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花生分离蛋白的加工功能性直接影响其在食品中的应用,本文采用三聚磷酸钠对花生分离蛋白进行改性研究,通过单因素试验确定花生分离蛋白磷酸化改性条件,通过响应面试验对花生分离蛋白改性进行条件优化和最佳条件模拟,并通过SDS-PAGE、红外光谱、氨基酸含量测定分析改性的机理。
采用碱溶酸沉法提取花生分离蛋白,通过单因素试验初步确定花生分离蛋白的提取条件为:花生蛋白粉料液比为1∶11(m/V)、碱浸提液pH值为8.5、浸提温度为30℃,重复浸提两次,每次浸提1.5h,酸沉pH值为(4.8),制取的花生分离蛋白纯度可达90.21%,蛋白质得率可达65.7%。通过正交试验得出花生分离蛋白的最佳提取条件为:料液比为1∶10,碱液pH值为8.5,浸提时间为1.5h,温度为35℃。验证试验证明在最佳条件下经一次提取花生分离蛋白得率达到33.05%,提取效果较好。
以氮溶解指数NSI为指标,通过单因素试验和响应面试验对花生磷酸化改性条件进行优化。由单因素试验得出花生分离蛋白改性的最佳反应条件为:花生分离蛋白浓度为7‰三聚磷酸钠添加量为7g/100gPr,反应pH值为8.0,反应温度为40℃,反应时间为3h。通过响应面优化花生分离蛋白进行磷酸化改性,得出最优试验回归方程为:y=72.5-0.22X1+4.59X2+2.88X3+4.31X4+0.056X5+0.041X1X2+0.059X1X3+0.072X1X4+0.047X1X5-0.26X2X3-0.75X2X4+0.078X2X5-0.18X3X4-0.18X3X5+0.13X4X5-0.57X12-2.62X22-0.27X32-2.67X42-0.42X52。响应面分析得到的花生分离蛋白磷酸化改性的最佳条件为:三聚磷酸钠添加量为7.77g/100gPr,花生分离蛋白浓度为6.38%,反应温度为44.85℃,反应体系pH值为8.24,反应时间为3.68h。得到的花生改性蛋白NSI最大值为77.74%。
三聚磷酸钠改性后的花生改性蛋白吸油性比花生蛋白原粉和花生分离蛋白分别提高33.3%和14.3‰吸水性分别提高25%和150%,持水性分别提高6.6%和8.9‰溶解性分别提高27.8%和55%,乳化性分别提高227.5%和13.4%,乳化稳定性相对花生蛋白原粉的乳化稳定性没有提高,相对花生分离蛋白的乳化稳定性提高了10.3%,起泡性分别降低了53.8%和50%,泡沫稳定性相对花生蛋白原粉的降低了12.9%,相对花生分离蛋白的提高了124%。经三聚磷酸钠改性后,花生分离蛋白的功能特性除了起泡性以外都有不同程度的提高。
通过SDS-PAGE分析,花生分离蛋白改性前后分子量变化不大,说明在改性过程中没有加入大分子量的基团,花生蛋白的大分子量空间结构没有发生聚合或分解。
采用硫酸铵分级沉淀法对花生蛋白组分进行分离,将试验得到的花生分离蛋白、花生改性蛋白、花生球蛋白、改性的花生球蛋白、伴花生球蛋白、改性的伴花生球蛋白进行红外光谱分析,对改性机理进行研究。
由红外光谱分析可以得出,花生分离蛋白在改性后引入了磷酸基团,并形成了新的酰胺键,使酰胺Ⅱ带的吸收峰加强;且羟基的吸收峰减弱,说明羟基的数量减少,羟基在反应中发生反应。
氨基酸含量变化分析结合氨基酸结构分析得出:花生球蛋白在改性前后丝氨酸、酪氨酸、赖氨酸、组氨酸和脯氨酸的含量有明显的减少,伴花生球蛋白在改性前后苏氨酸、酪氨酸、赖氨酸、组氨酸的含量有明显的减少。而这些氨基酸中合有活性羟基与活性氨基,因此推断三聚磷酸钠可与花生分离蛋白中的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、赖氨酸、组氨酸和脯氨酸侧链活性基团上的羟基、氨基中的氧原子、氮原子结合,分别形成-C-O-PO32-和-C-N-PO32-,从而引进大量的磷酸根基团,使蛋白质加工功能性得以改善。