醇溶蛋白是禾本科作物种子中的一种主要贮存蛋白，是种子萌发时的主要碳源和氮源，它包括玉米醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白、大麦醇溶蛋白和高粱醇溶蛋白等。上海海洋大学食品学院、国家淡水水产品加工技术研发分中心和上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心的黄慧、李学艳和张朝燕*等人综述了这4 种醇溶蛋白的结构、性质、微粒的制备方法及其对多酚、油脂、益生菌等营养物质的荷载。
醇溶蛋白的结构、性质及制备方法
玉米醇溶蛋白
玉米醇溶蛋白是玉米中主要的贮存蛋白；其因含有大于50%的疏水氨基酸基团和较低含量的亲水性氨基酸，而表现出两亲特性。玉米醇溶蛋白由于两亲特性能够自组装成多种有序结构，随着溶液极性的增强，玉米醇溶蛋白分子从α-螺旋结构转变为β-折叠构象，随着蒸发的继续，在疏水作用下β-折叠构象反向排列，自组装形成首尾相连的条带，条带通过卷曲最终形成纳米颗粒（图1）。
小麦醇溶蛋白
小麦醇溶蛋白是一种天然的糖蛋白，通过氢键、二硫键和分子内的疏水相互作用形成三维球状结构，含有大量的亲脂性氨基酸和中性氨基酸。中性氨基酸可以促进其与黏膜的氢键相互作用，而亲脂性氨基酸可以与生物组织通过疏水相互作用而作用。
小麦醇溶蛋白可分为α、β、γ、ω 4 种主要类型，其所占的比例分别为20%、30%、30%、15%。小麦醇溶蛋白在水溶液中的溶解度很低，在体积分数70%的乙醇溶液中溶解性较好。小麦醇溶蛋白可与疏水性生物活性物质特异性结合，在消化道中以氢键、二硫键和疏水相互作用的方式与消化道内的黏蛋白结合，并且更甚趋向于黏附在上消化道黏膜上，因此使生物活性物质在消化道内的停留时间延长，吸收率提高。此外，小麦醇溶蛋白中存在一定含量的色氨酸、亮氨酸等疏水性氨基酸，因此具有两亲性，该特性是小麦醇溶蛋白自组装的重要依据。
大麦醇溶蛋白
大麦醇溶蛋白是大麦的主要贮存蛋白质，约占籽粒总蛋白含量的30%～50%。大麦醇溶蛋白是从大麦中提取的疏水性蛋白质，存在大量的疏水性基团，在水中的溶解性低，能较好地溶解于70%乙醇溶液中，这些疏水性氨基酸残基易与二硫键形成局部疏水中心，水分子难以破坏蛋白质分子内部氢键，导致其易于形成稳定的高级结构区域，可应用于缓释材料载体。扫描电子显微镜（SEM）观察结果显示大麦醇溶蛋白微粒呈光滑、扁平的球状，粒径在8～15 μm范围内（图2）。
高粱醇溶蛋白
高粱醇溶蛋白是高粱的主要贮存蛋白，约占高粱总蛋白的77%～82%。高粱醇溶蛋白具有良好的生物相容性和可降解性，它与玉米醇溶蛋白在结构上有很大的相似性。用原子力显微镜观察高粱醇溶蛋白的形态和自组装过程，结果显示：在初始蛋白质量浓度为0.1 mg/mL时，高粱醇溶蛋白以椭球或圆盘状颗粒的形式均匀分散（图3a、b）；当初始蛋白质量浓度增加到0.2 mg/mL时，除了单个球形颗粒外，开始出现大的圆盘状和棒状颗粒（图3c、d）；当初始蛋白质量浓度进一步增加到0.5 mg/mL时，蛋白颗粒继续聚集，形成更大的圆盘状或杆状结构（图3e、f）。蛋白质的质量浓度和溶剂的极性可以影响高粱醇溶蛋白的自组装，因此通过改变蛋白质量浓度和溶剂极性是调节醇溶性生物材料原纤化的一种简便方式。
醇溶蛋白的功能性质
谷物醇溶蛋白诸多功能性质是蛋白质两大分子特性的体现，即表面性质和水动力学特性。醇溶蛋白的表面性质主要受氨基酸组成、分布以及折叠方式的影响，而水动力学特性更容易受到醇溶蛋白的物理形状和分子质量的制约。
醇溶蛋白的提取方法
醇溶蛋白的提取多采用有机溶剂提取法，利用在特定溶剂中溶解度的差异而完全或部分分离。常用的方法有超声辅助法、微波法、Obsorne法、超声波-微波辅助法等。
醇溶蛋白的结构、性质及制备方法
醇溶蛋白微粒制备的方法主要反溶剂法、液-液分散法，新型方法有超临界反溶剂（SAS）法、电喷雾法、静电纺丝等方法。
反溶剂法及液-液分散法
反溶剂法是指在溶剂中加入反溶剂，使溶质溶解度下降，从而聚集成颗粒的方法。将醇溶蛋白溶解在体积分数55%～90%乙醇溶液中，混合溶液再均匀分散到水相中，使醇相浓度迅速降低，醇溶蛋白过饱和形成颗粒，关键影响因素有搅拌速度、时间、超声参数、醇溶蛋白浓度等。液-液分散法是将醇溶蛋白溶解在某种溶剂中，使用超声或者磁力搅拌使其溶解完全，然后逐滴分散到分散液中，可自组装成纳米颗粒。
超临界反溶剂法
SAS法是一种制备醇溶蛋白传递系统的新型方法，相较于传统制备方法，SAS制备的醇溶蛋白颗粒粒径小、粒度分布可控、残余有机溶剂少、反应条件温和、包封率高。其原理是将溶质先溶于有机溶剂中形成溶液，再将溶液迅速喷洒在超临界流体（SCF）中，由于此溶液的溶质不溶于SCF，但溶剂却能与SCF互溶；因此，当溶液与SCF接触时，极短时间内可使溶液形成极大的过饱和度，促使溶质以纳米或微米颗粒析出（图4）。该法的关键控制因素是调节过程参数如温度、压力、流速等，从而可以达到控制颗粒粒径和晶型的目的。研究表明SAS法可能是制备一般认为安全输送系统以提高抗菌功效的可行方法。
醇溶蛋白的提取方法
电喷雾法又称电流体驱动雾化法，可用来制备单分散纳米颗粒，与其他制备微胶囊的技术相比，电喷雾法具有诸多优势，如包埋率高、不需要耗时长的相分离过程，且易于获得较均一的不同粒径的颗粒。电喷雾的原理如下：流体在电场力和机械力的作用下发生喷射，分裂成细小的沉积滴，当电流体表面加上足够的电场力时，电场剪切力可以把在喷嘴外的液滴延长，从而形成射流和锥柱，由于流体表面电荷的加速，射流会进一步分裂成细小沉积滴。
静电纺丝
静电纺丝是一种利用高压电场产生的静电力形成射流，并快速固化制备纳米纤维的技术，其中高压电源输出电压为1～30 kV，聚合物溶液通过电场力从一个注射器针头引入收集器中，注射器中的溶液在静电场的作用下开始充电，并形成“泰勒锥”。当静电作用力能够克服液体表面张力的束缚时，“泰勒锥”流体开始喷出，形成射流。在静电作用力、表面张力、注射器推力以及重力等相互作用下，射流开始拉伸并发生旋转。随着溶剂的快速挥发，射流射向收集板并固化形成纳米纤维，具体原理见图5。静电纺丝技术在食品和营养保健品、生物活性食品包装和食品加工行业具有良好的潜力。
醇溶蛋白荷载食品功能组分的应用
醇溶蛋白荷载营养素递送领域的应用
醇溶蛋白应用于营养物质输送体系优势体现在：提高食品生物活性成分的生物利用度、增强营养素的稳定性、提高精油的抗菌活性、保持食品着色剂的功效等方面。
1. 多酚类物质
多酚类物质是植物化学成分中含量较丰富的一类化合物，具有较强的抗氧化活性，是人和动物膳食中所必需的营养物质，但其对氧气、光、酶、湿度、pH值等因素敏感，在贮藏环境或者胃肠道中易降解。多酚可以通过非共价相互作用，如氢键和疏水相互作用，与脯氨酸含量丰富的蛋白质发生强烈的相互作用，醇溶蛋白的包埋可以为其提供保护。
2. 油脂
油脂难溶于水，且通常不稳定，易氧化造成风味损失、生物活性降低，甚至产生有毒有害物质。醇溶蛋白不溶于水，能够吸附油脂，可用于包埋油脂，提高其生物利用率。
3. 益生菌
益生菌是一类对宿主有益的活性微生物，定植于人体肠道、生殖系统内，对改善宿主肠道微生态具有重要作用作用。由于益生菌对环境敏感，不易存活，因此，在生产过程中需要对益生菌提供一定的保护，有研究报道包埋技术能实现这一目的。
醇溶蛋白复合物载体的应用
聚合物-聚合物复合物递送系统涉及不同作用机制，包括静电相互作用、疏水相互作用、氢键和范德华力。醇溶蛋白作为弱聚合电解质，与其他生物聚合物（多糖或蛋白质）通过疏水相互作用和氢键形成复合物。为改善醇溶蛋白/壳聚糖复合物输送体系，常采用水溶性壳聚糖衍生物即羧甲基壳聚糖取代壳聚糖。
醇溶蛋白荷载食品功能组分的消化特性及释放规律
疏水性生物活性物质由于其溶解度低而不易被人体吸收，可通过构建醇溶蛋白荷载食品功能组分的微粒来提高其在人体胃肠道中的消化率，并且探究其释放规律。
结 语
醇溶蛋白在开发具有应用前景的食物载体、保护各种疏水性生物活性物质以及提高这些生物活性物质的稳定性和生物利用率方面具有巨大潜力。醇溶蛋白可以被广泛用于制备多种微米或纳米颗粒、纤维、薄膜、水凝胶等。醇溶蛋白载体材料在体内的毒性还不明确，需要对这些醇溶蛋白传递系统进行更多的体内评估，以了解它们在人类胃肠道中的生物学命运以及它们在生理条件下的有效性和安全性。
