Взаємодія білків та полісахаридів - огляд тем ScienceDirect

Пов’язані терміни:

• Біополімер
• Казеїн
• Пектин
• Полімери
• Краплі
• Білки
• Полісахариди
• Молочні білки
• Біополімери

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Нанотехнології для харчових продуктів

III Використання білків у наномасштабних системах доставки

Використання взаємодії білок-полісахарид для формування інкапсуляційних систем, заснованих на коацервації, було зменшено до наномасштабу Хуангом та Цзянгом (2004). Їх дослідження з приводу оздоровчих флавоноїдів було зосереджено на найбільш активній формі, що міститься у зеленому чаї, епігалокатехінгалаті (EGCG). Зелений чай давно використовується як напій, але низька біодоступність завжди є проблемою. Тому ця група запропонувала інкапсуляцію чайних катехінів для підвищення їх стабільності та біодоступності. Вони використовували коацервати, утворені білково-полісахаридними комплексами, як недорогий метод інкапсуляції катехінів зеленого чаю на мікро- та нанорозмірному рівні.

Ю та ін. (2005) застосували пептидні нанотрубки як опори для іммобілізації ферментів. Вони капсулювали ліпазу всередину пептидних нанотрубок і виявили, що каталітична активність пов'язаних з нанотрубками ферментів насправді була вищою (> 33%), ніж вільна ліпаза при кімнатній температурі. Цікаво, що при 65 ° C активність ліпази в нанотрубках була на 70% вищою порівняно з вільними ліпазами. Вони показали, що фермент всередині нанотрубки може бути перероблений шляхом виготовлення магнітних нанотрубок із використанням суперпарамагнітних нанокристалів FePt, іммобілізованих на зовнішній стороні пептидних нанотрубок. Вони припустили, що посилення активності ліпаз у пептидних нанотрубках, ймовірно, індукується зміною конформації ліпаз у відкриту форму (ферментативно активна структура), оскільки ліпази адсорбуються на внутрішніх поверхнях пептидних нанотрубок.

Нохіро та ін. (2006) використовували казеїн для утворення нанорозмірних білкових міцел для утримання гідрофобних речовин. Група використовувала трансглутаміназу для утворення інцепсованих ANS міцел казеїну з розміром частинок 36 нм, які зберігали ≥50% ANS при обробці трипсином. Цей метод корисний для виготовлення прозорих пересичених розчинів шляхом солюбілізації гідрофобних речовин у функціональних продуктах харчування та фармацевтичних препаратах.

Одне з останніх понять, представлене Семо та співавт. (2006; керівник Ю. Лівні) - використання самозбірних міцел казеїну як нанокапсулярних носіїв. Автори зрозуміли, що міцели казеїну (СМ) є фактично нанокапсулами, створеними природою для доставки поживних речовин, таких як кальцій, фосфат та білок, до новонародженого. Таким чином, вони запропонували використовувати СМ як самостійно зібрану систему для нанокапсуляції та стабілізації гідрофобних нутрицевтичних речовин для збагачення харчових продуктів. Вітамін D2 використовували як модель гідрофобних нутрицевтичних сполук. D2-rCM та rCM мали подібну морфологію, яка також була типовою для природних СМ, як показано на мікрофотографіях Cryo-TEM (рис. 23.2).

Малюнок 23.2. Зображення Кріо-ТЕМ: (a) повторно зібраний CM (rCM), (b) вітамін D2, що містить rCM (D2-rCM), (c) природний CM у знежиреному молоці (неопубліковані набори; люб’язно надано доктором Лівні та доктором Даніно, Факультет біотехнології та харчової інженерії).

Повторно зібрані міцели мали середній діаметр 146 і 152 нм з і без вітаміну D2 відповідно, подібні до нормальних СМ, які зазвичай складають в середньому 150 нм. Було продемонстровано, що нутрицевтичну сполуку можна завантажувати в СМ, використовуючи природну тенденцію самозбірки бичачих казеїнів. Концентрація вітаміну в міцелі була приблизно в 5,5 разів більша, ніж у сироватці. Навіть у сироватці крові вітамін D2 містився лише у зв’язку з залишковими розчинними казеїнами. Дуже цікавим спостереженням було те, що морфологія та середній діаметр повторно зібраних міцел були подібними до таких у природних СМ. Частковий захист від руйнування вітаміну D2, спричиненого УФ-світлом, забезпечували міцели. Отже, це дослідження продемонструвало, що КМ може бути корисним як нанотранспортні засоби для закріплення гідрофобних нутрицевтиків у харчових продуктах. Такі нанокапсули можуть бути включені в молочні продукти, не змінюючи їх сенсорних властивостей.

Нещодавно Livney and Ron (2007) продемонстрували використання комплексів β-лактоглобулін – полісахариди для транспортування гідрофобних нутрицевтиків. Автори скористалися здатністю бета-лактоглобуліну зв'язувати гідрофобні молекули та додали вторинний захисний шар шляхом його комплексування із зарядженим полісахаридом. Вони показали, що, ретельно контролюючи дзета-потенціал частинки, можна отримати стабільний нанорозмірний носій. Однак слід зазначити, що в таких випадках навантаження біоактивної речовини у міхур було низьким, і ефект стабілізації ще не продемонстрований. Проте цей розумний контроль фізичних властивостей системи є чудовим прикладом для складання нанорозмірної капсульованої бульбашки, заснованої на контролі фізичних властивостей.

Том 2

Наташа Наяк, Харджиндер Сінгх, в Енциклопедії харчової хімії, 2019

Фактори, що впливають на взаємодію білків і полісахаридів

Фактори, що впливають на природу взаємодії білка ‒ полісахаридів та відповідні структури, що утворюються на основі цих взаємодій, можна класифікувати як зовнішні, внутрішні та переробні фактори. Ці фактори можна варіювати, щоб отримати бажані функціональні можливості для спеціальних програм (Таблиця 1).

Таблиця 1. Фактори, що впливають на взаємодію білка молока і полісахаридів

Спостереження фактора

Зовнішній	Коефіцієнт змішування (r)	Впливає на структуру утворених комплексів або коацерватів. Менший r призводить до утворення коацерватів, які швидко зливаються, тоді як вищий r - більш стабільних коацерватів.
	Молекулярна концентрація	Коацервація може відбуватися у дуже розбавлених розчинах, тоді як термодинамічна несумісність сприяє більш концентрованим системам.
	рН	При рН> ізоелектричній точці (pI) білка виникає відштовхування між білком і полісахаридом. Поблизу pI утворюються розчинні комплекси, тоді як подальше зниження рН призводить до утворення коацерватів.
	Іонна сила	При високій концентрації солі мікроіони спричиняють зменшення електростатичної взаємодії, тоді як при низькій іонній силі перешкоди утворенню білково-полісахаридного комплексу мінімальні.
	Щільність заряду	Коацервація не відбувається при низькій густині заряду, тоді як осадження міжполімерних комплексів відбувається при дуже високій щільності заряду. Характер групи заряду (карбонільний проти сульфатований) впливає на силу взаємодії.
Властивий	Молекулярна конформація	Підвищена гнучкість ланцюга та підвищена рухливість заряду призводять до міцнішого зв’язування.
Розподіл заряду	Рівномірно заряджені ланцюги утворюють великі однорідні фази, тоді як нерівномірний розподіл заряду призводить до утворення мезофази з міцелярною структурою.
Молекулярна маса	Внутрішню структуру та кінцевий розмір комплексів/коацерватів можна контролювати, регулюючи молекулярну масу поліелектроліту.
Обробка	Ножиці	Зсув може або спричинити реструктуризацію утворених комплексів, або може стабілізувати коацервати проти флокуляції.
Тиск	Тиск викликає часткову денатурацію білка, що посилює взаємодію під час утворення комплексу.
Температура	Теплова денатурація збільшує молекулярну гнучкість, що призводить до сильніших електростатичних взаємодій, отримуючи більш стабільні комплекси.
Підкислення	Тип використовуваного методу підкислення, наприклад, соляна кислота або глюконо-дельта-лактон, впливає на структуру утворених комплексів.

---