牛乳蛋白改性及水解产物在配方乳中应用研究

论文摘要

蛋白质是一种重要的营养物质,可为生物生长和生命延续提供所必需的氨基酸。蛋白质的改性指的是用物理、化学或酶法改变蛋白质的构象和结构,从而改变其理化性质。将蛋白质酶解成多肽,不仅可降低其分子量,与蛋白质相比,二级结构也减小很多,这将有助于提高其在等电点附近的溶解性,降低其溶液的粘度,改善其起泡、胶凝以及乳化特性,从而降低食品加工的难度。除理化特性发生变化以外（如更易消化）,酶解蛋白质还可释放出一些具有生理活性的多肽。本论文首先用不同来源的酶对酪蛋白酸钠（SC）和乳清蛋白浓缩物（WPC 80）进行酶解,得到不同酶解程度的酪蛋白和乳清蛋白酶解产物,接着对SC、WPC 80以及它们的酶解产物的理化性质进行了比较分析。与SC和WPC 80相比,所有酪蛋白和乳清蛋白的酶解产物的蛋白质、水份和灰份含量都不同。酶解程度增加,自由氨基含量增加,但TNBS测定结果表明酶解程度相同的碱性蛋白酶（2.4L）和复合蛋白酶的酶解产物的自由氨基含量比复合蛋白酶的略高,但没有达到显著性差别。SC酶解产物的自由氨基含量比WPC 80的稍高。红外吸收光谱分析SC和WPC 80以及它们的酶解产物,结果表明SC和WPC 80经酶解后,结构发生了改变。分别用凝胶渗透色谱和SEC-HPLC测定了SC、WPC 80和它们的酶解产物的分子量分布,结果显示SC和WPC 80酶解得到的多肽的分子量分布与SC、WPC 80的分子量分布不同,多肽的分子量相对较小,这说明分子量分布与酶解程度有关。SC、WPC 80以及它们各种不同酶解程度的酶解产物理化性质比较研究发现,所有酶解产物的理化性质都与SC、WPC 80的不同。所有SC和WPC酶解产物在高浓度下都能够形成低粘度的溶液,这使得它们能够被开发成高蛋白含量的软饮料或果汁型的饮料;将SC和WPC 80酶解后,溶解性也得到了改善,这将使它们在食品领域的应用范围大大扩大;SC和WPC 80酶解产物的乳化和起泡能力均不如SC和WPC 80本身,但SC酶解产物的乳化和起泡能力比WPC80酶解产物强,而WPC80及其酶解产物的凝胶能力比SC及其酶解产物强。对WPC80、SC以及它们四种不同酶解程度的复合蛋白酶的酶解产物氨基酸组成、必需氨基酸指数、生物价、营养指数、化学比分、酶蛋白效价比、体外可消化性进行了分析和测定,另外,对SC和WPC部分酶解产物对血管紧张素转换酶（ACE）活性的抑制情况也进行了测定。结果表明用复合蛋白酶酶解WPC80和SC后,其产物的体外可消化性得到了提高,SC酶解产物的半抑制浓度比WPC的高。WPC、SC以及它们的酶解产物的蛋白质品质都很好,对照FAO/WHO/UNU参考标准,WPC、SC以及它们的酶解产物含有较多的人体必需氨基酸。通过比较氨基酸组成、化学比分、必需氨基酸指数和生物价等一些重要的营养指标,可以发现WPC及其酶解产物的营养价值比SC及其酶解产物高。WPC酶解产物的酶蛋白效价比WPC 80低,而SC与其酶解产物的效价比差别不明显。通过以上分析可以发现,WPC 80、SC以及它们的酶解产物品质好,可直接作为食品配方或作为营养加强剂。根据最新婴儿和老年人营养状况和生理特征研究结果,将酶解度为10 %的SC和WPC木瓜蛋白酶的酶解产物添加到婴儿和老年奶粉中,结果显示,老年奶粉的最佳添加量为

论文目录

• DEDICATION
• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT （English）
• ABSTRACT （Chinese）
• TABLE OF CONTENTS
• CHAPTER 1: INTRODUCTION AND REVIEW OF RELEVANT
• 1.1. INTRODUCTION
• 1.2. MILK PROTEINS
• 1.3. ENZYMATIC PROTEIN HYDROLYSIS
• 1.3.1.Protein substrate
• 1.3.2.Proteases
• 1.3.3.Hydrolysis conditions
• 1.4.FUNCTIONAL CHARACTERIZATION
• 1.4.1.Bio-functional properties
• 1.4.1.1.Nutritional properties
• 1.4.1.2.Physiological properties
• 1.4.2.Techno-functional properties
• 1.4.2.1.Solubility
• 1.4.2.2.Bitterness
• 1.4.2.3.Emulsion, foam and gel properties
• 1.5.METHODS FOR THE ANALYSIS OF PROTEIN HYDROLYSATES
• 1.5.1.Determination of the degree of hydrolysis
• 1.5.2.Qualitative analysis
• 1.5.2.1.Separation and identification of peptides and amino acids
• 1.5.2.2.Estimation of the molecular weight distribution
• 1.5.3.Quantitative analysis: evaluation of peptide and amino acid contents
• 1.6.RESEARCH WORK STATUS IN THE WORLD AND CURRENT PROBLEMS
• 1.7.OBJECTIVES OF THIS RESEARCH
• 1.8.REFERENCES
• CHAPTER 2: ENZYMATIC MODIFICATION OF CASEINS AND WHEY PROTEIN
• 2.1.INTRODUCTION
• 2.2.MATERIALS AND METHODS
• 2.2.1.Materials
• 2.2.2.Proteolytic activity of enzymes
• 2.2.3.Immobilization of Papain and Trypsin
• 2.2.4.Preparation of hydrolysates
• 2.2.5.Calculation of the degree of hydrolysis （DH）
• 2.2.6.Determination of free amino groups
• 2.2.7.Moisture, ash and protein determination
• 2.2.8.Infrared spectroscopy
• 2.2.9.Statistical analysis
• 2.3.RESULTS AND DISCUSSION
• 2.3.1.Degree of hydrolysis （DH） and free amino groups
• 2.3.2.Proximate composition of sodium caseinate, WPC 80 and their hydrolysates
• 2.3.3.IR absorption
• 2.4.CONCLUSION
• 2.5.REFERENCES
• CHAPTER 3: MOLECULAR WEIGHT （Mw） DISTRIBUTIONS OF CASEINS, WHEY PROTEINS AND THEIR HYDROLYSATE
• 3.1.INTRODUCTION
• 3.2.MATERIALS AND METHODS
• 3.2.1.Materials
• 3.2.2.Size exclusion high performance liquid chromatography （SEC-HPLC）
• 3.2.3.Gel filtration chromatography
• 3.3.RESULTS AND DISCUSSION
• 3.4.CONCLUSION
• 3.5.REFERENCES
• CHAPTER 4: TECHNO-FUNCTIONAL PROPERTIES OF CASEINS, WHEY PROTEINS AND THEIR HYDROLYSATE
• 4.1.INTRODUCTION
• 4.2.MATERIALS AND METHODS
• 4.2.1.Materials
• 4.2.2.Viscosity
• 4.2.3.Protein Solubility
• 4.2.4.Emulsifying Properties
• 4.2.5.Foaming Properties
• 4.2.6.Gelation Properties
• 4.2.7.Bitterness
• 4.2.8.Statistical Analysis
• 4.3.RESULTS AND DISCUSSION
• 4.3.1.Viscosity
• 4.3.2.Solubility
• 4.3.3.Emulsifying and Foaming Properties
• 4.3.4.Gelation Properties
• 4.3.5.Bitterness
• 4.4.CONCLUSION
• 4.5.REFERENCES
• CHAPTER 5: BIO-FUNCTIONAL PROPERTIES OF CASEINS, WHEY PROTEINS AND THEIR HYDROLYSATE
• 5.1.INTRODUCTION
• 5.2.MATERIALS AND METHODS
• 5.2.1.Materials
• 5.2.2.Amino acid composition
• 5.2.3.Determination of tryptophan
• 5.2.4.Determination of in vitro protein digestibility （IVPD）
• 5.2.5.Determination of in vitro enzymic efficiency ratio （E-PER）
• 5.2.6.Calculation of chemical score, essential amino acid index, biological value and nutritional index
• 5.2.7.Measurement of ACE inhibitory activity
• 5.2.8.Statistical Analysis
• 5.3.RESULTS AND DISCUSSION
• 5.3.1.Amino acid composition
• 5.3.2.In vitro protein digestibility （IVPD） and some nutritional parameters of WPC 80, sodium caseinate and their hydrolysates
• 5.3.3.ACE inhibitory activity
• 5.4.CONCLUSION
• 5.5.REFERENCES
• CHAPTER 6 APPLICATION OF SODIUM CASEINATE AND WPC HYDROLYSATES IN SOME FOOD FORMULATION
• 6.1.INTRODUCTION
• 6.2.MATERIALS AND METHODS
• 6.2.1.Raw materials
• 6.2.2.Preparation of soybean base milk
• 6.2.3.Formulation
• 6.2.4.Milk-based powder processing technology
• 6.2.5.Moisture, ash and protein determination
• 6.2.6.Quantitative determination of solubility
• 6.2.7.Calorific value
• 6.2.8.Microbiological analysis
• 6.2.9.Sensory evaluation
• 6.2.10.Statistical Analysis
• 6.3.RESULTS AND DISCUSSION
• 6.3.1.The composition of soybean base milk
• 6.3.2.Formulation
• 6.3.3.Physicochemical indexes of milk-based powder for the aged people and infants
• 6.3.4.Sensory evaluation
• 6.4.CONCLUSION
• 6.5.REFERENCES
• GENERAL CONCLUSION
• PAPERS PUBLISHED DURING THE PhD PROGRAM