酶法提取米糠蛋白及其褐变抑制

论文摘要

米糠蛋白是世界公认的优质植物蛋白,它不但营养价值高且具有低过敏性的特点。我国作为一个农业大国,稻谷资源丰富,具有开发米糠蛋白的巨大优势和潜力。目前,关于米糠蛋白的研究和报道很多,但是我国仍然没有实现对米糠浓缩蛋白和分离蛋白的商业化生产,对米糠蛋白研究还处于实验室阶段。这主要是因为米糠蛋白较其他植物蛋白更加难以提取,并且在蛋白的提取过程中往往伴随着大量有色物质的生成,导致米糠蛋白品质下降,不具有很好的食用性和使用性。褐变反应是导致有色物质生成的主要原因。为此,本文结合现有的研究成果,采用酶法提取米糠蛋白,优化提取条件并对提取过程中导致褐变的主要因素和抑制方法进行研究,为工业化生产高品质的米糠蛋白提供试验依据和有益探讨。本研究以东北农业大学农学院提供的米糠为原料,采用复合酶法提取米糠蛋白。依据纤维素酶、复合蛋白酶和植酸酶共同作用时的最佳配料比,应用响应面法优化提取条件,以蛋白提取率为指标,水解度为参考指标,确定提取米糠蛋白的最佳反应条件;通过对米糠多酚氧化酶特性的研究、米糠中还原糖含量、铁和单宁含量的测定,确定可能导致米糠蛋白提取过程中的主要褐变因素;并在此基础上,考察添加抑制剂、酵母发酵除糖、EDTA处理、活性炭脱色等方法对褐变的抑制效果。研究得到的结果如下:1.响应面法优化米糠蛋白的最佳提取条件为:温度45℃,底物浓度18%,酶添加量4733U/g。通过检验证实该模型可以较好地反映出米糠蛋白提取的条件。此条件下,蛋白实际提取率达到79.33%,同时水解度<5%。2.经测定,本试验所用的原料米糠中,米糠多酚氧化酶的最适pH为4.0,最适温度为40℃,90℃水浴处理25min后,该酶基本失活;还原糖含量约为8.53%,单宁含量约为0.81%,铁含量为4.8315mg/L。由此,判断米糠多酚氧化酶导致的酶促褐变与还原糖、金属离子、酚类物质等导致的非酶褐变均是导致米糠蛋白提取过程中有色物质生成的主要原因。3.正交试验表明,0.15%的半胱氨酸﹢0.30%的柠檬酸﹢0.010%的乙二胺四乙酸二钠的抑制剂组合,可以有效抑制蛋白提取过程中有色物质的生成,经计算,此时的色素抑制率为71.06%;此外,当H2O2和NaClO的添加量在1.0‰时,对褐变反应也有较好的抑制作用,色素抑制率分别为32.30%和34.22%。4.试验表明,酵母发酵法不能有效除去原料米糠中的还原糖含量,因此得出酵母发酵法不具有很好的褐变抑制效果;用EDTA处理过的水提取米糠蛋白,可以减少提取过程中有色物质的生成。经计算,其色素抑制率约为13.44%,说明EDTA处理过的水具有一定的褐变抑制效果;数据显示,在吸附温度45℃,吸附时间20min的条件下,活性炭对米糠蛋白的脱色率为58.75%,说明活性炭对米糠蛋白提取过程中形成的有色物质具有很好的吸附性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 立题背景
• 1.2 米糠的开发利用
• 1.2.1 米糠在食品工业中的开发利用
• 1.2.2 米糠在化工工业中的开发利用
• 1.2.3 米糠在医药保健工业中的开发利用
• 1.3 米糠蛋白简介
• 1.3.1 米糠蛋白的组成
• 1.3.2 米糠蛋白的营养价值和功能性质
• 1.3.3 米糠蛋白的提取方法
• 1.4 褐变反应的种类及反应机理
• 1.4.1 酶促褐变
• 1.4.2 非酶褐变
• 1.5 影响褐变反应的因素与控制方法
• 1.5.1 影响酶促褐变反应的因素与控制方法
• 1.5.2 影响非酶褐变反应的因素与控制方法
• 1.6 课题的研究意义
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 酶制剂等
• 2.1.3 主要试剂（以下试剂均为分析纯）
• 2.1.4 主要仪器和设备
• 2.2 方法
• 2.2.1 主要成分的含量测定
• 2.2.2 样品检测的方法
• 2.2.3 米糠蛋白的制备流程
• 2.2.4 米糠蛋白水解工艺条件的研究
• 2.2.5 确定酶法提取米糠蛋白过程中的主要褐变因素
• 2.2.6 酶法提取米糠蛋白过程中褐变抑制方法的研究
• 3 结果与分析
• 3.1 原料主要成分含量的测定
• 3.2 水解度的测定
• 3.2.1 蛋白质水解度的标准曲线制作
• 3.2.2 样品水解度的测定
• 3.3 纤维素酶提取米糠蛋白条件优化
• 3.3.1 提取温度对米糠蛋白提取率的影响
• 3.3.2 提取时间对米糠蛋白提取率的影响
• 3.3.3 pH 对米糠蛋白提取率的影响
• 3.3.4 纤维素酶添加量对米糠蛋白提取率的影响
• 3.4 复合蛋白酶提取米糠蛋白条件优化
• 3.4.1 提取温度对米糠蛋白提取率的影响
• 3.4.2 提取时间对米糠蛋白提取率的影响
• 3.4.3 pH 对米糠蛋白提取率的影响
• 3.4.4 复合蛋白酶添加量对米糠蛋白提取率的影响
• 3.4.5 最佳提取条件下米糠蛋白提取物水解度的测定
• 3.5 响应面法优化提取条件的结果
• 3.6 酶法提取米糠蛋白过程中的主要褐变因素的确定与褐变抑制方法的研究
• 3.6.1 脱脂米糠中多酚氧化酶的特性研究
• 3.6.2 脱脂米糠中单宁与铁的含量
• 3.6.3 半胱氨酸（L-Cys）、柠檬酸（CA）、乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）的最佳添加量的确定
• 3.6.4 脱脂米糠中还原糖的含量及酵母发酵法对褐变抑制效果的影响
• 2O₂）与（NaClO）对褐变抑制效果的研究'>3.6.5 过氧化氢（H₂O₂）与（NaClO）对褐变抑制效果的研究
• 3.6.6 EDTA 处理过的水对褐变的抑制效果
• 3.6.7 活性炭作为吸附剂的脱色效果
• 3.6.8 几种褐变抑制方法的效果比较和主要褐变因素的确定
• 4 讨论
• 4.1 米糠蛋白水解的工艺条件
• 4.1.1 纤维素酶提取米糠蛋白的条件优化
• 4.1.2 复合蛋白酶提取米糠蛋白的条件优化
• 4.1.3 响应面法优化米糠蛋白的提取条件
• 4.2 酶法提取米糠蛋白过程中主要褐变因素的确定
• 4.3 酶法提取米糠蛋白过程中褐变抑制方法的研究
• 4.3.1 添加半胱氨酸、柠檬酸和乙二胺四乙酸二钠三种褐变抑制剂的方法的研究
• 4.3.2 利用酵母发酵除糖来控制美拉德反应的研究
• 2O₂）与次氯酸钠（NaClO）对褐变抑制效果研究'>4.3.3 过氧化氢（H₂O₂）与次氯酸钠（NaClO）对褐变抑制效果研究
• 4.3.4 EDTA 处理过的水对褐变抑制效果的影响
• 4.3.5 活性炭作为吸附剂的脱色效果
• 4.4 存在的问题
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文