文 献 综 述

糖基化反应是通过美拉德反应将糖类物质与蛋白质分子上的 α或 ε-氨基以共价键相连形成糖蛋白的过程。^【1】其中，糖类物质反应基团是其还原末端的羟基，而蛋白质分子主要是赖氨酸的ε-氨基。

美拉德反应分为 3个阶段: 早期，中期和后期。

早期反应: 还原糖的羧基与蛋白质未质子化的氨基发生缩合反应，形成希夫碱，同时释放出水分。希夫碱环化后形成相应的 N#8212;葡基胺，再经 Amdori重排形成不可逆的Amdori化合物( 1-氨基-1-脱氧-2-酮糖)。

中期反应：Amdori化合物通过各种途径发生降解。降解途径非常复杂，主要包括: 氧化、断裂、烯醇化、脱水、酸水解及自由基反应，最终生成大量的复杂化合物。

后期反应: 中期反应产物进一步反应生成水溶含氮的多聚体复合物#8212;#8212;类黑素。

糖基化是一条可以有效地改善蛋白功能特性的途径。^【1】糖基化反应能极大提高蛋白的乳化性，溶解性，提高卵黄高磷蛋白热稳定性，增强蛋白粉的凝胶性，提升卵白蛋白的抗氧化活性以及增加溶菌酶的抗菌活性。^【2】

在研究糖基化反应时，必须注意的一个问题是糖类的选择与褐变的控制。单糖和寡糖来源广泛，但糖基化反应不易控制，蛋白质褐变严重。有研究表明在低分子量还原糖(例如：乳糖、核糖、木糖) 存在条件下，加热球蛋白溶液(例如：溶菌酶、牛血清白蛋白、大豆蛋白)，使得凝胶具有较高的凝胶强度。凝胶强度的增加是由于糖导致蛋白质共价交联。此外，在还原糖存在的条件下，凝胶能够在较低的浓度形成。例如：牛血清白蛋白形成凝胶的最低浓度为 7%，但是如果分别加入3% 的木糖和核糖，其最低的凝胶形成浓度为 1.2% 和 0.5%。此外，通过增加初始糖的浓度，形成凝胶的时间也有所下降。^【3】

糖基化反应提高蛋白质凝胶强度的原因，可能是由于单糖或寡糖反应活性较强，加快了美拉德反应进程(快速进入反应的第二和第三阶段)，使其与蛋白质接枝并使蛋白质分子间交联从而提高其凝胶性。目前，人们对蛋白质与多糖发生糖基化反应提高蛋白质凝胶性的机理研究尚不清楚，只是一些推测。如Handa^【15】、Sun^【16】、Hermansson^【17】及Kato^【18】等研究者分别认为：”凝胶强度和持水能力均受蛋白质表面巯基和总巯基数目的影响”；”接枝反应提高凝胶性可能是由于接枝反应影响了蛋清蛋白质的空间网络结构所致”；”如果预凝胶状态的蛋白质聚集速率小于蛋白质变性的速率，可形成非常有序的凝胶网络，此时凝胶具有良好的弹性和保水性”；”有至少两分子葡聚糖与一分子蛋白质结合后，可显著增加蛋白质的分子量，而其分子量与蛋白质凝胶强度的平方根呈正线性关系，因而蛋白质与多糖的接枝反应可提高蛋白质的凝胶硬度”。

根据 Flory 凝胶形成的理论，蛋清蛋白质凝胶性是蛋清蛋白质先由天然状态转为变性状态，并通过β- 折叠作用形成高相对分子质量的可溶性聚集物，然后在二硫键的作用下，预凝胶聚集物逐渐变稠而形成的。糖基化接枝反应可增加蛋白质分子量及有利于形成蛋白质空间网络，从而增强了蛋白质空间位阻作用，减少了蛋白质在预凝胶状态下形成聚集物所需要的单体数目；蛋白质在单体数目一定的条件下，形成了更多数量的胶体粒子和更致密的空间网络结构。据推测，若蛋清蛋白质的ε- 氨基与多糖的还原性末端发生接枝反应，则会引起蛋白质结构的无序性增加，而分布于蛋白质分子内部的β- 折叠结构会更多的暴露在其表面。蛋白质分子表面疏水性增加，更有利于分子间的疏水作用和凝胶网络结构的形成。此外，一定数量的多糖接枝到蛋清蛋白质上，有利于蛋清蛋白质结构伸展，减少变性所需能量，在加热温度不变的条件下可加快蛋白质变性速率；同时，又由于蛋清蛋白质表面接枝上的多糖分子有大量的羟基基团，而有利于凝胶形成后期分子间氢键的形成，从而使蛋清蛋白质形成相当有序的凝胶网络。