超声波辅助双酶法提取米糠蛋白及其应用的研究

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米糠是稻谷加工的重要副产物,占稻谷质量的6%~8%。米糠含有稻谷64%的营养成份,包括脂肪、蛋白质、糖类、矿物质、膳食纤维等,是稻谷的精华所在。米糠中蛋白质含量在12%~20%左右。米糠蛋白的必需氨基酸种类全,氨基酸组成接近FAO/WHO推荐模式。米糠蛋白的营养特性和营养价值与鸡蛋蛋白相当。米糠蛋白还有一个优点就是低致敏性,为已知谷物蛋白中致敏性最低的蛋白质,广泛用于婴幼儿食品的生产。我国米糠资源的加工利用仍处在起始阶段,与国外比较相差甚远,大部分米糠当作动物饲料,资源浪费严重。于是,怎样充分并有效地利用米糠资源,对提高米糠附加值具有现实意义。本研究利用脱脂米糠为研究对象,采用超声波辅助双酶法提取米糠蛋白,与碱法提取的米糠蛋白进行功能特性的对比,并进行SDS-PAGE电泳分析、氨基酸分析和热变性分析。最后,利用壳聚糖将超声波辅助双酶法提取的米糠蛋白从上清液中沉淀出来并应用于冰淇淋中。这样不仅充分地利用了米糠资源,而且极大地提高了米糠资源的附加值。本论文的主要研究结果如下:1.采用超声波辅助双酶法提取米糠蛋白。本试验利用Plackett-Burman试验和响应面分析对超声波辅助双酶法提取米糠蛋白工艺进行优化,以米糠蛋白提取率为响应值,确定提取条件即:超声时间20min、超声波功率为220W、α-淀粉酶酶解温度为57℃、α-淀粉酶酶解时间为1.5h、α-淀粉酶加酶量为40U/g、Alcalase2.4L蛋白酶酶解温度为51℃、Alcalase2.4L蛋白酶酶解时间为1.5h、Alcalase2.4L蛋白酶加酶量为600U/g,此条件下米糠蛋白的提取率为80.83%。2.分别测定超声波辅助双酶法提取的米糠蛋白和碱法提取的米糠蛋白的溶解性、乳化性及乳化稳定性、起泡性及泡沫稳定性、持水性、持油性等功能特性。结果表明:利用超声波辅助双酶法提取的米糠蛋白其功能特性较碱法提取的米糠蛋白有所改善。3.将超声波辅助双酶法提取的米糠蛋白和碱法提取的米糠蛋白分别进行SDS-PAGE电泳分析,碱法提取的米糠蛋白分子量分布大概在65.46kDa、46.77kDa、33.42kDa、23.66kDa、13.09kDa、8.07kDa和2kDa,超声波辅助双酶法提取的米糠蛋白的分子质量分布主要集中在2kDa左右。可以看出经过超声波和蛋白酶处理后,大分子的米糠蛋白变为小分子的蛋白质。4.分别对超声波辅助双酶法提取的米糠蛋白和碱法提取的米糠蛋白进行氨基酸分析,结果表明,从超声波辅助双酶法提取的米糠蛋白和碱法提取的米糠蛋白中均分离出17种氨基酸。两种方法提取的米糠蛋白其氨基酸组成一致,且主要氨基酸均为谷氨酸、天冬门氨酸和精氨酸,但是氨基酸含量有一定的差别。5.分别对超声波辅助双酶法提取的米糠蛋白和碱法提取的米糠蛋白进行热变性分析。差示扫描量热仪(DSC)分析表明:超声波辅助双酶法提取的米糠蛋白热变性温度为75.83℃;碱法提取的米糠蛋白热变性温度为76.75℃。两种方法提取的米糠蛋白热变性温度很接近。6.利用壳聚糖将超声波辅助双酶法提取的米糠蛋白从上清液中回收出来,以米糠蛋白的沉淀率为考核指标,通过单因素及正交试验确定沉淀条件为:壳聚糖添加量40mg/100mL上清液、pH3.5、温度60℃、处理时间40min,此时米糠蛋白的沉淀率为83.29%。7.将米糠蛋白应用于冰淇淋生产中。通过单因素及正交试验,优化米糠蛋白冰淇淋的最优配方。结果表明最优配方为:绵白糖12%,糊精5%,奶粉8%,奶油3%,米糠蛋白4%,单甘酯0.4%,羧甲基纤维素钠(CMC-Na)0.2%,明胶0.2%。此条件下生产的冰淇淋口感柔软润滑,组织状态均匀细腻。
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