一种蛋白质接枝天然多糖及其制备方法及用途技术

本发明专利技术公开了一种蛋白质接枝天然多糖及其制备方法及用途，具体的涉及一种生物蛋白质接枝壳寡糖及其制备方法与用途，属于天然高分子改性领域。本发明专利技术的生物蛋白质接枝壳寡糖是将壳寡糖溶解后，与生物蛋白质溶液在催化剂微生物转谷氨酰胺酶的作用下得到。本发明专利技术反应条件温和，工艺简单，反应物质均为天然高分子，绿色环保。制得的水溶性壳寡糖-生物蛋白质共聚物具有良好的成膜性、吸湿保湿性和抗氧化作用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，具体的涉及一种生物蛋白质接枝壳寡糖及其制备方法与用途，属于天然高分子改性领域。本专利技术的生物蛋白质接枝壳寡糖是将壳寡糖溶解后，与生物蛋白质溶液在催化剂微生物转谷氨酰胺酶的作用下得到。本专利技术反应条件温和，工艺简单，反应物质均为天然高分子，绿色环保。制得的水溶性壳寡糖-生物蛋白质共聚物具有良好的成膜性、吸湿保湿性和抗氧化作用。【专利说明】
本专利技术属天然高分子改性领域，具体涉及一种蛋白质接枝天然多糖，特别是鱼皮胶原蛋白及其水解产物接枝壳寡糖及其制备方法、用途。
技术介绍
蛋白质和多糖是共存于食品乳化体系中最重要的两类生物大分子，是影响食品结构和质构的主要因素。蛋白质因能在液液或气液界面上形成吸附层来降低界面张力而多在胶体体系中充当乳化剂，多糖则由于其良好的增稠和持水特性而常用做稳定剂，由此赋予了体系不同于两者单独存在时的功能表现。共价键结合的蛋白质与多糖形成接枝物，既保留了蛋白质的表面活性又具有多糖的亲水性能，与蛋白质多糖弱相互作用形成的混合物对比，对环境条件具有较高的适应性。当蛋白质和多糖位于同一体系时，在适合的温度，pH值，离子强度等条件下，二者之间会通过相互作用而发生交联。这些相互作用分为范德华力，氢键，静电吸引，疏水相互作用及热力学不相容性的次级力等，这都和他们所处的体系息息相关。其中，比较常见的是美拉德(Mailard)反应，这些相互作用得到的产物具备优良的功能特性，比如较高的溶解性、乳化特性等。 蛋白质的氨基基团与糖的还原性羰基末端经接枝反应可以得到蛋白质-糖共价复合物。这种基于Maillard反应机理的化学改性，由于其不需要任何化学试剂作为催化剂，仅加热即可进行反应，被认为是一种有效改善蛋白质功能特性的绿色方法。研究发现，蛋白质-糖的接枝物对于外部环境因素具有较高的稳定性，与以次级力相结合的蛋白质-糖非共价复合物相比，其结合不受热或PH值的影响。目前，国内外许多学者已对卵清蛋白、蛋清蛋白、牛血清蛋白、β_乳球蛋白、大豆分离蛋白、大米蛋白等蛋白质与糖类化合物的接枝反应进行了深入研究。结果表明，由于亲水性糖链的共价接入，蛋白质分子的乳化性、溶解性、热稳定性、抗氧化性等功能特性均有显著的提高。国内外对蛋白质和糖进行接枝改性的传统方法主要有两种:干热法和湿热法。干热法由日本Kato教授首先提出，通过控制自发的美拉德反应来实现，反应是在低于蛋白质变性温度下进行的，而且需控制反应体系的水分活度使蛋白质的氨基处于非聚集的反应状态。干热法接枝反应步骤如下:将蛋白质和糖按照一定的比例溶解于水中，分散均匀后进行冷冻干燥，将冻干粉置于一定温度和相对湿度环境下进行反应。干热法多用于多糖和蛋白质的接枝反应，接枝物功能特性较好，但反应时间较长，另外对反应条件的要求较为严格。湿热法通常是将蛋白质和糖按照一定的比例溶解于选定PH值的缓冲溶液中，然后放在一密闭的容器里，使用水浴或者油浴来进行反应。PH值和温度对湿热法接枝反应的速度影响较大，缓冲溶液越呈碱性，温度越高，体系反应速度越快。与干热法相比，湿热法制备蛋白质-糖接枝产物所需时间较短，一般需要几到十几小时的反应时间，但高温下易发生蛋白质肽链的变性和聚集，加速Maillard反应向高级阶段进行，不利于控制反应朝有利的方向发展，多被用于蛋白质与小分子糖之间的接枝反应。近年来，积极寻找有效的蛋白质-糖接枝反应的方法，成为国内外研究小组的热门课题。管军军研究了微波辐射加热方式对大豆分离蛋白-多糖接枝反应的影响，发现微波加热能够显著促进大豆分离蛋白与乳糖、可溶性淀粉之间的接枝反应，且其共价复合物的功能特性较大豆分离蛋白相比有显著的提高。齐军茹通过加入极性有机溶剂降低反应体系的水分活度，建立了液相体系中大豆酸沉蛋白-葡聚糖之间的Maillard反应模型，产物的功能性质与干热反应的蛋白质-多糖复合物所表现出来的优越功能性质相当。王金水使用超声波处理技术促进了小麦蛋白与阿拉伯胶、麦芽糊精在水溶液中的接枝反应，接枝物的溶解性和热稳定性得到明显的提高。许彩虹使用高压反应釜装置探讨了大豆7S球蛋白与葡聚糖在压力作用下的接枝反应，在提高接枝程度的同时，低压能够显著抑制反应中的褐变程度，即减少了高级阶段有色物质的生成。管永光将脉冲电场处理技术引入到蛋白质-多糖的接枝反应中，并对其接枝物理化性质和功能性质进行探讨，高强度电场能够显著促进蛋白质-多糖共价复合物的生成，这为低温条件下制备蛋白质-糖接枝物提供了一定参考。CN102068965A公开了一种适于蛋白纯化的壳聚糖分离介质的制备方法，包括如下步骤:(1)在搅拌下，将壳聚糖的乙酸溶液分散于液体石蜡中，在制孔剂环己烷和少许spanSO存在下，形成壳聚糖微粒；然后在交联剂戊二醛的作用下，壳聚糖微粒进一步交联形成壳聚糖骨架；(2)壳聚糖骨架先进行溶胀处理；然后在DMSO/NaOH混合液中，壳聚糖骨架上的羟基与环氧氯丙烷反应，在壳聚糖骨架上引入环氧基，得到接枝后的壳聚糖骨架；(3)将IDA/NaOH混合 溶液加入接枝后的壳聚糖骨架，20-80°C温度下反应l_10h，抽滤即得所述的壳聚糖分离介质。CN101906213A公开了一种新型的蛋白质糖基化接枝方法，包括如下步骤:(1)在拥挤试剂中加入缓冲溶液，搅拌，得到溶液；(2)将蛋白和葡聚糖加入步骤(1)得到的溶液中，搅拌2h后，加入NaN3，在5°C放置24h，再在50_70°C搅拌12_48h后，迅速冷却至低于25 °C，得到糖基化蛋白产物。CN101785522A公开了一种植物蛋白与多糖接枝聚合的方法，包括(I)植物蛋白与多糖接枝共聚:将植物蛋白溶解后，加入多糖得到混合溶液，植物蛋白与多糖的质量比为0.1-10:1 ； (2)将混合溶液搅拌2-3小时后，通过频率为500-2000赫兹，15_45kV的脉冲电场，脉冲处理时间为480-2000 μ S，得到共聚物；(3)将共聚物浓缩后喷雾干燥。上述现有技术公开的多是植物蛋白与多糖进行接枝，但对于动物蛋白与多糖进行接枝的报道却较为少见，并且，现有技术所述制备方法还存在反应时间长、成本较高、反应中间体有毒副作用等的问题。因此，本专利技术提供了一种新的以转谷氨酰胺酶为催化剂，催化鱼皮胶原蛋白及其水解产物和壳寡糖制备得到蛋白质接枝壳寡糖改性物。在壳寡糖上接入鱼皮胶原蛋白及其水解产物合成具有更高生物活性的生物材料，为鱼皮胶原蛋白及其水解产物的深度开发和应用拓展更大的市场空间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种催化鱼皮胶原蛋白及其水解产物接枝壳寡糖的制备方法及其用途。本专利技术所述天然多糖指的是自然界中广泛存在的纤维素及其衍生物，例如甲壳素类及海藻酸、淀粉等天然高分子材料。本专利技术优选使用甲壳素类物质壳寡糖，是将壳聚糖经特殊的生物酶技术或微波降解技术降解得到的一种聚合度在2~20之间的寡糖，具有水溶性较好和生物活性高，无毒无免疫原性、易被生物体吸收等诸多优良性质，是甲壳素、壳聚糖的升级产品，具有壳聚糖不可比拟的优越性，在生物医药行业得到了广泛的应用。本专利技术所述蛋白质指的是生物蛋白，特别是动物蛋白质，主要来源是禽类、畜类、鱼类和昆虫等。本专利技术优选使用鱼皮胶原蛋白，是鱼类动物体内含量最丰富的蛋白质，它比牛、猪等哺乳动物来本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物蛋白质接枝壳寡糖，其特征在于：它是以生物蛋白质和壳寡糖为底物，转谷氨酰胺酶为催化剂制备得到的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：帅放文，王向峰，章家伟，
申请(专利权)人：湖南尔康北山明胶有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43