Condensation of glycosidic and aromatic structures on amino groups of β-lactoglobulin B via reductive alkylation. Solubility and emulsifying properties of the protein derivatives

Abstract - Nucleophilic primary amino groups of bovine β-lactoglobulin B were modified) with different aldehydes by an additione-elimination reaction commonly named "reductive alkylation". Subsequently resulting imines (Schiff bases) were reduced, producing secondary amines derivatives of this protein. Two kinds of ligands, differing by their hydrophobicity, were coupled to this protein: 81% and 69% of β-lactoglobulin amino groups were modified with glucose and maltose, respectively; 31% and 44% of β-lactoglobulin amino groups were modified with vanillin and benzaldehyde, respectively. Reversed-phase HPLC and electrophoresis of modified β-lactoglobulin indicated that, in the case of glycosylation, the condensation was rather homogeneous, while the modification with aromatic substituents was quite heterogeneous. Water solubility of glycosylated β-lactoglobulins did not differ much from that of β-lactoglobulin, on the whole pH range. By contrast, aromatic derivatives exhibited a very low solubility near the isoelectric point. Emulsifying activity and emulsion stability were also checked on the whole pH range. Glucose-modified β-lactoglobulin had improved emulsifying properties whatever the pH, as compared to native protein. Emulsifying activity of aromatic derivatives was improved near the isoelectric point. Maltosylated-, vanillin-modified- and benzaldehyde-modified- β-lactoglobulin exhibited higher emulsion stability in the acidic pH region but lower emulsion stability in the alkaline pH range, as compared to native β-lactoglobulin.

Résumé - Condensation de motifs glucidiques et aromatiques sur la β-lactoglobuline B par alkylation réductrice de ses groupements aminés. Solubilité et propriétés émulsifiantes des dérivés
Les groupements nucléophiles amine primaire de la β-lactoglobuline ont été modifiés avec des aldéhydes par une réaction d'addition-élimination communément appelée "alkylation réductrice". Les groupements imine produits (bases de Schiff) ont été ensuite réduits, ce qui a amené à la formation de dérivés amine secondaire. Deux sortes de ligands, différant par leur hydrophobicité, ont été greffés sur cette protéine : 81% et 69% des groupements aminés de la β-lactoglobuline ont été modifiés par le glucose et le maltose; 31% et 44% des groupements aminés de cette protéine ont été touchés par les ligands aromatiques (vanilline et benzaldéhyde). L'analyse de ces dérivés par chromatographie haute performance en phase inverse et par électrophorèse a indiqué que les dérivés glycosylés étaient modifiés de façon plutôt homogène, alors que les dérivés aromatiques avaient subi une transformation beaucoup plus hétérogène. La solubilité dans l'eau des dérivés glycosylés de la β-lactoglobuline était peu différente de celle de la protéine native. Par contre, les dérivés aromatiques étaient très peu solubles aux environs du point isoélectrique. L'activité émulsifiante et la stabilité des émulsions ont été déterminées sur toute la gamme de pH. La β-lactoglobuline modifiée par le glucose avait de meilleures propriétés émulsifiantes que la protéine native à tous les pH. L'activité émulsifiante des dérivés aromatiques était améliorée près du point isoélectrique. La β-lactoglobuline modifiée par le maltose, la vanilline ou le benzaldéhyde formait des émulsions plus stables aux pH acides que la β-lactoglobuline native, mais moins stables aux pH alcalins.