玉米醇溶蛋白是玉米蛋白粉中的主要成分。其位于玉米胚乳
细胞中的玉米醇溶蛋白体内,玉米醇溶蛋白体直径大
约为lum左右存在于细胞的整个
细胞质中,处于
粒径为5-35um的
淀粉粒之间。玉米醇溶蛋白典型性质是不溶于水,但可溶于醇溶液、高浓度的
尿素溶液、高浓度的
碱液(pH\u003e11)或
阴离子洗涤剂。这是由于其氨基酸的组成特点所决定的(见表1-3)。玉米醇溶蛋白尤其富含
谷氨酸(21-26%)、
亮氨酸(20%)、
L-脯氨酸(10%)和
丙氨酸(10%),但缺乏碱性和
酸性氨基酸。最显著的是缺乏
色氨酸和
赖氨酸,这就说明了玉米醇溶蛋白营养价值不高。高比例的非极性氨基酸残基和碱性、酸性氨基酸的缺乏决定了玉米醇溶蛋白的溶解行为。在整个玉米中,玉米醇溶蛋白是具有不同分子大小、溶解能力和电荷的各种肤由二硫键聚结起来的非均相
混合物,其平均分子量为44000DaCMosse,1961;Pomes,1971)。其两个最主要的组分为α一玉米醇溶蛋白(α-zein)和β一玉米醇溶蛋白(β-zein) α-Zein能溶于95%的
乙醇,占醇溶蛋白的80%。α-Zein含有
组氨酸、
精氨酸、
L-脯氨酸和
甲硫氨酸比β一zein少。玉米中提取的醇溶蛋白通过
凝胶电泳进行分析,发现迁移到凝胶中的有四条清晰的谱带一一这些成分称为。一玉米醇溶蛋白(α-zein);而另一主要组分保留在原点一一这一组分称为卜玉米醇溶蛋白(β一zein一玉米醇溶蛋白可溶于60%的
乙醇而不溶于95%的乙醇,其性质相对不太稳定,易沉淀和凝结。玉米醇溶蛋白的一部分是由二硫键联结起来的,将二硫键还原,相对分子量便减少。凝胶电泳法证明,应用
还原剂将β一玉米醇溶蛋白的二硫键断裂后,即成为a一玉米醇溶蛋白,形成3条主要的谱带,其分子量分别为24000,22000和14000。实验证明,玉米醇溶蛋白的分子是棒形,分子轴径比为25:1至15:1,这是它易于形成薄膜的原因。
2.称取30g经脱色、干燥处理后的
玉米蛋白粉于500mL塑料
烧杯中,用180mL80%的
乙醇(液料比6:1)溶液混和均匀,在磁力搅拌器的作用下把混合液的pH值调到12,并保持恒定。用20kHz的超声波仪对己调好pH值的CGM溶液进行超声处理,30分钟后进行离心,分离出谷蛋白和淀粉,
3。取上清液于容量瓶中,按1:1与冷水混合,使乙醇浓度为40%,zein游离出来,调节PH值为蛋白的等电点6.0,产生沉淀后,经静置沉淀,离心分离,
溶剂回收,沉淀洗涤后进行真空干燥,粉碎后即得到成品zein
延迟药物释放,直到药片到达肠部,保护它不受胃酸的破坏,或在血管中保证恒定释放
速率(BeattyandBoettner,1984),药物通常包埋在蛋白微球中,透过
细胞内质网体系、嘴或胃肠的黏膜(Mathiowitz等,1991)。在环保清除方面,这样的蛋白微球也可用于杀虫剂、肥料或试剂的缓释,玉米醇溶蛋白与激素混合用于包埋杀虫剂,能去除害虫和减少杀虫剂气味,为人类提供一个安全的工作环境(Redding,1990)。玉米醇溶蛋白微粒可用作脂肪潜代品或包埋特定的食物脂肪。
以玉米醇溶蛋白为基本原料的薄膜已经成功地使用在化妆产品中,阻止表皮与用于化妆品中的
无机化学物直接接触(Avalle,1998;Schlossman,1986);当与
导体多聚物混合时,能成功地阻止电磁干扰(EMI)和静电放电(ESD),用于电子产品的披膜(Rivas,1999);其它应用如纸面涂膜,可以增加杂志封面的光泽(TreezaandVergano,1994);用于厕所清洁盒中(CampbellandFerrando,1997);制备干燥
化学测试剂(Riebel等,1987);伤口包扎物(Errede等,1983);人工猪鬃,用于制造某些商用刷子(Lougovoy,1932;McMeekin等,1950);在飞机工程中作为焊接材料的电极焊接物(KorinkoandHunt,1999);留声唱片中改善耐磨性,提高音质及用于人工钻石(
马丁吉他,1970)。
上世纪50年代,玉米醇溶蛋白的纺织纤维用于制作Vicara品牌衣服(Seymour,1966)和家具的填充物(Martin,1970),这些纤维用玉米醇溶蛋白的碱性溶液纺织,酸或盐环境中凝结,最后用甲醛加工(Croston等,1945),
显而易见,按当时条件用玉米醇溶蛋白和这些化学物一起制备衣料是非常困难,并且也很昂贵。近来,Duppont公司似乎解决了其中一些问题并申请了一项用玉米醇溶蛋白制作交联纤维的专利(Uy,1996,1997;PELOSI,1997)。
玉米醇溶蛋白的一种最有用途的应用是用于包装上的生物降解膜和塑料,世界上需要这种材料高达15000-250000吨每年。不加增塑剂的玉米蛋白膜大脆而不能广泛应用,(ParrisandCoffin,1997),与
交联剂使用(如
柠檬酸、甲醛、butanetetracarboxylicacid)增加2-3倍的延伸性,蛋白膜可用高稳定的
硅酸盐混合到蛋白结构中改性,增加膜的强度(Lee等,1998),与未改性的膜相比,改性膜表现出更高的强度和更低的气体透过率。用食品级的抗菌剂与以玉米醇溶蛋白为基料的包装膜混合,可延长产品的货架期(Padgett等,1998)。Gennadios等(1994)和Baker等(1994)发表了许多关于玉米醇溶蛋白可食膜和披膜的综述文章。两类生物降解塑料可由玉米醇溶蛋白制得:变性
淀粉玉米醇溶蛋白
混合物和蛋白与
脂肪酸组成的塑料。90年代发表了许多关于这些产品的报道。前者是淀粉、玉米蛋白和
交联剂(如
乙醛、
R-环氧氯丙烷)的混合物经压模制备防水的塑料(JaneandSpence,1995),据报道这些塑料在180天降解60%(Spence等,1995),可用于制备瓶子、薄片、膜、包装材料、管子、圆棒、压片、袋子和粉末(ColeandDaumesnil,1989)。Parris等(1997)发现含1-8%淀粉的
56-81-5增塑玉米醇溶蛋白膜,与没塑化的膜相比,透水蒸气率更低,阻水性更强。
脂肪酸蛋白
混合物是由玉米醇溶蛋白和
油酸及
软脂酸在冷水中沉淀塑化而成(Lai等,1997;
赖姓andPadua,1997;Padua等,1997),与其它生物聚合体相比,这种塑料表现出向延展性和拉伸强度。玉米醇溶蛋白,尽管缺乏一些必须氨基酸,仍有重要的nutraceutical和医药价值。用
嗜热菌蛋白酶水解,α-玉米醇溶蛋白形成血管紧缩转化酶(angiotensin-convertingenzyme,ACE)抑制肽(Ariyoshi,1993),水解产物能降低
低血压老鼠的血压。玉米醇溶蛋白的抗氧化活性已被Wang等(1991a,b)证实。
玉米醇溶蛋白在特殊食品、药物学和生物降解塑料工业上有很大的应用潜力,取决它的生产成本降低。自从1900年以来,用不同的方法生产玉米醇溶蛋白进行过许多研究,但很少能应用于商业领域。从1990年后又加快了这个领域的研究步伐,主要集中在减少大量的
溶剂使用及/或低价除溶和溶剂循环使用。随着对玉米醇溶蛋白作为工业和特殊聚合体价值的高度认识,在未来将创造越来越多的商业价值。