Herstellung und emulgierende Eigenschaften von mit Leinsamengummi modifiziertem Alfalfa-Blattprotein
Medicago sativa L. ist ein hochwertiges Leguminosenfutter, das von in- und ausländischen Forschern wegen seines hohen Nährstoffgehalts, seiner hervorragenden Qualität und seines hohen Proteingehalts geschätzt wird. Alfalfa hat einen hohen Ertrag und einen niedrigen Marktpreis, was sie zu einer hochwertigen natürlichen Ressource macht. Darüber hinaus kann der Rohproteingehalt in Alfalfa-Blättern bis zu 70% erreichen, und es gibt eine Fülle von Aminosäuren, darunter 40,6% essentielle Aminosäuren für den menschlichen Körper. Aufgrund ihrer im Vergleich zu tierischem Eiweiß überlegenen funktionellen Eigenschaften wird sie häufig als Zusatzfuttermittel für Tiere verwendet. Die funktionellen Eigenschaften von Alfalfa-Blattproteinkonzentraten (ALPC) sind jedoch begrenzt, und ihre Emulgierwirkung ist nicht signifikant. Bei der Anwendung ist es oft notwendig, Zuckerstoffe mit hoher Emulgieraktivität hinzuzufügen, um ihren Verwendungswert in Lebensmitteln, Medizin und anderen Bereichen zu verbessern. Die glykosylierte Modifizierung von ALPCs zur Verbesserung ihrer Emulgiereigenschaften hat einen potenziellen Verwendungswert. Zu den derzeit gängigen Methoden zur Modifizierung von Proteinen gehören die chemische Modifizierung, die physikalische Modifizierung und die Enzymmodifizierung. Die Glykosylierungsmethode der chemischen Modifizierung ist eine milde und umweltfreundliche Methode zur Proteinmodifizierung. Durch die Steuerung von Zeit, Temperatur, pH-Wert und dem Grad der Pfropfreaktion zwischen Proteinen und Zuckern während des Erhitzens wird eine Produktmodifikation angestrebt. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Glykosylierungsmodifikation die Emulgiereigenschaften, die Emulgierstabilität und die antioxidative Kapazität von Proteinen verbessern kann. Gegenwärtig konzentriert sich die Forschung zu ALPCs nur auf die Produktherstellung und die antioxidative Aktivität, und es gibt keine Berichte über ihre Emulgiereigenschaften und Emulgierstabilität. Um den Mangel an emulgierenden Eigenschaften von ALPCs zu kompensieren, wurde in dieser Studie die Herstellung des Verbundstoffs mit Hilfe der Glykosylierungsmethode optimiert und seine emulgierenden Eigenschaften untersucht.

Forschungen haben ergeben, dass Polysaccharide die Emulgiereigenschaften von Proteinen verbessern können. Leinsamengummi (FG), auch bekannt als Frank-Gummi, ist ein natürliches neues hydrophiles Kolloid, das aus sauren und neutralen Polysacchariden besteht. Die Forschung hat gezeigt, dass hydrophile Kolloide eine bestimmte Menge an bindenden Proteinen enthalten, die es FG ermöglichen, gute emulgierende, verdickende und schäumende Eigenschaften zu besitzen. Darüber hinaus ist FG ein grüner, gesunder und sicherer lebensmittelspezifischer Zusatzstoff, der vom National Green Food Development Center anerkannt ist. Die Kombination von FG und ALPCs-Glykosylierung hat großes Potenzial zur Verbesserung der Proteineigenschaften gezeigt und ist zu einem der Forschungsschwerpunkte in der Lebensmittelindustrie geworden.

Zu den üblicherweise verwendeten Methoden der Glykosylierungsmodifikation gehören die Trockenmodifikation und die Nassmodifikation. Die trockene Reaktionstemperatur ist begrenzt, in der Regel zwischen 60-65 ℃, während die nasse Reaktionstemperatur ist umfangreicher, in der Regel einschließlich Niedertemperatur-Reaktionen (60-62 ℃) und Hochtemperatur-Reaktionen (100-120 ℃). Aufgrund der Vorteile der kurzen Reaktionszeit und des ausreichenden Kontakts mit den Substraten wurde die Nasshitzereaktion in diesem Experiment unter nassen Hitze- und Hochtemperaturbedingungen modifiziert. Der Verbundstoff wurde mit Hilfe von Response Surface Optimization hergestellt, und die Glykosylierungsmodifikation von ALPCs wurde mit FG untersucht. Die emulgierenden Eigenschaften von ALPCs FG wurden gemessen, und die funktionellen Gruppenänderungen und die Mikrostruktur von ALPCs FG wurden charakterisiert, was eine theoretische Referenz für die Entwicklung von ALPCs Ressourcen und die Untersuchung der emulgierenden Eigenschaften von ALPCs FG darstellt.

In dieser Studie wurde die Herstellung von kovalenten Komplexen aus ALPCs und FG mit Hilfe der BOX-Behnken-Response-Surface-Methodik optimiert. Die optimalen Bedingungen waren pH 8,0, Temperatur 90 ℃, Reaktionszeit 124 min und Substratverhältnis [m (Alfalfa-Blattprotein): m (Leinsamengummi)] 1:1. Die beste Emulgierung wurde unter diesen Bedingungen erreicht. Unter diesen Bedingungen kann die emulgierende Eigenschaft des Produkts 200,78 ㎡/g erreichen, was 12,20% höher ist als die des unmodifizierten Proteins. Die Emulsionsstabilität erhöhte sich um 31,83%, und der Pfropfungsgrad erreichte unter optimalen Bedingungen 23,9%. Die Charakterisierungsanalyse der ALPCs FG-Struktur zeigte das Vorhandensein von Zuckerringstrukturen im Infrarotspektrum, was auf eine erfolgreiche Pfropfung von FG auf Luzerneblattprotein hinweist; die Ergebnisse der Partikelgrößenanalyse zeigen, dass die Glykosylierungsreaktion zu einer Zunahme der Partikelgröße führt; das Röntgenbeugungsmuster zeigt eine Veränderung der Korngröße des Verbundstoffs, was auf das Auftreten der Glykosylierungsreaktion hinweist; die Ergebnisse der Rasterelektronenmikroskopie zeigen, dass die Oberflächendichte des Verbundstoffs zunimmt und die Struktur amorph ist. Die obige Analyse zeigt, dass die Glykosylierungsreaktion die Emulgiereigenschaften und die Emulgierstabilität von ALPCs FG erheblich verbessern kann.