导读
2023年6月,辽宁大学薛友林教授课题组在国家综合性科技期刊《食品工业科技》发表题为《蛋白质纳米颗粒的制备及其在食品领域的应用研究进展》的论文。辽宁大学薛友林教授为通讯作者,辽宁大学和中共辽宁省委党校高琦副教授为第一作者。论文得到了教育部新农科研究与改革实践项目(2020128)、教育部产学合作协同育人项目(202002115014,202102654021)、辽宁省“兴辽英才计划”项目(XLYC1807270)、辽宁省教育厅基本科研服务地方项目(LJKFZ20220183)、泰州市高层次创新创业人才引进计划项目(202149)和辽宁大学大学生创新创业训练计划项目(202210140009X,X202210140041,S202210140027)的资助。
图片来源于图司机
本文首先介绍了目前主要用于食品工业的动物蛋白纳米颗粒和植物蛋白纳米颗粒的常见类型,并对蛋白质纳米颗粒的常用制备方法进行了归纳总结,包括反溶剂沉淀法、盐析法、纳米喷雾干燥法、静电纺丝法、超临界流体法和热致聚集法等,分析了各种方法的原理及在安全性、适用性、产品质量和操作复杂程度等方面的优缺点,然后对蛋白质纳米颗粒在功能性食品的生产、食品的活性包装和食品 Pickering 乳液的稳定三个方面的应用进行了综述,最后归纳了蛋白质纳米颗粒应用安全性方面的研究现状,以期为蛋白质纳米颗粒的进一步研究提供理论参考。
文章亮点
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常用于食品工业的蛋白质纳米颗粒类型
根据蛋白质来源的不同,可将常用于食品工业的蛋白质纳米颗粒分为动物蛋白纳米颗粒和植物蛋白纳米颗粒。与动物蛋白纳米颗粒相比,植物蛋白纳米颗粒通常安全性更高且成本更低。
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蛋白质纳米颗粒的制备方法
表1 蛋白质纳米颗粒的制备方法、性质、粒径及应用
蛋白质纳米颗粒的制备方法主要包括反溶剂沉淀法、盐析法、纳米喷雾干燥法、静电纺丝法、超临界流体法和热致聚集法。各种方法制备蛋白质纳米颗粒的实例见表1。
3
蛋白质纳米颗粒在食品领域中的应用
4
蛋白质纳米颗粒应用安全性的研究概况
尽管已经有一些研究证明,与无机纳米颗粒相比,天然蛋白质纳米颗粒一般都是无毒的,不会在体内积累,但其独特的物理、化学和生理机制以及在制备过程中引入的一些因素仍然可能对人体产生不良影响。
首先,在蛋白质纳米颗粒的制备过程中使用的有机溶剂和表面活性剂是导致蛋白质纳米颗粒可能具有毒性的主要因素。其次,在蛋白质纳米颗粒包埋生物活性物质,提高其生物利用度的应用中,由于蛋白质纳米颗粒的尺寸小,比表面积高,它们在胃肠道中被消化或分解的速度更快,释放封装成分的速度也更快,这将导致机体循环中生物活性物质在血液中的暴露水平发生变化,而一些生物活性物质的生物学效应取决于它们在血液和特定组织中的暴露水平,如果暴露水平过高,就可能会对健康造成不利影响。另外,蛋白质本身的安全性也应当被考虑在内,有些蛋白质可能引起过敏反应,有些蛋白质还有传播动物疾病(如疯牛病)的风险。
事实上,对蛋白质纳米颗粒潜在毒性机制的具体研究很少,需要采取合适的方法进行进一步的风险评估,探索蛋白质纳米颗粒对人类健康的直接或间接影响。此外,采取严格的监管措施和制定相关的法律法规同样具有重要意义,利用蛋白质纳米颗粒加工食品时,必须严格遵循风险评估程序和法律规章制度,保障食品的安全性。
总结展望
基于蛋白质纳米颗粒的研究和应用现状,对其未来提出以下几点展望:开发更加优良的制备技术,实现工业化规模生产,以期实现蛋白质纳米颗粒在食品领域中的商业化应用;深入研究蛋白质纳米颗粒和部分营养物质的包埋体系在食品中的实际应用,设计和构建更多新型的功能食品,实现产业化目标;加强对蛋白质纳米颗粒包埋和释放生物活性物质过程机理的研究,明确具体机制,为进一步扩大应用奠定理论基础;除研究常见种类蛋白质外,还应对更多种类蛋白质及其纳米颗粒的性质和应用进行探索,例如研究较少的山药蛋白;重视对蛋白质纳米颗粒安全性的研究,完善风险评估机制及相关法律法规。总而言之,蛋白质纳米颗粒的优良特性决定了其良好的发展前景,应加大研究力度,不断发掘其应用潜力,将理论变为现实。
通讯作者简介
图片来源于辽宁大学官网
薛友林,男,中共党员,博士(东京大学),教授,硕士研究生导师,辽宁省“千人”,兴辽英才计划青年拔尖人才。现任轻型产业学院院长,社会兼职包括中国粮油学会薯类分会常务理事,中国食品科技学会休闲食品加工技术分会理事,中国淀粉工业协会甘薯淀粉专业委员会理事,国家农产品加工科技创新联盟果蔬加工与智能制造专业委员会执行专家组专家,亚洲开发银行农产品加工专家,辽宁省食品科学与工程类专业教学指导委员会委员,辽宁大学校学术委员会委员。
主要研究领域为植物活性物质提取及构效关系,农产品贮藏与加工。主持了多项科研项目,如2023年度沈阳市高级专家服务基层行动计划示范项目、2022年辽宁省教育厅高校基本科研服务地方项目“富硒甘薯叶蛋白提取及高值化综合利用关键技术研究”等。参编了《果蔬加工工艺学》(第二版)等教材,拥有多项专利,发表了多篇SCI学术论文等。
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