基于糖基化反应及自组装法制备大豆分离蛋白-可溶性大豆多糖核壳结构纳米凝胶

doi:10.7503/cjcu20160364

高等学校化学学报 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (11): 1999.doi: 10.7503/cjcu20160364

基于糖基化反应及自组装法制备大豆分离蛋白-可溶性大豆多糖核壳结构纳米凝胶

冯纪璐, 齐军茹(), 刘倩茹

华南理工大学食品科学与工程学院, 淀粉与植物蛋白深加工教育部工程研究中心, 广州 510640

收稿日期:2016-05-20 出版日期:2016-11-10 发布日期:2016-10-09
作者简介:联系人简介: 齐军茹, 女, 博士, 教授, 主要从事蛋白物性修饰及功能性多糖研究. E-mail: jrqi@scut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 31370036)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: 2015Z2119)资助

Fabrication of Soy Protein Isolate-soluble Soy Polysaccharide Core-shell Nanogels via Maillard Reaction and Self-assembly^†

FENG Jilu, QI Junru^*(), LIU Qianru

Engineering Research Center of Starch and Vegetable Protein Processing, Ministry of Education, School of Food Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

Received:2016-05-20 Online:2016-11-10 Published:2016-10-09
Contact: QI Junru E-mail:jrqi@scut.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.31370036) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities, China(No.2015Z2119)

摘要/Abstract

摘要：

结合大分子拥挤环境下的糖基化反应与自组装两步法, 制备了安全而新型的具有核壳结构的纳米凝胶. 首先, 通过水相体系中的Maillard反应使亲水性大豆多糖(SSPS)共价连接到大豆分离蛋白(SPI)上形成两亲性嵌段共聚物; 然后, 在疏水聚集及静电吸引作用力的驱动下诱导接枝共聚物自组装形成SPI-SSPS纳米凝胶. 原子力显微镜与透射电子显微镜分析表明, SPI-SSPS纳米凝胶为分布均匀、具有核壳结构的球形粒子, 以亲水性的SPI为壳, 以交联的SSPS为核; 利用圆二色光谱法与荧光光谱法表征了SPI-SSPS纳米凝胶的结构, 结果表明, SPI-SSPS纳米凝胶中蛋白的三级结构发生改变, 疏水基团暴露于蛋白表面使纳米凝胶内部形成疏水微区, 有利于荷载疏水性药物; 稳定性实验结果表明, 所制备的SPI-SSPS纳米凝胶具有环境稳定性, 在一定的pH值与生理离子强度范围内粒子基本不变, 于4 ℃能稳定储藏120 d以上. 因此, SPI-SSPS纳米凝胶在生物医药领域具有广阔的应用前景.

关键词: 纳米凝胶, Maillard反应, 自组装, 疏水聚集, 静电作用, 大豆分离蛋白, 可溶性大豆多糖

Abstract:

A “two-step” method, which involved Maillard reaction in macromolecular crowding environment and self-assembly approach, has been adopted to fabricate the novel and safe core-shell nanogels. First, amphiphilic graft copolymers were synthesized by soluble soy polysaccharide(SSPS) covalently attaching to soy protein isolate(SPI) via Maillard wet-heating reaction. Second, the resultant conjugates(SSC) were induced by both hydrophobic and electrostatic interaction to self-assemble soy protein isolate-soluble soy polysaccharide(SPI-SSPS) nanogels. Microscopic technology indicated that the SPI-SSPS nanogels were well-separated and spherical in shape with obvious core-shell structures: the hydrophilic soy polysaccharide constituted the shell and the cross-linked soy protein constituted the core. Spectroscopy investigation revealed that the tertiary structure of protein in nanogels was changed and the non-polar groups were exposed to the surface of soy protein to develop the hydrophobic compartments in the core of SPI-SSPS nanogels, which might offer a promising potential for drugs encapsulating via hydrophobic attraction. The SPI-SSPS nanogels exhibited remarkable stability against pH and NaCl concentration change, and they were pretty stable against 120 d storage at 4 ℃. All of these valuable properties provide a great potential for practical application in the field of biomedicine.

Key words: Nanogel, Maillard reaction, Self-assembly, Hydrophobic attraction, Electrostatic interaction, Soy protein isolate, Soluble soy polysaccharide

中图分类号:

TrendMD:

冯纪璐, 齐军茹, 刘倩茹. 基于糖基化反应及自组装法制备大豆分离蛋白-可溶性大豆多糖核壳结构纳米凝胶. 高等学校化学学报, 2016, 37(11): 1999.

FENG Jilu, QI Junru, LIU Qianru. Fabrication of Soy Protein Isolate-soluble Soy Polysaccharide Core-shell Nanogels via Maillard Reaction and Self-assembly^†. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(11): 1999.

图/表 10

Fig.1 Electrophoresis profiles with protein staining(A) and carbohydrate staining(B)Lane M: protein marker; lane 1: native SPI; lane 2: SPI/SSPS mixture; lane 3: SSC.

Fig.2 Intrinsic fluorescence spectra of SPI(a), SPI/SSPS mixture(b) and SSC(c)

Fig.3 Effect of pH on size(a) and PDI values(b) of the fabrication of SPI-SSPS nanogels

Fig.4 DLS results of SPI(A), SSPS(B), SSC(C) and SPI-SSPS nanogels(D)

Fig.5 AFM images of SPI(A), SSPS(B), SSC(C) and SPI-SSPS nanogels(D)

Fig.6 TEM image of SPI-SSPS nanogelsInset: size distribution of nanogels.

Fig.7 Near-ultraviolet CD spectra of SPI(a), SPI/SSPS mixture(b), SSC(c) and SPI-SSPS nanogol(d)Inset: surface hydrophobicity of different samples.

Fig.8 Dh(a) and PDI values(b) of SPI-SSPS nanogels at pH=2—10

Fig.9 Dh(a) and PDI values(b) of SPI-SSPS nanogels with different NaCl concentrationsInset: visual appearance of nanogels at different NaCl concentrations.

Fig.10 Size distribution of nanogels that stored for various times

参考文献 24

[1]	Nuruzzaman, M. , Rahman M., M. , Liu, Y. , Naidu, R. , J. Agric. Food Chem., 2016, 64( 7), 1447- 1483
[2]	李祯珍, 周淑彦, 窦红静, 孙康. 高等学校化学学报, 2014, 35( 7), 1608- 1614
	Li Z., Z. , Zhou S., Y. , Dou H., J. , Sun, K. , Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35( 7), 1608- 1614 (
[3]	Shen J., M. , Xu, L. , Lu, Y. , Cao H., M. , Xu Z., G. , Chen, T. , Zhang H., X. , Int. J. Pharmaceut., 2012, 427( 2), 400- 409
[4]	Yu, S. , Hu, J. , Pan, X. , Yao, P. , Jiang, M. , Langmuir, 2006, 22( 6), 2754- 2759
[5]	Ho K., M. , Li W., Y. , Lee C., H. , Yam C., H. , Gilbert R., G. , Li, P. , Polymer, 2010, 51( 15), 3512- 3519
[6]	Torchilin V., P. , J. Control Release, 2001, 73( 2), 137- 172
[7]	Wang, D. , Wang, X. , Prog. Polym. Sci., 2013, 38( 2), 271- 301
[8]	Kato, A. , Minaki, K. , Kobayashi, K. , J. Agric. Food Chem., 1993, 41( 4), 540- 543
[9]	Shepherd, R. , Robertson, A. , Ofman, D. , Food Hydrocolloids, 2000, 14( 4), 281- 286
[10]	Wu N., N. , Zhang J., B. , Bin, T. , He X., T. , Yang, J. , Guo, J. , Yang X., Q. , J. Agric. Food Chem., 2014, 62( 52), 12678- 12685
[11]	Yi, J. , Lam T., I. , Yokoyama, W. , Cheng L., W. , Zhong, F. , J. Agric. Food Chem., 2014, 62( 35), 8900- 8907
[12]	Feng J., L. , Qi J., R. , Yin S., W. , Wang J., M. , Guo, J. , Weng J., Y. , Liu Q., R. , Yang X., Q. , J. Agric. Food Chem., 2015, 63( 26), 6075- 6083
[13]	Li, J. , Yu, S. , Yao, P. , Jiang, M. , Langmuir, 2008, 24( 7), 3486- 3492
[14]	Zhu, D. , Damodaran, S. , Lucey J., A. , J. Agric. Food Chem., 2008, 56( 16), 7113- 7118
[15]	Wittayachai, L. , Soottawat, B. , Munehiko, T. , Food Chem., 2007, 100( 2), 669- 677
[16]	Zhuo X., Y. , Qi J., R. , Yin S., W. , Yang X., Q. , Zhu J., H. , Huang L., Y. , J. Sci. Food Agric., 2013, 93( 2), 316- 323
[17]	Zimmerman S., B. , Minton A., P. , Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct., 1993, 22( 1), 27- 65
[18]	Ellis R., J. , Trends Biochem. Sci., 2001, 26( 10), 597- 604
[19]	Iwabuchi, S. , Yamauchi, F. , J. Agric Food Chem., 1987, 35( 2), 200- 205
[20]	Kato, A. , Mifuru, R. , Matsudomi, N. , Kobayashi, K. , Biosci. Biotechnol. Biochem., 1992, 56( 4), 567- 571
[21]	Zhou, H. , Sun, X. , Zhang, L. , Zhang, P. , Li, J. , Liu Y., N. , Langmuir, 2012, 28( 41), 14553- 14561
[22]	Weng J., Y. , Qi J., R. , Yin S., W. , Wang J., M. , Guo, J. , Feng J., L. , Liu Q., R. , Zhu J., H. , Yang X., Q. , Food Chem., 2016, 196( 4), 1264- 1271
[23]	Riess, G. , Prog. Polym. Sci., 2003, 28( 7), 1107- 1117
[24]	Joye I., J. , McClements D., J. , Curr. Opin. Colloid In., 2014, 19( 5), 417- 427

基于糖基化反应及自组装法制备大豆分离蛋白-可溶性大豆多糖核壳结构纳米凝胶

Fabrication of Soy Protein Isolate-soluble Soy Polysaccharide Core-shell Nanogels via Maillard Reaction and Self-assembly^†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 10

参考文献 24

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	仵宇帅, 尚颖旭, 蒋乔, 丁宝全. 可控自组装DNA折纸结构作为药物载体的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220179.
[2]	李琳, 齐丰莲, 邱丽莉, 孟子晖. 基于六边形磁纳米片构建动态非晶态光学结构图案[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220123.
[3]	俞彬, 谌小燕, 赵越, 陈卫昌, 肖新颜, 刘海洋. 氧化石墨烯基钴卟啉复合材料的电催化析氢反应[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(2): 20210549.
[4]	李波, 孟禹汐, 王雯雯, 臧宏瑛. 多核多氧硫钼酸盐化合物的合成及质子传导性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(1): 20210657.
[5]	杜顺福, 王文经, EL-SAYED El-Sayed M., 苏孔钊, 袁大强, 洪茂椿. 一种具有化学发光性能的锆基金属有机四面体[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(1): 20210628.
[6]	薛谨, 曹小卫, 刘依帆, 王敏. 纸质空心金纳米笼SERS传感器的制备及对非小细胞肺癌患者痰液中miRNAs的快速高灵敏检测[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2393.
[7]	王雅雯, 李东, 梁文凯, 孙迎辉, 江林. 表面等离激元金属纳米粒子的多元化结构及应用[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(4): 1213.
[8]	马卓远, 汪大洋. 分子自组装单层膜的表面浸润性研究现状和展望[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(4): 1031.
[9]	李荣烨, 倪云霞, 刘丹丹, 李志, 程玉新, 夏明欣, 付小会. 一种新型温度响应性聚氨基酸/聚类肽嵌段共聚物的合成与表征[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 850.
[10]	唐文涛, 李圣凯, 王昚, 陈龙, 陈卓. 基于激光介导富集的表面增强拉曼分析[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3054.
[11]	张娟, 胡馨月, 王洪勃, 廉英, 乐金玉, 杨子浩. 基于β⁃环糊精@全氟壬酸主客体作用构筑的斜六面体结构水凝胶[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3187.
[12]	侯春喜, 李逸佳, 王婷婷, 刘盛达, 闫腾飞, 刘俊秋. 弹性肽在超分子组装中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(6): 1163.
[13]	白若男, 李青, 乔山林, 张春焕, 赵永生. 1,4-二咔唑基苯微米结构的可控制备及光波导性质[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(5): 967.
[14]	王军, 王铁. 基于自组装技术的纳米功能材料研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(3): 377.
[15]	李东,孙迎辉,王中舜,黄晶,吕男,江林. 大面积多元化表面等离激元金纳米粒子结构的制备[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(2): 221.

基于糖基化反应及自组装法制备大豆分离蛋白-可溶性大豆多糖核壳结构纳米凝胶

Fabrication of Soy Protein Isolate-soluble Soy Polysaccharide Core-shell Nanogels via Maillard Reaction and Self-assembly†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 10

参考文献 24

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

Fabrication of Soy Protein Isolate-soluble Soy Polysaccharide Core-shell Nanogels via Maillard Reaction and Self-assembly^†