用力形成稳定的复合酯(EGCG)体系FAFA与RBP水解物的共价结合,将-折叠、-转角和随机线圈转化为-螺旋,形成了更稳定有序的结构绿原酸(CA)CA与RBP通过氢键、静电吸附等
9、非共价结合形成复合物儿茶素(CC)CC与RBP发生化学和物理相互作用,非共价键形成配合物1.4RBP与膳食纤维的相互作用膳食纤维作为活性脱水剂,可以使蛋白质发生明显聚集。这是因为膳食纤维吸收水分使未加热RBP相对浓度增加,基团间距离缩短,为成胶提供有利环境。同时可以减少水通道,促使凝胶结构更加完整和致密 19 。BONIFACINO等 2 0 发现,膳食纤维与富含蛋白质的脱脂米糠有相互作用,因膳食纤维的存在,提高了RBP乳化剂的稳定性。这是由于膳食纤维在静止乳化剂中可以形成有效的空间障碍,阻止乳液滴聚集,或通过增加连续相RBP浓度和黏度提高乳化剂的稳定性。1.5RBP与脂类物质的相互作用米糠含
10、有12%2 4%的脂肪,这些脂肪会因内源脂肪水解酶和脂肪氧化酶的诱导而发生水解和氧化酸败,水解和氧化产物对RBP结构、功能性质和消化性质产生不良影响。活性内源脂肪酶可将米糠中的甘油三酯水解成甘油和游离脂肪酸,导致水解酸化,产生异味 2 1,同时形成对人体有害的物质,降低米糠的利用价值。脂肪酸氢过氧化物是米糠氧化的主要产物,分解会产生低分子质量醛、酮粮食与油脂被氧化 。多酚与蛋白质的共价相互作用是指酚类化合物在碱性条件下氧化形成相应的醌类,然后与蛋白质中的亲核基团(如氨基、硫醇或某些氨基酸残基)进行亲核加成反应,形成共价配合物 12 。谢凤英等 13 研究表明,随着荞麦多酚添加量的增加,RBP结
11、构发生变化,表现为-螺旋结构递减,-折叠结构先增加后减少,-转角先减少后增加,无规则卷曲结构不断增加。荞麦多酚和RBP之间的相互作用还可以在一定程度上打破RBP分子之间的二硫键,减少RBP分子的相互作用并提高其结构稳定性。GUO等 14 发现,在2 0 0 W超声功率下制备的梗米RBP与儿茶素复合体系粒径最小,Zeta电位的绝对值最大,疏水性最强,抗乳化和抗氧化性最好。此外,RBP与阿魏酸(FA)、绿原酸等多酚复合后,其功能性质也得到改善,见表1所示。表1RBP-多酚复合物的功能特性变化RBP抗消化性、持水性、乳化性、起泡性增加专RBP乳化性、抗氧化性增加RBP乳化性增加RBP乳化性增加和烷氧
12、基 2 。活性醛、酮、烷氧基自由基可以触发米糠中的蛋白质氧化 2 3,改变蛋白质的结构和功能性质,影响RBP在食品工业中的应用。周麟依等 2 4 选丙二醛作为脂质过氧化反应活性的次生氧化产物代表,发现RBP中羰基含量随着丙二醛的氧化而逐渐升高,而游离氨基逐渐减少。丙二醛的浓度增大会导致RBP粒径、多分散指数、浊度和泡沫稳定性提高,但米糠蛋白的溶解度、表面疏水性、乳化性、乳化稳定性及起泡性均逐渐下降。因此,在RBP生产前,通常对米糠原料进行脱油、脱酸或加人抗氧化剂处理。2应用前景2.1 RBP制备膜RBP是1种天然的稳定剂,具有亲水和疏水基团,因此表现出良好的界面成膜特性,降低膜的界面张力 2
13、5,可作为微封装的材料。单纯RBP制备的膜稳定性不佳,因此以RBP为基础的复合膜成为研究热点。VANISKI等 2 6 采用RBP和麦芽糊精(MD)喷雾干燥处理嗜酸乳杆菌La-5微包封,发现嗜酸乳杆菌在贮藏过程中依然保持活力,微囊化可7功能特性变化参考文献151617188使嗜酸乳杆菌稳定存在于2 40 环境下,其在模拟胃和肠液溶液中的存活率大于其自由形态。SHIN等 2 7 研究了RBP在成膜时加入红藻或明胶能改善其薄膜较差的抗拉强度、断裂伸长率等力学性能,在RBP复合膜中加人质量分数4%RBP、质量分数4%明胶,复合膜的力学性能最好。以上表明RBP可用于生物基薄膜的生产,通过与多酚、多糖等
14、物质复合改善膜的力学性能。2.2RBP作为生物活性化合物载体RBP可作为生物活性化合物的载体,是因为有氢键和疏水相互作用 2 8 。SHI 等 2 9 以脱脂米糠为原料制备RBP分离物(RBPI)作为载体传递儿茶素,发现经体外消化后回收率从10.5%提高到2 9.5%。L IU 等 30 从米糠中分离出白蛋白,并进一步制备了装载姜黄素的白蛋白纳米颗粒,表明其体外稳定性和体内生物活性增强。2.3RBP相关产品目前,已经有RBP基产品上市,且RBP相关产品的降血压、降胆固醇、抗癌等生理功能也被一些公司进行了验证。米糠科技公司(RBT)基于专利稳定工艺和专利加工开发了一系列米糠产品和米糖衍生产品。3
15、展望我国有大量米糠资源,为了更好地提高RBP利用率,拓宽其在食品加工中的应用范围,对RBP天然结构进行设计和构造非常重要。而且由于常用的化学改性方法会引入化学试剂而限制其应用,容易产生食品安全问题,而RBP与食品中组分复合,可以在保证安全品质的情况下改善其二级结构、抗氧化性、乳化性、热稳定性等。近年来,人们对RBP与食品中其他组分复合的营养和功能特性展开了一些研究,未来应继续扩大应用范围,加强产业转化,以提高RBP的商业价值。参考文献 1 SATOH R,TSUGE I,TOKUDA R,et al.Analysis of thedistribution of rice allergens i
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