如何提高藻蓝蛋白的稳定性?

2022-12-08 10:10 宾美生物

藻蓝蛋白作为高营养价值的天然色素,具有广泛的市场前景,但在加工和储藏过程中容易受环境影响而褪色,这一弊端大大限制了其应用。ELSEVOER旗下《食品化学》一篇论文提出了一种通过与多酚形成复合物来稳定藻蓝蛋白的新方案,这将有助于藻蓝蛋白作为一种天然的蓝色色素在食品工业中的应用。


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藻蓝色素在pH 4.0~7.0、温度低于55 ℃、避光保存时,颜色损失最小,保存率最高,且无沉淀生成[1] 。以浙江宾美生物技术有限公司的藻蓝蛋白为例,使用多酚羟基的多酚化合物(文中均简称为EGCG) 与藻蓝蛋白结合,发现两者结合后稳定性高于纯藻蓝蛋白。这些结果表明,EGCG能在一定程度上保护PC的藻蓝蛋白的降解,使其在光贮藏条件下更加稳定[2]。


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PC和PE的反应摩尔比为60:1(EGCG/PC),暴露在25度的光照下的照片从0到8天的存储时间,:PE,:PC。(a) 0天(b)2天(c)第4天(d) 6天(e) 8天(f)PC和PE在反应摩尔比为60:1(EGCG/PC)条件下的相对吸光度(λ = 620 nm)的变化

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EGCG对藻蓝蛋白颜色变化的影响(反应摩尔比为60:1,EGCG/PC)。(a)L值更改(b)值变化。(c)b值变化。(d) ΔE值变化。


在光储藏条件下8天,由上图可知藻蓝蛋白与EGCG结合提高了藻蓝蛋白的抗降解稳定性。因此,EGCG在室温处理下保护藻蓝蛋白具有很大的潜力,为扩展藻蓝白作为天然颜色添加剂在食品工业中的应用提供了一种新的方案。目前提高藻蓝蛋白稳定性的措施主要为添加稳定剂及微胶囊技术


1

糖类 糖覆盖盖藻蓝蛋白表面可以一定程度地维持和保护其化学结构。糖在溶液中容易和水发生水合作用,使溶液的黏性增加,从而降低了晶核的生成速度而保护了藻蓝色素[1]。MARTELLI 等进一步研究在高温条件下向藻蓝蛋白溶液中添加蜂蜜或高糖浓度,可有效防止藻蓝蛋白的蓝色降解。数据显示糖对藻蓝蛋白蓝色的稳定作用与加入的糖的最终浓度有关,而不是与糖的类型有关[3]。其制约因素在于生产加工过程中需维持原有高糖体系,此条件限制了藻蓝蛋白糖浆在食品工业中的应用范围。

2

乳清蛋白 ZHANG 等为解决藻蓝蛋白在酸性条件下的聚集问题,发现乳清蛋白溶液的加入能最有效的防止藻蓝蛋白在pH3 的环境中沉淀聚集[3]。

3

十二烷基磺酸钠FALKEBORG等研究不同pH值条件下十二烷基磺酸钠(sodiumdodecylsulfate,SDS)对藻蓝蛋白颜色变化的影响,试验表明在临界胶束浓度0.7%的SDS溶液中,通过阻止藻蓝蛋白质子化形式的生成,使藻蓝蛋白的蓝色构象稳定化[3]。然而,十二烷 基硫酸钠未被列入食品添加剂使用标准中,且形成胶束所需十二烷基硫酸钠浓度使食品带有去污剂的味道,使消费者难以接受[4]。

4

聚环氧乙烷 Braga 等尝试将藻蓝蛋白与聚环氧乙烷混合,利用聚环氧乙烷的成纤维特性制备针对藻蓝蛋白的静电纺丝。能够在不同温度下,使藻蓝蛋白降解的半衰期延长1倍,热稳定性得到显著提升[4]。

5

苯甲酸 Kannaujiya 等研究低温到高温环境中藻蓝蛋白在不同种类防腐剂(苯甲酸、柠檬酸、抗坏血酸和氯化钙)中保温30天的热动力学稳定性,筛选出苯甲酸对藻蓝蛋白有良好的护色和稳定作用[5]。

6

多糖 Selig 等通过与多糖的结合提高藻蓝蛋白色泽稳定性,评估甜菜果胶、瓜尔豆胶和可溶性大豆多糖对藻蓝蛋白热稳定性和蛋白酶处理中水解稳定性的增强作用[6]。

7

微胶囊包被技术 吕晓玲等选取明胶和麦芽糊精为壁材,采取空气悬浮包衣法制备藻蓝蛋白微胶囊,在温度 80 ℃、雾化压力 0.15 MPa、芯壁材比 1:1.5(壁材中明胶 20%)的条件下制备藻蓝蛋白微胶囊并进行稳定性试验,表明其光稳定、热稳定及贮藏稳定性显著提高[3]。Manconi 在大豆卵磷脂和胆固醇成膜的基础上使用黄原胶将藻蓝蛋白稳定于脂质体并用壳聚糖实现进一步包封脂质体具有均匀良好的分散性和肠道黏附性[4]

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目前藻蓝蛋白的实际应用中,最大瓶颈在于其结构保持和色泽稳定,虽有多种方式用于藻蓝蛋白稳态和递送,但尚未见其在食品工业中广泛应用,其原因在于未能平衡藻蓝蛋白稳定性提升与食品工业加工条件限制、食品添加剂的使用和用量等因素的关系,且在巴氏杀菌条件下,藻蓝蛋白失色、漂白现象仍难以避免。可喜的是,不断有新的藻蓝蛋白稳态方案和手段出现。


参考文献:

[1]任顺成,王凤雯,曹悦,李林政,潘天义,藻蓝色素稳定性的研究[J].河南工业大学学报(自然科学版),2020,(第6期).
[2]杨瑞,马天华、石丽娜,王乔,张立群,张丰露,王志伟,周仲恺,藻蓝蛋白-EGCG复合物的形成,以改善颜色 暴露在光照下的保护稳定性[J],Food Chemistry,2022.
[3]任顺成,曹悦,李林政,潘天义,天然食用色素藻蓝蛋白研究进展[J].食品研究与开发,2021,(第7期).
[4]李奇科,高彦祥,藻蓝蛋白色素稳定性及其递送体系研究进展[J].中国食品学报,2022,(第9期).
[5]KANNAUJIYAK, SINHARP. Thermokinetic stability of phycocyanin and phycoerythrin in food -grade preservatives[J]. Journal of Applied Phycology,2016,28(2):1063-1070.
[6]SELIGMJ,MALCHIONM,GAMALELDIN S,et al. Protection of blue color in a spirulina derivedphycocyanin extract from proteolytic and thermal degradation via complexation with beet -pectin [J].Food Hydrocolloids,2018,74:46-52.



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