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醇溶蛋白的应用

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周世红 2021-12-19 16:50 评论( 0 ) 浏览( 1095 )

根据报道,对小麦醇溶蛋白的应用研究多集中于遗传、育种、结构与提高面粉质量等方向,也有少量学者对小麦醇溶蛋白制成的微粒、膜、纤维等进行研究。对大麦醇溶蛋白的研究较少,有学者研究了大麦醇溶蛋白多肽的多态性且可应用于品种鉴定;K.A.Howard等研究表明大麦醇溶蛋白与麦芽品质之间存在因果关系;BoostaniS等对大麦醇溶蛋白、黑麦醇溶蛋白和玉米醇溶蛋白亚微米颗粒对Pickering乳液稳定化能力进行了比较研究,结果表明前两者作为Pickering稳定剂的能力比玉米醇溶蛋白更强,其中大麦醇溶蛋白微粒作为稳定剂比玉米醇溶蛋白微粒的稳定性高20倍以上。本文对醇溶蛋白应用的综述多集中在玉米醇溶蛋白的研究。

近年来国内对醇溶蛋白膜的研究较多。李凌芳等以硬脂酸为改性剂、用甘油做增塑剂,分别使用溶液浇铸法、高温模压法制备小麦醇溶蛋白膜,考察了硬脂酸对两种膜力学性能、动态力学性能和透湿性能的影响。结果显示,模压膜的性能优于浇注膜;随着含有硬脂酸增多,模压膜的弹性模量增大,透湿率明显降低。唐津忠等对猕猴桃保鲜膜的研究表明:以玉米醇溶蛋白、脂质以及多糖为基质的包衣剂不仅可以延长猕猴桃的保鲜时间,而且可以有效减少储存过程中的营养损失。除此之外,何慧等研究表明特定配方比例下玉米醇溶蛋白制成的保鲜膜可延长部分果蔬和腌肉制品的贮藏期。ChenG等使用白色玉米醇溶蛋白在冰乙酸中与戊二醛交联反应制成薄膜,该薄膜具有更高的抗张强度、延展性和硬度,且在沸水中仍能保持完整性。

但是醇溶蛋白提取和纯化的成本过高、有机溶剂和能量消耗过大以及成膜的结构、机理仍不明确是目前制约醇溶蛋白膜得到广泛应用的主要因素。

玉米醇溶蛋白因其良好的生物相容性、更小的毒性等而被广泛用于缓释、控释和靶向药物研究和组织工程中。TuJ等制备了玉米醇溶蛋白支架与兔骨髓间充质干细胞的复合物,将该复合物植入兔桡骨缺损部位中,结果表明该复合物可在鼠大腿肌袋内异位成骨且可在血管形成的条件下修复兔临界大小的桡骨缺损。谢俊俊等使用生物可降解性玉米醇溶蛋白作为骨架和黏附材料,5-氟尿嘧啶为模型药,制备氟尿嘧啶胃肠道黏附控释片,大鼠灌胃实验表明该生物黏附控释片可有效地控制药物释放速度,减少因血药浓度波动带来的毒副作用。LiW等采用仅以甘油为分散介质的新方法制备了玉米醇溶蛋白微载体。Vero细胞培养实验表明,玉米醇溶蛋白可作为悬浮细胞大规模培养的微载体,且更加环保。YangF等通过静电纺丝制成玉米醇溶蛋白和明胶的复合纤维支架,该生物支架具有良好的力学性能和细胞相容性,可应用于组织再生领域。

在食品保健品领域,金英姿通过酶解玉米醇溶蛋白方法,通过不同条件控制制备蛋白醒酒肽、谷氨酰胺肽、高F值低聚肽疏水性肽或可溶性肽溶解形成的玉米蛋白肽饮料,大大提高的玉米蛋白粉的应用价值。

玉米醇溶蛋白在环境保护领域也显示出诱人的应用潜力。如YuX等将玉米醇溶蛋白在聚乙烯醇的辅助下静电纺丝,再与戊二醛交联,得到的纳米纤维对PM0.3的过滤效率超过97%,对其他尺寸污染物颗粒的过滤效率超过98%。HaoL等使用无毒的三聚磷酸钠(STP)对玉米醇溶蛋白进行磷酸化改性,增强了其纳米载体亲水性,可保护所载阿维菌素(AVM)免受紫外光分解并且保留了杀虫毒性。此类纳米载体系统减少了AVM的损失并提高了AVM的利用率,在一定程度上保护环境和人类健康。

与国内对醇溶蛋白研究不同的是,国际上的研究显示出发展早、学科交叉、表征方法先进等特点。从应用领域来看,国际上的研究尤其集中于多学科交叉的领域。

作为载体应用方面,Arangoa等制备了玉米醇溶蛋白纳米颗粒载体,该纳米颗粒在小肠和大肠中的吸附量分别约为8g/m2和4g/m2,其表现出很高的与肠道的非特异性相互作用的能力。Aswathy等合成了粒径800nm左右的玉米醇溶蛋白颗粒,并用5-氟尿嘧啶(5-FU)包裹。实验显示该纳米颗粒成功用于干细胞成像且与细胞具有相容性。

制成膜的应用方面,ChengSY等以玉米醇溶蛋白和壳聚糖为基材,添加酚类化合物(阿魏酸和没食子酸)和二元酸(己二酸或琥珀酸),制备了复合可食性膜,复合膜有良好的水蒸气阻隔性、力学性能、抗氧化活性和抑菌活性。酚类化合物的回收率为71%~84%,二元酸回收率为48%~65%。AhammedS等采用溶剂铸造法,制备明胶/玉米醇溶蛋白复合膜,在不同配比和添加剂下复合膜显示出不同性能,可分别改善明胶薄膜的耐水性、延展性。Saithongdee等采用静电纺丝和柠檬酸热诱导酰胺交联法制备了含姜黄素的玉米醇溶蛋白膜,可作为新型Fe3+的光学传感器。将该膜浸入含Fe3+的样品溶液中,膜的颜色会由黄色变成棕色,测量结果有较好的准确性。

除使用玉米醇溶蛋白直接制成膜外,最近几年还有如MorenoMA等使用添加了植物酚类提取物的玉米醇溶蛋白进行静电纺丝,将得到的含提取物的醇溶蛋白纤维收集附着在聚羟基脂肪酸酯(PHA)膜上,后与戊二醛蒸汽进行交联,再在45℃下物理热压保证粘附。结果表明含有该涂层的膜携带酚类提取物且释放缓慢,23天后释放量达80%~86%。这样的涂层在食品包装膜和医用膜有不错的应用潜力。在生物医学和组织材料在生物医学和组织材料方面,国外研究相对较多。AhmedY等使用电泳沉积(EPD)技术在不锈钢体上制备了一种玉米醇溶蛋白/羟基磷灰石(HA)复合涂层。该涂层具有温和的亲水性,可提高316L不锈钢的耐腐蚀性,且与316L不锈钢有很强的结合力,适合于生物医学应用。在模拟体液浸泡下该复合涂层形成致密的HA晶体,证实了涂层的骨结合能力,有很强的骨科应用潜力。

在生物医学材料领域,玉米醇溶蛋白还可制备或参与合成Zein微球、Zein纳米纤维、可在骨组织中使用的Zein与无机材料的复合材料和广泛用于食品包装领域的Zein黏土复合材料等。

但在生物医学和组织工程领域,玉米醇溶蛋白制品的生物相容性还未得到完全验证,停留在体外组织工程阶段。控释、缓释和靶向药物载体也仅在实验室研究阶段。距离工业化生产并进入生活实际还需走很长的路。

WangY等的报道,醇溶蛋白纤维中添加Zn2+和Co2+后,热解过程中的石墨化程度较高。由此制得的碳膜具有优异的电化学性能,提高了醇溶蛋白作为含氮原料在开发高性能超级电容器碳结构方面的潜在应用。

相关链接:脂肪酸酯戊二醛谷氨酰胺肽

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