Zein - Zein - Wikipedia

Pro další použití viz Zein (disambiguation).

Zein
Identifikátory
SymbolZein
PfamPF01559
InterProIPR002530

Zein /ˈziːɪn/ je třída prolamin protein nalezen v kukuřice (kukuřice). Obvykle se vyrábí jako prášek z kukuřičný lepek. Zein je jedním z nejlépe pochopených rostlinných proteinů.[1] Čistý zein je čirý, bez zápachu, bez chuti, tvrdý, nerozpustný ve vodě a jedlý a má řadu průmyslových a potravinářských použití.[2][3]

Komerční použití

Historicky se zein používal při výrobě nejrůznějších komerčních produktů, včetně potahů na papírové kelímky, obložení uzávěrů lahví sodovky, oděvní tkaniny,[4] knoflíky, lepidla, povlaky a pojiva. Historické dominantní využití zeinu bylo na trhu textilních vláken, kde se vyráběl pod názvem „Vicara“.[2][5] S vývojem syntetických alternativ použití zeinu na tomto trhu nakonec zmizelo. Používáním elektrostatické zvlákňování, zeinová vlákna byla znovu vyrobena v laboratoři, kde bude proveden další výzkum za účelem opětovného vstupu na trh vláken.[6][7] Může být použit jako povlak na vodu a tuky pro lepenky a umožňuje recyklovatelnost.[8]

Díky vlastnostem Zeinu je cenný ve zpracovaných potravinách a léčivech, v konkurenci s hmyzem šelak. Nyní se používá jako povlak na bonbóny, ořechy, ovoce, pilulky a další zapouzdřené potraviny a léky. Ve Spojených státech může být označen jako „cukrářská glazura „(což může také odkazovat na glazury na bázi šelaku) a používá se jako povlak na pekařské výrobky[9] nebo jako „rostlinný protein“. Je klasifikován jako obecně uznávaný jako bezpečný (GRAS ) Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv USA. Pro farmaceutické potahování je zein preferován před šelakem, protože je to všechno přirozené a vyžaduje méně testování podle monografií USP.

Zein lze dále zpracovat na pryskyřice a další bioplasty polymery, které lze extrudovat nebo válcovat do různých plastových výrobků.[10][11] S rostoucími ekologickými obavami o syntetické povlaky (jako např PFOA ) a při současných vyšších cenách petrochemikálií na bázi uhlovodíků se zvyšuje důraz na zein jako surovinu pro různé aplikace netoxických a obnovitelných polymerů, zejména v papírenském průmyslu.[12][13] Mezi další důvody obnoveného zájmu o zein patří obavy o náklady na skládky plastů a zájem spotřebitelů o přírodní látky. Existuje také řada potenciálních nových aplikací v potravinářském průmyslu.

Vědci z University of Illinois v Urbana-Champaign a v Společnost William Wrigley Jr. nedávno studovali možnost použití zeinu k nahrazení některých z nich gumová báze ve žvýkačce.[14] Rovněž studují lékařské aplikace, jako je použití molekuly zeinu k „přenosu biosloučenin na cílená místa v lidském těle“.[15] Podle několika výzkumníků existuje řada potenciálních aplikací pro bezpečnost potravin, které jsou možné u obalů na bázi zeinu. Vojenský dodavatel zkoumá použití zeinu k ochraně MRE balíčky potravin.[16] Mezi další zkoumané aplikace v oblasti balení / bezpečnosti potravin patří mražené potraviny,[17] hotové kuře,[18] a sýr a tekutá vejce.[19] Potravinářští vědci v Japonsku zaznamenali schopnost molekuly zeinu působit jako vodní bariéra.[20]

I když existuje mnoho existujících a potenciálních využití zeinu, hlavní překážkou většího komerčního úspěchu byly až donedávna jeho historické vysoké náklady. Ceny společnosti Zein jsou nyní velmi konkurenceschopné s potravinářským šelakem. Zein může být extrahován jako vedlejší produkt ve výrobním procesu pro ethanol[21] nebo v nové off-shore výrobě.

Genová rodina

Alfa-prolaminy jsou hlavní semínko zásobní proteiny z druh kmene trávy Andropogoneae. Jsou neobvykle bohaté na glutamin, prolin, alanin a leucin zbytky a jejich sekvence ukázat sérii tandemové opakování předpokládá se, že je výsledkem násobku intragenní zdvojení.[22] v Zea mays (Kukuřice), zeiny 22 kDa a 19 kDa jsou kódovány velkou multigenovou rodinou a jsou hlavním úložištěm semen bílkoviny což představuje 70% celkové frakce zeinu. Strukturálně zeiny 22 kDa a 19 kDa jsou složeny z devíti sousedních, topologicky antiparalelní šroubovice seskupeny uvnitř zkresleně válec. Alfa-zeiny 22 kDa jsou kódovány 23 geny;[23] dvaadvacet členů se nachází v zhruba tandemové soustavě tvořící hustotu genový shluk. The vyjádřený geny v klastru jsou rozptýleny žádným nevyjádřeným geny. Některé z vyjádřený geny se liší svými transkripční regulace. Genová amplifikace se zdá být v blocích genů vysvětlujících rychlou a kompaktní expanzi klastru během vývoj kukuřice.

Ostatní biologicky odbouratelné polymery

Reference

  1. ^ Momany, Frank A .; Sessa, David J .; Lawton, John C .; Selling, Gordon W .; Hamaker, Sharon A. H .; a Willett, Julious L. "Strukturální charakterizace A-Zeinu „27. prosince 2005, American Chemical Society
  2. ^ A b Lawton, John W. "Zein: Historie zpracování a použití ", 1. listopadu 2002, Americká asociace chemiků pro obiloviny
  3. ^ Gennadios, Aristippos, ed. (2002). Filmy a povlaky na bázi bílkovin. CRC Press. ISBN  9781420031980.
  4. ^ Komise pro vědy o živé přírodě “Biologické průmyslové výrobky: priority výzkumu a komercializace " 2002.
  5. ^ ter Horst, W.P. (1949). „Vicara - nová vlákna odvozená od Zeina“. Amer Dyestuff Rep. 38: P335.
  6. ^ Miyoshi, T., Toyohara, H., Minematsu, H. "Příprava ultrajemných vláknitých zeinových membrán elektrostatickým zvlákňováním ", Polymer International Sv. 54, č. 8, 2005.
  7. ^ Selling, G., Biswas, A., Patel, A., Walls, D., Dunlap, C., Wei, Y. "Dopad rozpouštědla na elektrostatické zvlákňování zeinu a analýza výsledných vláken ", Makromolekulární chemie a fyzika Sv. 208, č. 9, 2007.
  8. ^ Parris, N (2002). „Recyklovatelný kraftový papír a podšívka potažená zeinem“ (PDF). Pokrok v recyklaci papíru. 11 (3): 24–29. Citováno 4. listopadu 2019.
  9. ^ Kobs, Lisa (květen 2000). „Zářící vystoupení“. Zasvěcené přírodní produkty.
  10. ^ Lee, Richard "Víceúčelové kukuřičné zeinové biologicky odbouratelné pryskyřice, desky a fólie jsou atraktivní alternativou k plastu ", University of Illinois v Urbana-Champaign.
  11. ^ Lawton Jr., J.W. "Změkčovadla pro Zein: jejich účinek na tahové vlastnosti a absorpci zeinových filmů vodou „12. ledna 2004, Chemie obilovin.
  12. ^ Jabar, Anthony Jr.; Bilodeau, Michael A .; Neivandt, David J .; Spender, Jonathan "Bariérové ​​kompozice a články vyrobené z těchto kompozic ", 29. prosince 2005, patent USA (čeká na vyřízení)
  13. ^ Parris, Nicholas; Sykes, Marguerite; Dickey, Leland C .; Wiles, Jack L .; Urbanik, Thomas J .; Cooke, Peter H. "Recyklovatelný kraftový papír potažený zeinem ", Pokrok v recyklaci papíru Sv. 11, č. 3. května 2002.
  14. ^ McGowan B.A., Padua G.W. a Lee S-Y. "Formulace žvýkací gumy kukuřičného zeinu a hodnocení senzorických vlastností metodou časové intenzity ", Září 2005, Journal of Food Science.
  15. ^ Picklesimer, Phyllis. "Nanotechnolog plánuje stavět věci pomocí cihelných kukuřičných molekul," University of Illinois v Urbana-Champaign.
  16. ^ Bertrand, Kate, "Vojenské balíčky otestovaly technologii „Září 2005
  17. ^ Padova, Graciela W., Rakotonirainy, Andrianaivo a Wang, Qin "Zeinově biologicky odbouratelné obaly pro mražené potraviny ", University of Illinois v Urbana-Champaign
  18. ^ Janes M.E .; Kooshesh S .; Johnson M.G. "Kontrola Listeria monocytogenes na povrchu chlazeného kuřete připraveného k přímé stravě potaženého jedlým zeinovým filmem „Září 2002, Journal of Food Science.
  19. ^ Dawson, Paul "Obalové fólie bojují proti bakteriím a pomáhají životnímu prostředí " Clemson University
  20. ^ Qiangxian Wu, Hiroshi Sakabe a Seiichiro Isobe "Studie houževnatosti a voděodolnosti polymerů na bázi zeinu modifikací „Červen 2003, Národní institut pro výzkum potravin, Japonsko.
  21. ^ Jádro, Jime. "Kukuřičný protein by mohl snížit náklady na výrobu ethanolu „15. dubna 2002, Ministerstvo zemědělství USA Služba zemědělského výzkumu.
  22. ^ Garratt R, Oliva G, Caracelli I, Leite A, Arruda P (leden 1993). "Studie zein-like alfa-prolaminů na základě analýzy aminokyselinových sekvencí: důsledky pro jejich vývoj a trojrozměrnou strukturu". Proteiny. 15 (1): 88–99. doi:10,1002 / prot. 340150111. PMID  8451243. S2CID  32504936.
  23. ^ Song R, Llaca V, Linton E, Messing J (listopad 2001). "Pořadí, regulace a vývoj rodiny kukuřice 22-kD alfa zeinu genů". Genome Res. 11 (11): 1817–25. doi:10,1101 / gr.197301. PMC  311139. PMID  11691845.

externí odkazy

Tento článek včlení text od public domain Pfam a InterPro: IPR002530