乳清蛋白糖基化反应特性与抗氧化活性的研究

摘要

乳清蛋白来源广泛、价格低廉，含有多种必需氨基酸，是一种营养丰富的全价蛋白质，适合作为食品基料，但是其某些不良的理化特性限制了其应用范围，因此，加强和改善乳清蛋白的功能特性，扩大其在食品及其他领域的应用，成为国内外科学家们研究的热点。糖基化反应修饰技术可改善乳清蛋白功能特性，与化学和酶法对蛋白质改性相比，糖基化反应修饰技术不需化学试剂，安全性高，可极大改善乳清蛋白的乳化性、溶解性及热稳定性等功能特性。但是，利用糖基化反应修饰技术，提高乳清蛋白抗氧化活性的研究较少，缺少相应的基础理论研究，亟待阐明乳清蛋白糖基化反应的抗氧化机制。因此，本课题拟以乳清分离蛋白为研究对象，利用荧光光谱以及电泳等分析技术，研究乳源蛋白和糖的糖基化反应特性，阐明糖基化反应修饰后的乳清蛋白的结构与抗氧化活性的相关性，为新型、天然抗氧化剂在食品中应用提供技术支撑。因此，本课题的研究具有很高的理论研究价值和实际应用意义。
　　 本课题主要研究内容包括乳清蛋白糖基化反应动力学性质，乳清蛋白糖基化的反应机制，乳清蛋白糖基复合物抗氧化性质的比较试验及其功能特性的研究，其主要研究结果如下：
　　 在动力学性质方面：(1)反应温度越高，糖基化反应后的pH值越低，褐变程度越大，抗氧化活性越高。不同种类糖基复合物的抗氧化活性随反应温度升高有不同程度的提高，其中核糖-WPI提高最多，其次分别为半乳糖-WPI>果糖-WPI>葡萄糖-WPI>乳糖-WPI>菊粉-WPI。(2)不同质量比的复合物，随着乳清蛋白含量的提高，反应后的pH值及褐变程度不断增大，还原能力和DPPH自由基清除能力则在糖和乳清蛋白质量比为1:1时达到最大，但是不同质量比的抗氧化活性相差不大。(3)随着起始pH值的升高，糖基复合物的pH值逐渐提高，褐变程度则在比较强的碱性环境中(pH10之后)显著增加；还原能力和吸光度具有相同的变化趋势；DPPH自由基清除能力则在pH11或12时略有下降。(4)随着反应时间的增加，糖基复合物的pH值逐渐降低；褐变程度、还原能力、DPPH自由基清除能力三者变化趋势一致，均是不断增加。相同条件下的6种糖基复合物的抗氧化活性强弱顺序基本为：核糖-WPI>半乳糖-WPI>果糖-WPI>葡萄糖-WPI>乳糖-WPI>菊粉-WPI。
　　 在反应机制研究方面：由电泳分析可知，随着糖基化反应时间增加，乳清蛋白含量逐渐降低，出现了大分子乳清蛋白聚集物；聚合蛋白在核糖-WPI的糖基化体系中产生量最大，菊粉-WPI糖基化体系中产生量最小。荧光分析表明，随着糖基化反应时间增加，核糖-WPI和半乳糖-WPI体系中的荧光强度先增大后减小，而在乳糖-WPI与菊粉-WPI的体系中，其荧光强度则不断增大。
　　 糖基复合物抗氧化性质的比较试验：糖基化复合物的抗氧化活性随着浓度增加而增大；环境体系的酸碱度(pH5-10)对糖基复合物的还原能力影响不大；糖基复合物的DPPH自由基清除能力在碱性条件下减弱甚至消失；糖基复合物的ABTS自由基清除能力与pH值的变化呈正相关；核糖-乳清蛋白复合物的还原能力和ABTS自由基清除能力高于BHA及Vc，可以作为一种潜在的抗氧化剂应用在食品中。
　　 糖基复合物的功能特性：糖基化反应改善了乳清蛋白在pH5的溶解性，在pH6-10之间具有良好的溶解性；糖基复合物的表面疏水性在0.5h后不断下降。