姜發(fā)堂教授團(tuán)隊(duì)匡映副教授在Food Hydrocolloids發(fā)表重要研究成果
近日，湖北工業(yè)大學(xué)湖北省工業(yè)微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家“111”細(xì)胞調(diào)控與分子藥理學(xué)研究中心、Glyn O. Phillips親水膠體研究中心的姜發(fā)堂教授團(tuán)隊(duì)在食品領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Food Hydrocolloids》（IF11.0）在線發(fā)表了題為“Schiff base type casein-konjac glucomannan conjugates with improved stability and emulsifying properties via mild covalent cross-linking”（席夫堿型酪蛋白-魔芋葡甘露聚糖偶聯(lián)物：通過溫和的共價(jià)交聯(lián)提高穩(wěn)定性和乳化性能）的研究論文（原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108733），揭示了通過溫和共價(jià)交聯(lián)制備的新型酪蛋白-魔芋葡甘露聚糖結(jié)合物（CAS-DAK）在乳化性能和穩(wěn)定性方面的卓越表現(xiàn)，為食品工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來了新的希望。匡映副教授為第一作者，湖北工業(yè)大學(xué)為第一通訊單位，諾丁漢大學(xué)為第二通訊單位。
該研究先利用魔芋葡甘聚糖（KGM）高碘酸鈉氧化制備具有高反應(yīng)活性的DAK，然后利用希夫堿反應(yīng)與酪蛋白（CAS）進(jìn)行溫和的共價(jià)交聯(lián)。深入探究CAS-DAK結(jié)合物的結(jié)構(gòu)和性能，研究團(tuán)隊(duì)采用了一系列先進(jìn)的表征技術(shù)，測(cè)試了CAS-DAK偶聯(lián)物的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、微觀形態(tài)和乳化性質(zhì)。
圖1為CAS-DAK偶聯(lián)物及乳液穩(wěn)定原理圖
CAS是牛奶中的一種主要乳蛋白，因其安全性、可食用性、易工業(yè)化生產(chǎn)以及高應(yīng)用價(jià)值而被廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)。針對(duì)CAS在應(yīng)用中存在一些局限性，如溶解性差、對(duì)pH和離子濃度的耐受范圍窄，以及易聚集沉淀等，親水性多糖 （PS） 通過美拉德反應(yīng)和酶促反應(yīng)等共價(jià)相互作用結(jié)合，可以有效克服CAS的應(yīng)用缺陷。由于大分子量和空間位阻效應(yīng)，KGM在低反應(yīng)溫度 （< 75 °C） 下很難通過美拉德反應(yīng)與蛋白質(zhì)進(jìn)行共價(jià)交聯(lián)，并且僅誘導(dǎo)微弱的非共價(jià)相互作用，復(fù)合物大多處于亞穩(wěn)態(tài)。在較高的溫度 （> 90 °C） 下長(zhǎng)時(shí)間能夠?qū)崿F(xiàn)，但在美拉德反應(yīng)的最后階段容易形成晚期糖基化終產(chǎn)物 （AGEs），這對(duì)人體健康有害。針對(duì)以上問題，本研究通過NaIO4 氧化KGM制備的低分子量二醛魔芋葡甘露聚糖 （DAK）顯示出比KGM更高的共價(jià)偶聯(lián)活性。在低熱誘導(dǎo)下，低分子量寡糖片段很容易通過羰基-氨基反應(yīng)與蛋白質(zhì)相互作用。本研究測(cè)試了CAS-DAK偶聯(lián)物的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、微觀形態(tài)和乳化性質(zhì)。進(jìn)一步研究了不同CAS-DAK濃度和含油分?jǐn)?shù)的CAS-DAK穩(wěn)定乳液的液滴尺寸、界面行為、流變性能和物理穩(wěn)定性。
圖2 CAS-DAK合成及乳液形成機(jī)理圖
本研究提供了一種在低熱交聯(lián)下制備無(wú)AGEs蛋白-多糖偶聯(lián)物的溫和偶聯(lián)方法，以及構(gòu)建Schiff堿型乳化劑穩(wěn)定的水包油乳液的理論基礎(chǔ)。
匡映，湖北工業(yè)大學(xué)“南湖學(xué)者”，主要從事食品軟物質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的研究，主持國(guó)家自然科學(xué)基金、湖北省自然科學(xué)基金課題等10余項(xiàng)。在Advanced Functional Materials, Nano Today, Biomaterials, Journal of Controlled Release, Food Hydrocolloids, Carbohydrate Polymers等國(guó)際期刊發(fā)表SCI論文60余篇（含1區(qū)43篇，2區(qū)10篇），申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利8項(xiàng)（已授權(quán)5項(xiàng)）。
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