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醇醇欲动的玉米蛋白

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2021-12-03 来源:sjgle食品加工包装在线
玉米醇溶蛋白是玉米谷作物的主要储存蛋白,占总蛋白的35.60%。

一种溶于醇的蛋白

 

玉米醇溶蛋白是玉米谷作物的主要储存蛋白,占总蛋白的35.60%。作为一种醇溶蛋白,不溶于水,可溶于一定浓度的乙醇溶液(55%.90%)、高浓度的尿素、高碱性条件溶液(pH>11)以及部分阴离子洗涤剂溶液等。玉米醇溶蛋白具有超过50%的非极性氨基酸序列,其中包括亮氨酸、脯氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。这也是其不溶于水的原因之一。

 

玉米醇溶蛋白与大多数植物蛋白质相同,并不是单一的组分,是多种蛋白质或多肽的混合物,通常根据其溶解度,氨基酸序列、电荷和分子量进行分类。

 

目前为止,根据它们的分子量和溶解度分为四大类:ɑ-玉米醇溶蛋白、β-玉米醇溶蛋白、γ-玉米醇溶蛋白和δ-玉米醇溶蛋白。ɑ-玉米醇溶蛋白是主要部分,约占玉米总蛋白的75—85%,而β-玉米醇溶蛋白,γ-玉米醇溶蛋白根据基因型分别仅占10.15%和5.10%。

 

ɑ-玉米醇溶蛋白的分子量在21-25kDa加上10kDa的小亚分数的范围内。ɑ-玉米醇溶蛋白可溶于50-95%的醇类中,溶解性比另两种需借助还原剂或缓冲剂来溶解的好。考虑到玉米醇溶蛋白中的所有类别,玉米醇溶蛋白通常是在70%乙醇水溶液中从干磨玉米中提取。目前为止 ɑ-玉米醇溶蛋白是市面上商业应用的玉米醇溶蛋白的主要类型。

 

玉米醇溶蛋白的营养价值

 

玉米醇溶蛋白体中心的ɑ-醇溶蛋白组分富含缬氨酸、亮氨酸和谷氨酸,二硫键较少,易被消化。而位于蛋白体外层的β-醇溶蛋白组分与γ-醇溶蛋白组分富含有二硫键,γ-醇溶蛋白组分包含8个富含脯氨酸的保守序列,影响着γ-醇溶蛋白组分的蓄积过程,因此消化性较低。而δ-醇溶蛋白由于富含甲硫氨酸,严重影响着玉米蛋白质的营养平衡,导致营养失调。

 

蓄积的玉米醇溶蛋白的含硫氨基酸和疏水性氨基酸含量较高、赖氨酸和色氨酸的含量较低,有着难溶解、难消化的营养缺陷。这种氨基酸组成的不平衡性,使得玉米醇溶蛋白的生理功能较为独特,而玉米醇溶蛋白难溶解、难消化的营养缺陷的生化性状直接制约着玉米蛋白质的营养价值。

 

ɑ-玉米醇溶蛋白的与众不同

 

与玉米蛋白的其他三种蛋白质(清蛋白、球蛋白和谷蛋白)相比,玉米醇溶蛋白具有其独特的理化性质。通过上述氨基酸的分析以及结构的比较,不难发现玉米醇溶蛋白含有一半以上的疏水氨基酸(如缬氨酸、亮氨酸和脯氨酸),致使其难分散在纯水介质中。

 

纯的玉米醇溶蛋白是无色、无味的,但是由于叶黄素结合在玉米醇溶蛋白的内部,利用目前的技术很难将两者分离开来,所以大部分的玉米醇溶蛋白为淡黄色的固体。

 

玉米醇溶蛋白是一种浅黄色的、等电点为6.2的一种蛋白质。虽然玉米醇溶蛋白不能分散在水,但是可以分散在醇-水溶液、或者其他非极性溶剂中。

 

玉米醇溶蛋白的双亲特性

 

玉米醇溶蛋白因为同时含有亲水残基和疏水残疾而具有双亲性,这两种残基严格地定义为极性和非极性区域。这样玉米醇溶蛋白既可以与亲水物质相互作用,又可以与疏水物质相互作用,从而在稳定泡沫、乳化液、分散液等食品成分中起到重要的作用。

 

但是由于玉米醇溶蛋白在水中的低分散能力,使得玉米醇溶蛋白的双亲性不能发挥其最大作用。有研究发现,将蛋白质中的酰胺基团转化成酸基团后,蛋白质成为双亲性分子而作为表面活性剂或者乳化剂应用到食品加工行业中。

 

玉米醇溶蛋白的成膜性

 

玉米醇溶蛋白中含有很多含硫氨基酸,这些氨基酸可以形成很强的分子内和分子间二硫键,它们和分子之间的疏水键一起构成了玉米醇溶蛋白成膜特性的分子基础。

 

玉米醇溶蛋白膜液涂布在成膜模具中后,随着溶剂的蒸发,蛋白质溶液的浓度逐渐增大直到达到一定值,这时蛋白质会凝聚在一起,分子间、分子内的氢键、疏水键以及二硫键慢慢开始形成,随着浓度的进一步增大,这些键的作用逐步得到加强,氢键、疏水键和二硫键之间相互交错,形成一种网状结构,玉米醇溶蛋白膜就慢慢形成了。

 

玉米醇溶蛋白因具有这种特殊的分子形状和结构在不需要任何添加剂、鞣制剂的条件下能形成柔软、透明、均匀的蛋白膜。这种蛋白膜除了有良好的水蒸气和氧气阻隔性能,还具有很好的保水性和保油性,可以应用在食品保鲜、包装和制药领域。

 

一种新型食品包装材料

 

玉米醇溶蛋白是一种天然可再生资源,作为食品包装材料主要应用在保鲜、抗菌和生物活性包装等方面。玉米醇溶蛋白具有独特的成膜特性,并且具有良好的耐水性、阻隔性和机械性能,同时还具有抗紫外线、保香、不透油、防静电等特性,并对细菌有一定的抑制作用,能延长食品的货架寿命,在食品保鲜和包装领域有非常广阔的应用前景。

 

与不可食用的保鲜膜相比,可食用包装更加方便和环保,它既可以保持食品的新鲜又可以避免造成对环境的污染。玉米醇溶蛋白可以被蛋白酶和肠道内微生物分解,无毒无害,可以被人体直接食用吸收,用于制作可食性包装前景巨大。

 

通过不同的处理可以充分发挥出醇溶蛋白的特性,有效提高其应用范围和作用。加入色素、香料等添加剂可增强其外观和风味,同时如果向其中加入一些可塑剂则可以提高它的耐热性、耐酸性和耐碱性等理化性质;加入一些溶菌酶等安全无毒的抗菌成分,又可以提高它对于由微生物引起的食物腐败。

 

可食性包装是顺应人们对食品包装的方便化和无公害化而迅速发展起来的新型食品包装,它既能对食品起到保护作用,又能防止因抛弃包装袋而造成的环境污染。

 

作者简介:

Kevin.Fang,食品科学研究生,主要从事功能性食品研发,尤其擅长于糖尿病、痛风、体重管理等领域的产品产品开发。

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