菜籽蛋白的制备、功能性质及其酶解产物体外抗氧化研究

论文摘要

油菜是我国主要油料作物之一,榨油过程中产生的大量菜籽粕主要用作肥料或少量添加入动物饲料。菜籽饼粕的粗蛋白含量丰富,其氨基酸组成平衡,是一种理想的、潜在的优质蛋白资源,具有很高的开发利用价值。本研究以甘蓝型双低油菜（Brassicanapus L.）品种秦优7号为材料,对其组成成分性质、蛋白制备、体外消化率、功能性质及其酶解产物体外抗氧化性方面加以研究,以期对菜籽蛋白的深加工和综合利用提供理论依据和实践指导。主要结果如下:1.根据对菜籽粕中蛋白质、硫苷、植酸、单宁在不同pH的溶解度的研究结果可知,蛋白质存在多个等电点,不利于蛋白质的提取和回收,pH 12.0时溶解度最大,达到59.24%;植酸和硫苷在酸性条件下有较高的溶解度,pH 2.0时最大,分别为56.46%和74.42%;单宁的溶解度整体较高（＞50%）,pH 11.0时最大,达84.8%。2.通过分类提取菜籽蛋白的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白,确定其相对百分含量,SDS-PAGE分析蛋白亚基分布及其相对分子质量。结果表明:清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白各占总蛋白的35.60%、24.51%、0.82%和29.70%。清蛋白由9条亚基带组成,12S和2S亚基相对含量分别为53.2%、44.9%;球蛋白由5条带组成,12S和2S亚基相对含量分别为45.6%、54.0%;谷蛋白表现出蛋白的聚集和降解的性质。3.采用响应面方法（RSM）优化了菜籽蛋白提取过程中的三个影响因素:pH、提取温度、液料比,得出最佳提取工艺参数为:pH为12.0,温度为55.0℃,液料比为19∶1,优化后蛋白质提取率为78.85%。调节菜籽蛋白提取液至不同pH时（3.0～7.0）,蛋白回收率表明,酸沉最适pH为5.0。4.对大豆蛋白（SPI）、碱溶酸沉菜籽蛋白（PPI）及其12S组分（RP-12S）、2S组分（RP-2S）进行双酶体外消化实验研究,结果表明:PPI、RP-12S和RP-2S的可溶性氮释放量分别为84.51%、78.33%和80.39%,均高于SPI。胃蛋白酶消化阶段氮释放量的增加量依次为RP-2S＞SPI＞RP-12S＞PPI,胰蛋白酶消化阶段的增加量依次为PPI＞RP-12S＞RP-2S＞SPI,其中PPI增加迅速,高达27.77%。SDS-PAGE分析,12S亚基消化迅速;2S亚基的氮释放量逐渐增加。预热处理降低了菜籽蛋白的最终消化率。在胃蛋白酶消化阶段,PPI和RP-12S的消化率显著提高,而RP-2S消化率显著降低;胰蛋白酶阶段,PPI、RP-12S和RP-2S消化率显著降低。5.对SPI、PPI、RP-12S和RP-2S进行理化性质和功能性质研究表明:理化性质:pH＞7.0时,PPI的表面疏水性较高;RP-12S在pH 7.0时表面疏水性最低,pH 5.0时最高;pH＜7.0时,RP-2S的表面疏水性较高。3种菜籽蛋白的SHF低于大豆蛋白,二硫键含量较高。功能性质:与大豆蛋白相比,RP-2S表现了较好的功能性质（溶解性、持油能力、起泡性和乳化活性）,pH 5.0～6.0泡沫稳定性较差,乳化活性与其溶解度呈显著正相关（r=0.7905*）,在pH 8.0以上乳化活性下降;RP-12S拥有较好的溶解性、起泡性和泡沫稳定性,但其持水性和持油能力较差,在碱性范围内乳化活性较好,且与其溶解度呈极显著正相关(r=0.9094**);PPI部分功能性质（溶解性、起泡性及泡沫稳定性）表现较差,持水性和持油能力较好,在pH 7.0以上乳化活性较好,与其溶解度呈显著正相关（r=0.8281*）。在pH＜8.0时,PPI、RP-12S和RP-2S的乳化稳定性低于SPI。综合分析,2S组分与水之间的相互作用和表面性质都较突出;PPI与水之间的相互作用较强,但表面性质较差;在碱性条件下12S组分质构特性较好。6.适量添加黄原胶可改善12S组分的凝胶质构特性,添加量为0.75%时,12S组分拥有最好的质构特性,硬度、内聚性、胶粘性、咀嚼性和回弹性随pH升高而提高,粘性和弹性在pH 7.0时达到最高。7.蛋白酶对菜籽蛋白水解过程显示,胃蛋白酶水解能力较低（DH＜10%）,胰蛋白酶和木瓜蛋白酶水解能力居中（DH为15%～25%）,蜂蜜曲霉和枯草杆菌酶水解能力最高（DH＞30%）。菜籽蛋白经胃蛋白酶、胰蛋白酶和木瓜蛋白酶作用后,明度值有所提高。综合各酶解产物清除DPPH自由基、OH-自由基、超氧阴离子自由基能力和还原力,表明胰蛋白酶酶解产物拥有较高的抗氧化能力,经凝胶过滤色谱分析其存在四个分子量段的肽段。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 文献综述
• 1 菜籽饼粕的主要成分
• 1.1 蛋白质
• 1.2 硫苷
• 1.3 植酸
• 1.4 酚类物质
• 2 菜籽蛋白的制备
• 2.1 菜籽浓缩蛋白的制备
• 2.1.1 有机溶剂法
• 2.1.2 双液相萃取
• 2.2 菜籽分离蛋白的制备
• 2.2.1 碱溶酸沉法
• 2.2.2 膜分离法
• 3 菜籽蛋白功能性质及改性的研究现状
• 3.1 菜籽蛋白功能性质
• 3.2 菜籽蛋白的改性
• 3.2.1 化学改性
• 3.2.2 酶法改性
• 4 菜籽蛋白的开发和应用现状
• 5 立题背景及意义
• 6 本课题研究的主要内容
• 参考文献
• 第二章 菜籽饼粕组成成分基本性质的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.1.1 设备
• 1.1.2 材料和试剂
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 菜籽粕中常规指标的测定
• 1.2.2 硫代葡萄糖苷的测定
• 1.2.3 植酸的测定
• 1.2.4 单宁的测定
• 1.2.5 菜籽中蛋白质和各抗营养因子的溶解曲线
• 1.2.6 菜籽粕各蛋白组分含量的测定
• 1.2.7 色差分析
• 1.2.8 菜籽粕各蛋白组分十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）
• 2 结果与讨论
• 2.1 菜籽饼粕中各组成成分含量
• 2.2 不同pH下蛋白质及抗营养因子的溶解度变化
• 2.2.1 蛋白质的溶解度变化
• 2.2.2 硫苷的溶解度变化
• 2.2.3 植酸的溶解度变化
• 2.2.4 单宁的溶解度变化
• 2.3 菜籽蛋白各组分含量及色差分析
• 2.4 菜籽蛋白各组分电泳分析
• 3 本章小结
• 参考文献
• 第三章 菜籽蛋白的制备及其体外模拟消化研究
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.1.1 设备
• 1.1.2 材料和试剂
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 菜籽蛋白浓度的测定
• 1.2.2 菜籽蛋白提取单因素实验
• 1.2.3 菜籽蛋白提取响应面优化
• 1.2.4 菜籽蛋白酸沉pH的确定
• 1.2.5 菜籽分离蛋白的制备
• 1.2.6 复合酶体系消化
• 1.2.7 预热处理对蛋白消化的影响
• 1.2.8 SDS-PAGE分析
• 1.2.9 氮释放量的测定
• 2 结果与讨论
• 2.1 菜籽蛋白提取工艺单因素分析
• 2.1.1 提取温度对提取率的影响
• 2.1.2 提取时间对提取率的影响
• 2.1.3 提取液料比对提取率的影响
• 2.2 菜籽蛋白提取工艺参数响应面优化
• 2.3 菜籽蛋白酸沉pH的确定
• 2.4 菜籽蛋白的体外消化过程
• 2.4.1 消化过程的SDS-PAGE分析
• 2.4.2 消化过程的氮释放量分析
• 2.5 加热处理对菜籽蛋白消化率的影响
• 3 本章小结
• 参考文献
• 第四章 菜籽蛋白功能性质的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.1.1 设备
• 1.1.2 材料和试剂
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 色差分析
• 0）'>1.2.2 表面疏水性（H₀）
• 1.2.3 自由巯基及总巯基含量
• 1.2.4 溶解性
• 1.2.5 持水性
• 1.2.6 持油性
• 1.2.7 起泡及泡沫稳定性
• 1.2.8 乳化及乳化稳定性
• 1.2.9 球蛋白（RP-12S）的凝胶质构特性
• 1.3 数据分析方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 色差分析
• 2.2 理化性质
• 2.2.1 表面疏水性
• 2.2.2 巯基
• 2.3 功能性质
• 2.3.1 溶解性
• 2.3.2 持水性
• 2.3.3 持油性
• 2.3.4 起泡及泡沫稳定性
• 2.3.5 乳化性及乳化稳定性
• 2.3.6 凝胶质构特性
• 3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 菜籽蛋白的酶解及其产物体外抗氧化研究
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.1.1 设备
• 1.1.2 材料和试剂
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 菜籽蛋白的制备
• 1.2.2 酶及水解条件
• 1.2.3 色差分析
• 1.2.4 水解度的测定
• 1.2.5 酶解产物的抗氧化活性测定
• 1.2.6 酶解产物的Sephadex G-25凝胶色谱分离
• 1.2.7 酶解产物的Tricine-SDS-PAGE分析
• 2 结果与讨论
• 2.1 酶解用酶的筛选
• 2.1.1 酶解过程中水解度（DH）的变化
• 2.1.2 酶解产物的Tricine-SDS-PAGE
• 2.1.3 酶解产物的色差分析
• 2.1.4 酶解产物的DPPH自由基清除能力
• 2.1.5 酶解产物的还原力
• -自由基能力'>2.1.6 酶解产物的清除OH^-自由基能力
• 2.1.7 酶解产物的清除超氧阴离子能力
• 2.2 酶解产物的凝胶过滤色谱分析
• 3 本章小结
• 参考文献
• 全文结论和工作展望
• 一、全文结论
• 在读期间发表的论文
• 致谢