一种醇溶蛋白改性方法及其应用

摘要

本发明提供了一种醇溶蛋白改性方法及其应用，所述的方法包括如下步骤：将醇溶蛋白溶解于溶剂中得到醇溶蛋白溶液；向所述醇溶蛋白溶液中加入脯氨酸内切酶反应，按梯度调节溶液pH值至中性，得到改性醇溶蛋白。本发明的改性醇溶蛋白能够在水中均匀分散，且经过高温热杀菌、长时间贮藏或者在有氯化钠存在的条件下仍能在水中保持均匀分散状态，具有良好的热稳定性、耐盐性和贮藏稳定性。

权利要求

1.一种醇溶蛋白的改性方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：将醇溶蛋白溶解于溶剂中得到醇溶蛋白溶液；向所述醇溶蛋白溶液中加入脯氨酸内切酶反应，按梯度调节溶液pH值至中性，得到改性醇溶蛋白；

所述的梯度调节溶液pH值是指加入脯氨酸内切酶处理1‑1.5h后，调节溶液pH值至5.0±0.2，继续反应1‑1.5h后，调节溶液pH值至6.0±0.2，继续反应1‑1.5h后，调节溶液pH值至

7.0±0.2，继续反应1‑1.5h；

所述的脯氨酸内切酶和醇溶蛋白溶液的体积比为1：5‑15；

所述的醇溶蛋白溶液的质量浓度为5‑25mg/mL；

所述的脯氨酸内切酶的质量浓度为0.5‑2.5mg/mL。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的梯度调节溶液pH值是指加入脯氨酸内切酶处理1h后，调节溶液pH值至5.0，继续反应1h后，调节溶液pH值至6.0，继续反应1h后，调节溶液pH值至7.0，继续反应1h。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶剂选自乙醇水溶液、异丙醇水溶液、正丁醇水溶液、丁二醇水溶液、甘油水溶液、乙二醇水溶液中的一种或多种；

所述的醇溶蛋白选自玉米醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白、大麦醇溶蛋白、燕麦醇溶蛋白、水稻醇溶蛋白中的一种或多种；

所述的反应的温度为35‑45℃。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为20‑80%乙醇水溶液；

所述的醇溶蛋白为玉米醇溶蛋白；

所述的反应的温度为40℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的脯氨酸内切酶和醇溶蛋白溶液的体积比为1：10。

说明书

一种醇溶蛋白改性方法及其应用

技术领域

[0001] 本发明属于醇溶蛋白技术领域，具体涉及一种醇溶蛋白改性方法及其应用。

背景技术

[0002] 醇溶蛋白是植物种子储存蛋白的组分之一，根据原料的来源，可以分为玉米醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白等；根据结构与溶解性，可以分为α‑醇溶蛋白、β‑醇溶蛋白、γ‑醇溶蛋白和δ‑醇溶蛋白等。醇溶蛋白具有独特的溶解性，其不溶于水，也不溶于无水醇类，但是可以溶解于60‑95%的醇类水溶液或酮类水溶液中。醇溶蛋白常用作疏水性药物或其他功效组分的载体，以制备相关的功效组分递送产品，广泛应用于医药、功能食品及其衍生产业中。

[0003] 然而，当前限制醇溶蛋白应用的最大难点是其在水中的分散性差，经过热杀菌、长时间贮藏或者在各种离子（如氯化钠等）存在的条件下，醇溶蛋白极易聚集和沉淀，上述问题严重限制了其应用。

[0004] 现有技术中的解决办法通常是将醇溶蛋白与高分子材料（如多糖、蛋白质、化学合成高聚物等）进行复配，使醇溶蛋白表面形成亲水的外壳，从而避免醇溶蛋白聚集或者沉淀。例如，专利文献CN113208105A公开了一种提高醇溶蛋白颗粒稳定性的方法，该方法将MTGase催化交联的酪蛋白酸钠与醇溶蛋白反应，得到的醇溶蛋白‑交联酪蛋白酸钠复合纳米颗粒能够作为食品活性成分的递送载体，具有缓释的特性，可提高食品活性成分溶解度、稳定性等。然而，该方法操作过程复杂，对醇溶蛋白和高分子的复配条件（包括质量比、复配温度、酸碱度、复配时溶液的搅拌速率等）要求极高，难以实现体系中所有醇溶蛋白颗粒的均匀分散，且复配中引入大量的其他组分显著削弱了醇溶蛋白颗粒的功能，例如，药物在机体内额对释放性能等常会受到较大影响。

[0005] 现有技术中还使用化学试剂或其他特殊工艺处理醇溶蛋白，以提高其分散性能和稳定性。例如，专利文献CN108938598A公开了使用琥珀酸酐改性玉米醇溶蛋白的方法，该方法在反应过程中保持溶液pH为碱性，反应得到的载药颗粒分散性好、粒径分布窄，大小均一。但是，该技术在原蛋白分子中引入了琥珀酰基，得到了琥珀酰化玉米醇溶蛋白颗粒，琥珀酸基团的引入虽然增强了疏水性药物分子与蛋白载材之间的作用力，但是削弱了醇溶蛋白颗粒的功能，并且引入的琥珀酸酐为3类致癌物，大大降低了产品的安全性。专利文献CN114699333A公开了抗污染护肤组合物及其制备方法与应用，其采用低温等离子体工艺处理玉米醇溶蛋白纳米颗粒，显著提高了玉米醇溶蛋白纳米颗粒的稳定性和紫外吸收强度。但是，低温等离子体工艺成本较高且工艺条件不易控制。

[0006] 目前，如何在不借助其他高分子材料或有毒的化学试剂的条件下，通过简单可控的工艺处理，使醇溶蛋白在水中能均匀分散；并且，使其经过高温热杀菌处理、经过长时间贮藏或者在有氯化钠存在时，仍在水中保持均匀分散状态，是亟待解决的技术难题。

发明内容

[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种醇溶蛋白改性方法及其应用，其使用特异性脯氨酸内切酶作为改性剂，并在酶解反应过程中通过梯度调节溶液pH值对醇溶蛋白进行改性，得到的改性醇溶蛋白能够在在高温热杀菌或者长时间贮藏之后，或者在有氯化钠存在的条件下仍在水中保持均匀分散状态。

[0008] 本发明的第一方面，提供了一种醇溶蛋白的改性方法，所述的方法包括如下步骤：将醇溶蛋白溶解于溶剂中得到醇溶蛋白溶液；向所述醇溶蛋白溶液中加入脯氨酸内切酶反应，按梯度调节溶液pH值至中性，得到改性醇溶蛋白。

[0009] 进一步地，所述的梯度调节溶液pH值是指加入脯氨酸内切酶处理0.5‑2h（具体如0.5、1、1.5、2h）后，调节溶液pH值至5.0±0.2（具体如4.8、4.9、5.0、5.1、5.2），继续反应
0.5‑2h（具体如0.5、1、1.5、2h）后，调节溶液pH值至6.0±0.2（具体如5.8、5.9、6.0、6.1、
6.2），继续反应0.5‑2h（具体如0.5、1、1.5、2h）后，调节溶液pH值至7.0±0.2（具体如6.8、
6.9、7.0、7.1、7.2），继续反应0.5‑2h（具体如0.5、1、1.5、2h）。

[0010] 优选地，所述的梯度调节溶液pH值是指加入脯氨酸内切酶处理1h后，调节溶液pH值至5.0，继续反应1h后，调节溶液pH值至6.0，继续反应1h后，调节溶液pH值至7.0，继续反应1h。

[0011] 进一步地，所述的溶剂选自乙醇水溶液、异丙醇水溶液、正丁醇水溶液、丁二醇水溶液、甘油水溶液、乙二醇水溶液中的一种或多种，优选为乙醇水溶液，更优选为20‑80%乙醇水溶液（具体如20、30、40、50、60、70、80%），进一步优选为70%乙醇水溶液。

[0012] 进一步地，所述的醇溶蛋白选自玉米醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白、大麦醇溶蛋白、燕麦醇溶蛋白、水稻醇溶蛋白中的一种或多种，优选为玉米醇溶蛋白。

[0013] 进一步地，所述的醇溶蛋白溶液的质量浓度为5‑25mg/mL，具体如5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25mg/mL。

[0014] 进一步地，所述的脯氨酸内切酶的质量浓度为0.5‑2.5mg/mL，具体如0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、
2.5mg/mL。

[0015] 进一步地，所述的脯氨酸内切酶和醇溶蛋白溶液的体积比为1：5‑15，具体如1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：10、1：11、1：12、1：13、1：14、1：15，优选为1：10。

[0016] 进一步地，所述的反应的温度为35‑45℃，具体如35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45℃，优选为40℃。

[0017] 在本发明的一些实施例中，所述的方法包括如下步骤：在室温下，将玉米醇溶蛋白溶于70%乙醇水溶液中，将上述溶液加入水中，混合均匀，在40℃旋蒸10min后将温度升高至50℃，待蒸出部分液体后收集样品溶液，加水定容，混合均匀，得到玉米醇溶蛋白溶液。取玉米醇溶蛋白溶液置于40℃水浴锅内静置5min，按体积比1：10将脯氨酸内切酶加入玉米醇溶蛋白溶液中，在40℃水浴条件下反应，加入脯氨酸内切酶处理1h后，再将pH值调节至5.0，反应1h后，将pH值调节至6.0，继续反应1h，最后将pH值调节至7.0，继续反应1h后终止反应，得到改性玉米醇溶蛋白。

[0018] 本发明的第二方面，提供了一种第一方面所述的方法制备的改性醇溶蛋白。

[0019] 本发明的第三方面，提供了一种包含第一方所述的改性醇溶蛋白的产品。

[0020] 进一步地，所述的产品包括改性醇溶蛋白载体及其负载的功效组分。

[0021] 本发明的第四方面，提供了一种第二方面所述的改性醇溶蛋白或第三方面所述的产品在食品、药品、保健品、化妆品、饲料、涂料制备中的应用。

[0022] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0023] 本发明得到的改性醇溶蛋白能够在水中均匀分散，且经过高温热杀菌、长时间贮藏或者在有氯化钠存在的条件下仍能在水中保持均匀分散状态，具有良好的热稳定性、耐盐性和贮藏稳定性。

附图说明

[0024] 图1所示为热处理前的热稳定性情况对比图。

[0025] 图2所示为热处理后的热稳定性情况对比图。

[0026] 图3所示为NaCl处理前的耐盐性情况对比图。

[0027] 图4所示为NaCl处理后的耐盐性情况对比图。

具体实施方式

[0028] 除非另有定义，本发明中所使用的所有科学和技术术语具有与本发明涉及技术领域的技术人员通常理解的相同的含义。

[0029] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1

[0030] 称取3g玉米醇溶蛋白于室温条件下加入到50mL 70%乙醇水溶液中，待磁力搅拌至完全溶解后，用注射器缓慢注射至磁力搅拌的150mL超纯水中，继续搅拌1min确保溶液混合均匀后进行旋转蒸发处理。于40℃旋蒸10min后将温度升高至50℃，待蒸出50mL液体后收集样品，加入纯水定容至200mL，搅拌均匀，得到玉米醇溶蛋白溶液。

[0031] 取20mL玉米醇溶蛋白溶液置于40℃水浴锅内静置5min，使内部达到酶的适宜反应温度。按脯氨酸内切蛋白酶：玉米醇溶蛋白溶液为1：10(v/v)的比例加入酶，磁力搅拌并在40℃水浴条件下反应。加入脯氨酸内切酶处理1h后，再将pH值调节至5.0，反应1h后，将pH值调节至6.0，继续反应1h，最后将pH值调节至7.0，继续反应1h后终止反应，得到改性玉米醇溶蛋白。将改性玉米醇溶蛋白至于室温贮藏。
对比例1

[0032] 本对比例采用实施例1的方法制备玉米醇溶蛋白溶液。取20mL玉米醇溶蛋白溶液置于40℃水浴锅内静置5min，使内部达到酶的适宜反应温度。按脯氨酸内切蛋白酶：玉米醇溶蛋白溶液为1：10(v/v)的比例加入酶，磁力搅拌并在40℃水浴条件下反应。不调节其pH值，反应进行4h后终止反应，得到改性玉米醇溶蛋白。将改性玉米醇溶蛋白至于室温贮藏。对比例2

[0033] 本对比例采用实施例1的方法制备玉米醇溶蛋白溶液。取20mL玉米醇溶蛋白溶液置于40℃水浴锅内静置5min，使内部达到酶的适宜反应温度。按脯氨酸内切蛋白酶：玉米醇溶蛋白溶液为1：10(v/v)的比例加入酶，磁力搅拌并在40℃水浴条件下反应。反应1h后将溶液pH值调节至5.0，然后仅进行保温反应，不再调节其pH值，继续反应3h后终止反应，得到改性玉米醇溶蛋白。将改性玉米醇溶蛋白至于室温贮藏。对比例3

[0034] 本对比例采用实施例1的方法制备玉米醇溶蛋白溶液。取20mL玉米醇溶蛋白溶液置于40℃水浴锅内静置5min，使内部达到酶的适宜反应温度。按脯氨酸内切蛋白酶：玉米醇溶蛋白溶液为1：10(v/v)的比例加入酶，磁力搅拌并在40℃水浴条件下反应。反应1h后将溶液pH值调节至6.0，然后仅进行保温反应，不再调节其pH值，继续反应3h后终止反应，得到改性玉米醇溶蛋白。将改性玉米醇溶蛋白至于室温贮藏。对比例4

[0035] 本对比例采用实施例1的方法制备玉米醇溶蛋白溶液。取20mL玉米醇溶蛋白溶液置于40℃水浴锅内静置5min，使内部达到酶的适宜反应温度。按脯氨酸内切蛋白酶：玉米醇溶蛋白溶液为1：10(v/v)的比例加入酶，磁力搅拌并在40℃水浴条件下反应。反应1h后将溶液pH值调节至7.0，然后仅进行保温反应，不再调节其pH值，继续反应3h后终止反应，得到改性玉米醇溶蛋白。将改性玉米醇溶蛋白至于室温贮藏。对比例5

[0036] 本对比例采用实施例1的方法制备玉米醇溶蛋白溶液。取20mL玉米醇溶蛋白溶液置于40℃水浴锅内静置5min，使内部达到酶的适宜反应温度。按非特异性蛋白酶（木瓜蛋白酶）：玉米醇溶蛋白溶液为1：10(v/v)的比例加入酶，磁力搅拌并在40℃水浴条件下反应。加入非特异性蛋白酶（木瓜蛋白酶）处理1h后，再将pH值调节至5.0，反应1h后，将pH值调节至6.0，继续反应1h，最后将pH值调节至7.0，继续反应1h后终止反应，得到改性玉米醇溶蛋白。
将改性玉米醇溶蛋白至于室温贮藏。
实施例2性能检测方法及结果

[0037] 1.1热稳定性的测定

[0038] 取样品溶液各3mL于玻璃管内，放入85℃油浴锅内，待溶液中心温度升高至85℃后恒温加热10min。将热处理后的样品静置于室温条件下观察其是否发生分层、沉淀等表观变化，并拍照记录。

[0039] 1.2耐盐性测定

[0040] 取5mL热处理前的样品溶液于试管内，加入1.5M NaCl，静置15min后观察10s溶液是否发生分层现象，并拍照记录。

[0041] 1.3粒径测定

[0042] 取加热前样品溶液各1mL于离心管内，用0.1微米膜过滤后，加入纯水稀释至10mL，通过纳米级马尔文粒径仪测定其粒径随反应时间的变化。测定条件：蛋白质和水的折射率分别设置为1.458和1.333。

[0043] 取加热后样品溶液各3mL于离心管内，通过纳米级马尔文粒径仪测定其粒径随反应时间的变化。测定条件：蛋白质和水的折射率分别设置为1.458和1.333，在1‑30%的激光遮挡下进行测量。

[0044] 1.4结果

[0045] 1.4.1热稳定性测定结果

[0046] 从图1中可以看出，热处理前实施例1及对比例1‑4均为均一稳定分散溶液，静置于室温条件下无分层、沉淀等表观现象。热处理前对比例5经调节pH后已发生絮凝沉淀。

[0047] 从图2中可以看出，热处理后实施例1仍保持均一稳定分散状态，无明显分层且底部无沉淀现象；对比例1发生明显分层，全部蛋白颗粒沉淀于试管底部，热稳定性最差；对比例2无明显分层，但摇晃试管可发现管壁上附着大量较大尺寸蛋白聚集颗粒，肉眼即可观察；对比例3、4无明显分层，但静置后底部产生轻微沉淀。对比可知实施例1热稳定性最高，显著优于对比例1‑4；对比例5发生絮凝沉淀。

[0048] 从表1可以看出，热处理前实施例1及对比例3、4粒径均小于对比例1、2，实验结果表明，与不调节pH或调节pH至酸性相比，梯度调节pH或调节pH至弱酸性或中性处理后更有助于脯氨酸内切酶酶解玉米醇溶蛋白。热处理后实施例1及对比例3、4粒径增长幅度均小于对比例1、2，实验结果表明，与不调节pH或调节pH至酸性相比，梯度调节pH或调节pH至弱酸性或中性处理后的玉米醇溶蛋白的热稳定性较高。热处理后实施例1粒径增长幅度远远小于对比例5，实验结果表明，与木瓜蛋白酶相比，脯氨酸内切酶处理后的玉米醇溶蛋白的热稳定性明显更高。

[0049] 表1热处理前后的粒径测定结果

[0050]

[0051] 1.4.2耐盐性测定结果

[0052] 从图3中可以看出，处理前实施例1及对比例1‑4均为均一稳定分散溶液，静置于室温条件下无分层、沉淀等表观现象。

[0053] 从图4可以看出，加入1.5M NaCl后实施例1仍保持均一稳定分散状态，无明显分层且底部无沉淀现象；对比例1发生明显分层，全部蛋白颗粒沉淀于离心管底部；对比例2发生轻微分层，部分蛋白颗粒沉淀于离心管底部；对比例3无明显分层现象，静置后底部有轻微沉淀；对比例4亦发生明显分层，全部蛋白颗粒沉淀于离心管底部；对比例5发生絮凝沉淀。对比可知，实施例1耐盐性最高，显著优于对比例1‑4。

[0054] 上述结果表明经梯度调节pH后脯氨酸内切酶改性效果显著，改性醇溶蛋白能够在水中均匀分散，且经过高温热杀菌、长时间贮藏或者在有氯化钠存在的条件下仍能在水中保持均匀分散状态，具有良好的热稳定性、耐盐性和贮藏稳定性。

[0055] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。