米渣谷蛋白—卡拉胶糖基化改性及其价接枝物乳化性能研究

论文摘要

米渣（淀粉糖等工业的副产品）具有丰富的蛋白资源,而米渣谷蛋白作为米渣蛋白的主要的蛋白（85%以上）,氨基酸组成平衡合理且具有低过敏等特点,是一种优质的植物蛋白添加剂,但由于其高疏水性和低溶解性,限制了其在食品工业中的应用。本论文以米渣谷蛋白和卡拉胶为原料,利用干热美拉德接枝反应对谷蛋白进行糖基化改性,制备了米渣谷蛋白-卡拉胶共价接枝物,系统的探讨了接枝产物的理化性质、结构、功能性质及其在乳液中的应用,旨在深入研究糖基化改性的机理和改性产物的功能性质,为其应用于工业化生产提供一定的理论基础。以米渣为原料提取谷蛋白,并采用α-淀粉酶法纯化谷蛋白,研究了α-淀粉酶添加量及酶解时间对谷蛋白纯度及提取率的影响,在此基础上,考虑酶成本及时间等因素,确定了最适的酶解条件：α-淀粉酶添加量为0.25mg/mL,酶解时间为3h,谷蛋白的纯度达到90.53%,提取率为35.27%。采用干法美拉德反应,对提取的米渣谷蛋白进行糖基化改性,探讨了谷蛋白-卡拉胶的质量比和反应时间对接枝反应进程和接枝产物功能性质的影响,进一步确定了米渣谷蛋白-卡拉胶共价接枝的最佳反应条件：谷蛋白-卡拉胶的质量比为1：2,在相对湿度79%、温度60℃条件下,反应24h,产物接枝度达到28.84%。相比谷蛋白,功能性质得到显著改善,接枝产物的溶解性、乳化性和乳化稳定性分别提高了2.04、4.84和0.63倍。氨基酸分析结果表明,米渣谷蛋白与卡拉胶的美拉德接枝反应的位点有赖氨酸、精氨酸和组氨酸,其中以赖氨酸和精氨酸为主。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,随着美拉德反应的进行,谷蛋白相对分子质量为20182Da的谱带逐渐消失,在分离胶顶端出现了新的高分子量（大于170KDa）的谱带。荧光光谱表明,接枝产物具有典型的美拉德产物的荧光特征,在激发波长340nm,发射波长423mn处有最强吸收,红外光谱的结果也表明谷蛋白以共价键的形式接入了卡拉胶分子。圆二色性光谱分析了糖基化改性对米渣谷蛋白二级结构的影响,接枝产物发生了不同程度的α-螺旋和D-折叠含量减少,以及p-转角和不规则卷曲含量增加。采用ANS荧光探针法测定米渣谷蛋白及谷蛋白-卡拉胶接枝物的表面疏水性,结果表明,糖基化改性显著降低了谷蛋白的表面疏水性。DSC分析表明,谷蛋白-卡拉胶接枝物的热变性温度高,热稳定性良好。从功能特性的研究发现,与米渣谷蛋白比较,谷蛋白-卡拉胶共价接枝物在广泛pH范围内的功能性质得到显著改善。将米渣谷蛋白-卡拉胶共价接枝物作为一种新型乳化剂应用到乳液中,采用超声乳化法制备了油相体积分数为20%的谷蛋白-卡拉胶共价接枝物乳液,乳液均一稳定、粒径较小、粒度分布均匀。研究了pH、盐离子强度、贮藏等环境因素对乳液稳定性的影响,发现以谷蛋白-卡拉胶共价接枝物乳化稳定的乳浊液对盐离子有较强的抵抗作用,而对酸性pH依然有弱敏感性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语注释
• 第1章 引言
• 1.1 米渣谷蛋白研究概述
• 1.1.1 米谷蛋白的分子组成与结构
• 1.1.2 米谷蛋白的营养价值
• 1.1.3 米谷蛋白的提取
• 1.2 蛋白质糖基化接枝改性
• 1.2.1 蛋白质糖基化改性机理
• 1.2.2 蛋白质糖基化改性方法
• 1.2.3 糖基化改善蛋白质功能性质的研究进展
• 1.2.4 米蛋白糖基化改性研究进展
• 1.3 课题研究背景与意义
• 1.4 课题研究内容
• 第2章 米渣谷蛋白-卡拉胶糖基化改性
• 2.1 材料与仪器
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 主要仪器与设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 米渣中各蛋白组分的测定
• 2.2.2 α-淀粉酶法纯化米渣谷蛋白
• 2.2.3 米渣谷蛋白-卡拉胶共价复合物的制备
• 2.2.4 共价接枝物接枝度的测定
• 2.2.5 米渣谷蛋白及共价接枝物溶解性的测定
• 2.2.6 米渣谷蛋白及共价接枝物乳化性的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 米渣蛋白的组成
• 2.3.2 α-淀粉酶添加量及酶解时间对蛋白质纯度及提取率的影响
• 2.3.3 谷蛋白与卡拉胶的糖基化反应
• 2.4 本章小结
• 第3章 米渣谷蛋白-卡拉胶共价接枝物的理化性质和功能性质研究
• 3.1 材料与仪器
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 主要仪器与设备
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 谷蛋白-卡拉胶共价接枝物的制备与纯化
• 3.2.2 谷蛋白-卡拉胶共价接枝物功能性质的研究
• 3.2.3 表面疏水性测定
• 3.2.4 接枝物氨基酸组成分析
• 3.2.5 十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析
• 3.2.6 接枝物红外光谱分析
• 3.2.7 荧光光谱分析
• 3.2.8 圆二色光谱（CD）分析
• 3.2.9 差示扫描量热（DSC）分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 氨基酸组成分析
• 3.3.2 亚基分析
• 3.3.3 荧光光谱分析
• 3.3.4 红外光谱分析
• 3.3.5 圆二色性光谱分析
• 3.3.6 表面疏水性分析
• 3.3.7 热稳定性分析
• 3.3.8 谷蛋白-卡拉胶共价接枝物的功能性质的研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 米渣谷蛋白-卡拉胶共价接枝物的乳化性能研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 主要仪器与设备
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 稳定20%油相乳浊液的蛋白最适浓度的确定
• 4.2.2 乳析稳定性试验
• 4.2.3 乳液平均粒径及粒度分布的测定
• 4.2.4 乳液形态外观的观察
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 稳定20%油相乳浊液的蛋白最适浓度的确定
• 4.3.2 乳液的表征
• 4.3.3 乳液的稳定性
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果