背景[1-3]
复合蛋白保护剂HPD属于广谱酶、蛋白及抗体类保护剂，可用于疫苗、诊断试剂等。复合蛋白保护剂HPD主要用于液体类的稳定，尤其适用于各种氧化酶（甘油磷酸氧化酶、氧化酶、过氧化物酶、肌氨酸氧化酶、尿酸氧化酶、维生素C氧化酶等）、血清蛋白成分或酶、酯酶、肌酸亚氨基水解酶、肌酐氨基水解酶果糖脱氢酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、脱氢酶、嘌呤酶等的稳定。复合蛋白保护剂HPD与AFD联合使用效果更佳。
复合蛋白保护剂HPD
糖类、多元醇、氨基酸及其衍生物、无机盐、甘油、多聚物如聚乙二醇(PEG)等一般被称为蛋白质的共溶剂。生化学家常常使用高浓度(1-4mol)共溶剂来稳定蛋白质或细胞器。
过去,其稳定机理一直被认为是在蛋白质分子表面形成一个保护壳。近几年来的研究表明,共溶剂对蛋白质的保护作用机制实际上是共溶剂的加入改变了溶液的热力学性质,使得天然蛋白质的稳定性得到增强,理论上称优先排阻作用。共溶剂从蛋白质表面的优先排阻并不是说共溶剂分子绝对不能渗透到蛋白质表面并与之结合,而是在蛋白质表面完全水化和共溶剂完全结合之间建立起一种平衡。在这些共溶剂的应用中,应根据共溶剂与蛋白质的相互作用的不同来加以选择。
糖类是蛋白质在溶液中的和在干燥状态下的的稳定剂。甘油和多元醇则除了对蛋白质的非极性表面有很好的稳定作用外,还能诱导蛋白亚基的自我聚合并具有减轻器壁吸附和防冻的作用。氨基酸和盐由于它们的离子化特性与蛋白质的静电相互作用,它们的使用需慎重。氨基酸由于具有两性性质,在使用中需注意其pH局限性。
此外,具有稳定作用的氨基酸仅有几种,疏水性较强的氨基酸则不具稳定功能。聚乙二醇(PEG)由于具有疏水性及亲水性双重性质,较适于稳定单分散状态的非均质蛋白质。只不过当温度升高时,有可能促进蛋白质的解折叠。
应用[4][5]
复合蛋白保护剂HPD可以用于牛初乳中免疫球蛋白的稳定性研究与膨化冻干乳制品制备
以牛初乳为原料,采用硫酸铵盐析法提取牛初乳中的IgG,探究不同条件下IgG的稳定性,以甘氨酸、麦芽糖醇和菊粉三种具有功能活性的物质为原料,采用BoxBehnken响应面法优化出一种的牛初乳IgG复合热保护剂配方,在此基础上,以牛初乳为原料,结合膨化和真空冷冻干燥工艺研制了一种新型牛初乳功能性产品,通过正交试验确定配方中各成分的最适添加量,并对其品质进行测定。
本课题为牛初乳功能性产品的开发提供了一种新思路,对于促进新型乳品工艺研发,保障人类健康大事业发展具有巨大意义。
主要完成了以下几方面的内容:1、以牛初乳为实验原料,采用凝乳酶法去除酪蛋白,硫酸铵盐析法和透析法对牛初乳中的IgG进行分离提取,探究不同条件下牛初乳IgG的稳定性。结果表明,牛初乳IgG在65℃加热30 min后,IgG仍有较好的稳定性,当温度继续升高时,IgG的活性保留率降低,到达85℃时,仅加热3 min,IgG就基本完全失活。牛初乳IgG的p H稳定范围为p H 4.0～10.0,在过酸过碱条件下均不稳定。在胃蛋白酶的消化期间,IgG稳定性的破坏程度较大,在胰蛋白酶消化期间,IgG稳定性的破坏程度较小。在胃液中,胃酸是造成IgG变性的主要因素。在肠道中,胰蛋白酶的含量是造成IgG变性的主要因素。
2、在单因素实验基础上,以IgG活性保留率作为响应值,选取甘氨酸、麦芽糖醇和菊粉三种物质作为响应因子,采用Box-Behnken响应面法对IgG复合热保护剂配方进行优化,并通过傅里叶变换红外光谱和内源性荧光光谱表征不同方式处理的牛初乳IgG结构。结果表明,IgG复合热保护剂的配方:菊粉添加量14.98%、甘氨酸添加量0.48%、麦芽糖醇添加量12.50%。该复合热保护剂在75℃热处理5 min时能够有效保持其活性,IgG活性保留率可达36.59%,与未添加复合热保护剂的对照组相比,IgG活性保留率提高了16.25%。傅里叶变换红外光谱结果表明,与未添加复合热保护剂的牛初乳IgG相比,添加复合热保护剂后的牛初乳IgG,β-折叠含量显著下降(P<0.05),无规则卷曲含量显著下降(P<0.05),二级构象呈现较为有序的状态,该复合热保护剂能够有效保护维持牛初乳中IgG结构稳定性的氢键,使其免遭破坏,进而延缓其热变性。内源性荧光光谱结果表明,该复合热保护剂能够减少色氨酸等疏水性氨基酸残基的暴露,降低表面疏水性,使IgG分子堆积更加紧密。由于菊粉、麦芽糖醇等具有功能活性物质的添加,赋予了该复合热保护剂较好的实际应用价值,为牛初乳功能性食品的研发提供了一定的参考依据。
3、以牛初乳为实验原料,采用真空冷冻干燥技术和冰淇淋膨化技术相结合研制出一种新型功能性乳制品,通过正交实验对其配方进行优化,并对其品质进行分析。
结果表明,牛初乳膨化冻干乳制品的配方:牛初乳添加量63.00%、菊粉添加量14.98%、甘氨酸添加0.48%、麦芽糖醇添加量12.50%,复合乳化稳定剂添加量0.4%、乳清蛋白粉添加量3%、芝士粉添加量3%。该配方制得的产品风味良好,硬度适中,具有较高的感官评分值,微观结构表面较为平整。该产品在4℃条件贮藏28 d后仍可以保持68.8%的IgG活性保留率。该产品含有丰富的免疫活性物质,满足了人们对营养和健康的需求。
参考文献
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[5]杨红.牛初乳中免疫球蛋白的稳定性研究与膨化冻干乳制品制备[D].天津商业大学,2022.