多糖蛋白质复合物

1.7卡拉胶对蛋白质消化性影响的研究进展

蛋白质的消化受几个因素的高度影响，包括胃环境(pH值和酶活性)、蛋白结构和其他存在于胃肠道内的食物成分。研究表明通过食物处理过程比如加热和高压处理可以使蛋白质结构的改变，也可以影响蛋白质水解的速率和模式。（1 N. St˘anciuc, I. van der Plancken, G. Rotaru and M. Hendrickx, Rev. Roum.Chim., 2008, 53, 921–929.

2 M. R. Peram, S. M. Loveday, A. Ye and H. Singh, J. Dairy Sci.,2013, 96, 63–74.

3 I. O'Loughlin, B. Murray, P. Kelly, R. FitzGerald and A. Brodkorb, J. Agric. Food Chem., 2012, 60, 4895–4904.）近几年来，学者们研究发现通过对蛋白质外表面构造的修饰和减弱外表面的联结网络的形成，表面活性剂的存在会进一步增加蛋白质的水解。（8 J. Maldonado-Valderrama, A. P. Gunning, P. J. Wilde andV. J. Morris, So Matter, 2010, 6, 4908–4915.）在食物处理过程中，通过构象的改变和与其他成分结合，蛋白质的消化方式可能会发生改变。

两种大分子单独存在不能形成凝胶，而混合后却能形成凝胶体，且其凝胶特性随蛋白质—多糖质量比、混合环境pH值和处理温度以及离子强度而变化。蛋白质与多糖两种大分子在溶液中共存时，一些如温度、pH等物理条件适宜时，大分子上的部分基团可以相互连接，形成聚合物产生一些独特的性质，最终影响蛋白质的消化性。

蛋白质化学性质研究近三十年来取得了飞速的发展，扫描电镜、SDS-PAGE、流变等新技术的应用，使人们更加深入的了解蛋白质结构，蛋白质一、二、三、四级结构的阐明推动了结构研究的进程。卡拉胶的研究主要在于其结构的探测，以及其特性的研究。

尽管蛋白质和多糖各自在模拟胃环境中的消化行为已经研究得很深入了，但是很少有关注蛋白质和多糖混合系统的研究。每一种高分子的消化行为都能被同存的其他物质所影响。

(13 C. Villaume, C. Sanchez and L. M´ejean, Biochim.Biophys.Acta, Gen. Subj., 2004, 1670, 105–112.)蛋白质与卡拉胶在水溶液中发生交互作用，从而影响蛋白质的消化性，可以从以下几个方面探究：

1.7.1蛋白质与卡拉胶在水溶液中的相容性与不相容性

蛋白质与多糖在水溶液中的交互作用主要有以下三种形式，即共溶(Cosolubility)、相容(Compatibility)及不相容(Incompatability)。[38] Samant S. K., Singhal R. S., Kulkarni P. R., et al. Protein-polysaccharide interactions: Anew approach in food formulations. International Journal of Food Science and Technology,1993, 28: 547-562

[39] Williams P. A., Phillips G O. Interaction in mixed polysaccharide systems. In A. Stephan(Ed).Food Polysaccharide and Their Applications. Marcel Dekker Inc., New York. 1995:463一500

[40] Doublier J. L., Garnier C., Renard D., et al. Protein-Polysaccharide interactions. Colloidand Interface Science, 2000, 5:202-214其中相容是指蛋白质与多糖能在水溶液中发生交互作用，大分子间互相吸引，通过共价键、静电相互作用及氢键等方式进行连接，形成络合物。

1.7.1.2蛋白质—卡拉胶交互作用凝胶形成原因

蛋白质和卡拉胶之间的络合发生在接近或低于蛋白质等电点的pH值,通常是由于带相反电荷的生物聚合物两者之间的静电相互作用。（21 S. Turgeon, C. Schmitt and C. Sanchez, Curr. Opin. Colloid Interface Sci., 2007, 12, 166–178.

22 C. Schmitt and S. L. Turgeon, Adv. Colloid Interface Sci., 2011,167, 63–70.）静电吸引力的大小在很大程度上取决于相交互大分子的电荷密度。（23 J.-L. Doublier, C. Garnier, D. Renard and

C. Sanchez, Curr. Opin. Colloid Interface Sci., 2000, 5, 202–214.

24 A. Ye, Int. J. Food Sci. Technol., 2008, 43, 406–415.

25 B. L. Sperber, H. A. Schols, M. A. Cohen Stuart, W. Norde and A. G. Voragen, Food Hydrocolloids, 2009, 23, 765–772.）带更高电荷密度的卡拉胶对蛋白质有更强的吸引力，在模拟不同区段的胃环境内，形成不同凝胶强度的凝胶，可能有不同的胃排空速度。

Bernal等（[24] Bernal, V.A. Interactions in protein /polysaccharide/calcium gels. J offood science,1987, 52(5):1121一1126），利用可破坏分子间作用力的物质来研究乳清蛋白与阴电性多糖类在混合水溶液中的交互作用。得出的结果证明阴电性多糖与蛋白质的交互作用以静电作用为主，而氢键、疏水交互作用的影响较小。蛋白质和多糖二种大分子的电荷密度、混合的浓度比例都影响交互作用的发生。而卡拉胶就是一种水溶性较好的阴性多糖，可以与蛋白质发生交互作用形成凝胶影响其消化。

1.7.1.3 蛋白质—卡拉胶交互形成的研究方法

将加热后的卡拉胶—蛋白质混合物打入模拟胃液中，胃环境能诱导凝胶结构自然发生。即使带正电的蛋白质和带负电的卡拉胶的比例很低的情况下。胃内凝胶的作用机制是当pH降到蛋白等电点以下，带正电荷的蛋白和带负电荷的蛋白通过静电作用相互吸引发生交联结合。(Hu B, Chen Q ,Cai Q.M. , Fan Y et al. Gelation of soybean protein and polysaccharides delays digestion [J]. Food Chemistry,2016)

1.7.2蛋白质—卡拉胶交互作用对蛋白质消化特性的影响

许多因素能影响蛋白质的功能性质，如pH值、温度及离子强度等。另外一个重要的因素就是食品体系中存在多糖，并与蛋白质发生交互作用，从而影响其功能特性。（孙哲浩,蛋白质与多糖类在水相介质中交互作用机理的研究[M],2001）蛋白质和卡拉胶的结合主要由于静电相互作用，很大程度取决于大分子的本性（分子量，结构和电荷密度）、加热时的PH、生物高聚物的比率和生物高聚物整个的浓度。（15 S. Peyron, J. Mou´ecoucou, S. Fr´emont, C. Sanchez and N. Gontard, J. Agric. Food Chem., 2006, 54, 5643–5650.）不同带点多糖与蛋白质联结形成的混合物，在模拟不同区段的胃环境内，形成不同凝胶强度的凝胶，可能有不同的胃排空速度。

在蛋白质基质中多糖的存在会引起蛋白质构象的改变，因此影响蛋白质的消化性，因为通过静电力的相互作用和多糖结合位于蛋白质上胃蛋白酶的接触位点可能会发生改变。另一方面，一直认为胃排空的速率对于短期食物的摄入起了重要的作用。在胃内低分解率的食物可能会延缓胃排空，因此增加饱腹感。有研究表明某种浓度的多糖会形成胃内凝胶延缓胃排空。考虑到带相反电荷的多糖和蛋白质在胃环境中非常可能聚集甚至出现胶状物质，这或许会改变蛋白消化的外表，延缓胃排空。（S Zhang and B Vardhanabhuti, Intragastric gelation of whey protein–pectin alters the digestibility of whey protein during in vitro pepsin digestion[J]. Food Funct., 2014, 5, 102）

孙哲浩,蛋白质与多糖类在水相介质中交互作用机理的研究[M],2001