接枝聚合改性

酪蛋白-葡聚糖接枝改性研究1、什么是酪蛋白呢？

乳可以對人類和動物進行免疫保護與生長調節(jié)，是新生哺乳動物最好的營養(yǎng)來源。在牛乳中，主要的乳蛋白是酪蛋白，約占總蛋白的78．8％，人乳中酪蛋白約占總蛋白的32％。酪蛋白是牛乳脫脂后，加酸調整pH至4.6—4.7時沉淀下來的蛋白質。酪蛋白的比重為1.25--1.31，為非吸濕性白色物質，不溶于水、酒精、有機溶劑中，而溶于堿性溶液中，可生成酪蛋白酸鹽(可作為乳化劑、增稠劑)。酪蛋白含有人體必需的八種氨基酸，是一種全價蛋白質，其PER值為2.5，能夠為生物體生長發(fā)育提供必需的氨基酸，其消化吸收率為97％,-一98％，有著良好的功能特性和較高的營養(yǎng)價值。1.1、酪蛋白的結構

酪蛋白是一種含磷蛋白質，酪蛋白中的絲氨酸羥基與磷酸根之間形成一個酯鍵。研究表明，酪蛋白不是單一的蛋白質，而是由‰D、1c、Y四種類型構成，每類又有多種遺傳變異體。酪蛋白的主要特征是它們具有高含量的磷酸絲氨酞殘基和相當多的脯氨酸。它們的主要組成見表1.1所示。1.2、酪蛋白的性質

酪蛋白為非結晶、非吸潮性物質，常溫下在水中可溶解0.8-1.2%，微溶于25℃水和有機溶劑，溶于稀堿和濃酸中，能吸收水分，當浸入水中則迅速膨脹，但分子不結合。干酪素（酪蛋白）是等電點為pH4.8的兩性蛋白質。在牛奶中以磷酸二鈣、磷酸三鈣或兩者的復合物形式存在，構造極為復雜，直到現在沒有完全確定的分子式，分子量大約為57000-375000。干酪素在牛奶中約含3%，約占牛奶蛋白質的80%。純干酪素為白色、無味、無臭的粒狀固體。相對密度約1.26。不溶于水和有機溶劑。干酪素能吸收水分，浸于水中，則迅速膨脹，但分子并不結合。1.3、酪蛋白的制備

(1)新鮮牛奶脫脂，加酸(乳酸、乙酸、鹽酸或硫酸)，將pH調至4.8，使干酪素微膠粒失去電荷而凝固沉淀。用這種方法得到的干酪素稱為酸酪蛋白，加酸的種類不同得到的酸酪蛋白卻幾乎毫無區(qū)別。酸酪蛋白是白色至淡黃色粉末或顆粒，稍有奶臭和酸味。在水中只是溶脹，若加入氨、堿及其鹽時，則可分散溶解于水中?？扇苡趶娝帷⒍掖及?、嗎啉、尿素、甲酰胺、熱苯酚和土耳其紅油。(2)將牛奶與粗制凝乳酶作用，形成凝固沉淀物，稱為粗制凝乳酶酪蛋白，呈白色粒狀，幾乎無味無臭，加熱灼燒會產生特有的臭味。凝乳酶酪蛋白比酸酪蛋白的灰分含量高。2.、研究的背景及意義

隨著生活水平的提高，蛋白質在食品體系中的應用越來越受到人們的關注。長期以來，食品研究人員致力于通過物理、化學(?；?、磷酸化、糖基化及去酰胺等)和酶(生物工程)的方法進一步提高蛋白質的功能特性。但是，在這些改進的方法中，物理方法效果不顯著，化學方法使用了化學有毒試劑，從而不能或極少應用于食品工業(yè)。從80年代末期開始，一些研究小組把研究的重點轉移到蛋白質．糖接枝改性上。經過Maillard（美德拉）反應，蛋白質與糖共價結合，不需要任何化學試劑作為催化劑，僅加熱就可使該反應自發(fā)地進行。因此，適當控制蛋白質的接枝反應朝有利的方向發(fā)展，不失為蛋白加工業(yè)中一條較佳的方法。酪蛋白氨基酸組成比較理想，是一種全價蛋白質。酪蛋白是多種食品重要成分，深受人們的關注。不可避免的是，酪蛋白的功能特性依然存在著一定的缺陷。酪蛋白等電點在pH4．6左右，低酸性條件下，溶解度及乳化性都很差，當食品為酸性體系時，酪蛋白的使用就會受到限制。因此，為改善酪蛋白的一些功能特性，擴大酪蛋白的使用范圍，需對其進行改性。另外，已報道蛋白質-糖接枝物是一種性質優(yōu)良的多功能添加劑。它們是由蛋白質和糖兩種生物分子在無任何化學催化劑參與下經由接枝反應制得，符合現代社會對天然添加劑與日俱增的要求，因而有廣泛的應用前景。

3、接枝共聚改性的定義3.1基本原理

~~~A~~~A~~~A~~A~~~A~~~|||||BBBBB|||||BBBBB|||||BBBBB方法：在反應性大分子存在下，將單體進行自由基、離子加成或開環(huán)聚合⑴自由基接枝①烯烴單體在帶有不穩(wěn)定氫原子的預聚體存在下進行聚合，引發(fā)可通過過氧化物，輻照或加熱等方法。如：~~~~~CHCH=CHCH~~~~+St||HH②在主鏈上形成過氧化氫基團或其它官能團，然后以此引發(fā)單體聚合。如：CH3|~~~~~~CH2~~~C~~~~+St|O—OH⑵陽離子接枝：效率較低⑶陰離子接枝①主鏈引發(fā)例：~~~~CH2CH==CH==CH~~~~~+St②主鏈偶聯例：活性聚苯乙烯陰離子和帶有側酯基的大分子（甲基丙烯酸甲酯），甲氧基團被取代生成酮基接枝鏈。⑷開環(huán)聚合4、接枝改性方法蛋白質與糖的接枝方式，目前主要有兩種：干法和濕法。濕法一般在較高溫度下進行，反應速率快。本章采用濕法反應改性酪蛋白，以期生成新型功能大分子接枝物。采用濕法進行接枝反應，一般將蛋白質與糖混合液在密封的裝置中加熱進行。該反應的程度與許多因素有關，例如：溫度、加熱時間、緩沖液類型、pH值、底物配比等。濕法接枝反應主要應用于單糖與雙糖之間，而與多糖進行反應相對較少。有研究表明，多糖的加入較單糖與雙糖更能提高蛋白質的功能性質。葡聚糖又稱右旋糖苷，是利用蔗糖分子中的葡萄糖單元經腸膜明串珠菌發(fā)酵，使葡萄糖單元脫水聚合而成的一種高分子葡萄糖聚合物，具有優(yōu)良的性質。其性狀為白色顆粒狀粉末，無臭無味，易溶于水。具有高親水性、無凝血效應，黏度和滲透壓與血液相近，能在人體內降解但又必須維持一定的時間，是目前世界公認的一種優(yōu)良的血漿代用品。因而實驗中選擇葡聚糖與酪蛋白進行接枝反應。4.1、酪蛋白-葡聚糖濕法接枝反應方法稱取一定量的酪蛋白，溶于1／15mol／L的磷酸鹽緩沖液中，按一定比例加入葡聚糖，充分攪拌溶解。取8mL混合液于帶塞的旋口試管中，適當的反應溫度下，反應一定時間后置于冰浴冷卻，冰箱保存?zhèn)溆?。冷凍干燥后得到酪蛋?葡聚糖接枝物。5、酪蛋白-葡聚糖濕法接枝反應過程

酪蛋白-葡聚糖接枝反應主要是基于蛋白質分子中氨基酸側鏈的自由氨基和糖分子還原末端的羰基之間的羰氨反應。第(1)步顯示早期Maillard反應，即糖分子與賴氨酸或羥賴氨酸的ε-氨基形成可逆的醛亞胺(Aldimine或Sehiff堿（席夫堿）)；中期Maillard反應則由(2)～(4)步表示，席夫堿形成后，席夫堿上電荷與雙鍵的重排形成糖-蛋白質酮胺結合物(Ketoamine或Amadori型產物)，此時得到的這種蛋白-多糖接枝產物比較穩(wěn)定且為可逆性產物，均屬于非酶糖基化中間產物。反應中重要的中間產物席夫堿經過Amadori重排形成Amadori產物，接著Amadori產物根據pH值的不同發(fā)生降解，當pH值等于或小于7時，Amadori產物主要發(fā)生1，2一烯醇化而形成糠醛(當糖是戊糖時)或羥甲基糠醛(當糖為己糖時)；當pH值大于7時，Amadori產物主要發(fā)生2，3-烯醇化而形成還原酮，例如4-羥基一5-甲基．2，3-二氫呋喃，和很多裂解產物包括1-羥基-2丙酮、丙酮醛、二乙?；?，所有這些都是高活性的中間體，還繼續(xù)參與反應。羰基能和自由氨基縮合，這樣就使最終產物中含氮，二羰基化合物能和氨基酸反應形成醛和d-氨基酮，這個反應稱為Strecker反應。接下來，一系列反應發(fā)生，包括環(huán)合、脫氫、重排、異構化，進一步縮合，最終形成棕色含氮聚合物或共聚物，稱為類黑素。6、酪蛋白的應用①酸酪蛋白主要用作涂料的基料，木、紙和布的粘合劑，食品用添加劑等。作為涂料的基料約占總消費的一半，具有優(yōu)良的耐水性，在顏料中能很好地分散，提高涂料的均勻性。此外，因流動性好，易于涂裝施工，粗制凝乳酶蛋白主要用于制造塑料鈕扣。酪蛋白鈕扣與其他樹脂鈕扣相比，染色性、加工性、色澤鮮艷性均好，質量在鈕扣中居中上等。干酪素與消石灰（CaOH）、氟化鈉、硫酸銅均勻混合，再配入煤油得到酪素膠，是航空工業(yè)和木材加工部門使用的一種膠合劑。干酪素也用于醫(yī)藥和生化試劑。②酪蛋白在食品工業(yè)中主要用作固體食品的營養(yǎng)強化劑,同時兼為食品加工過程中的增稠及乳化穩(wěn)定劑,有時也能作為黏結劑、填充劑和載體使用。酪蛋白在食品中尤其適用于干酪、冰淇淋(用量0.3%~0.7%)、肉類制品(如火腿、香腸,用量1%~3%)及水產肉糜制品；以5%添加量強化面包和餅干