大米蛋白因具有高生物效价、低过敏性和平衡氨基酸等重要特点,受到全世界研究者的关注,但是不溶性限制其在食品工业中的应用。本文拟利用大米蛋白中含大量碱溶性谷蛋白(～80%)这一特性,采用超声波和超声波协同碱预处理方法,改变底物结构来提高酶法水解效率,扩大大米蛋白在功能食品的应用,同时模拟超声预处理和蛋白酶解过程。本文得出以下主要研究结论:(1)以水解度和蛋白溶出量为指标,优化得出了单频聚能式超声波预处理大米蛋白的最佳工作参数。在此基础上,将大米蛋白溶液调制到pH 8.5进行超声协同碱预处理,研究结果与常规酶解(无超声处理)相比,大米蛋白经超声和超声协同碱预处理酶解,其水解度分别提高了 8.59%和13.02%,抑制血管紧张转换酶(ACE)抑制率分别提高了 5.68%和52.04%;超声协同碱预处理辅助酶解工艺分子量分布范围更窄,主要分布在小于1000 Da区间内。(2)表面疏水性、巯基和二硫键含量、紫外光谱、荧光光谱结果表明,超声波预处理能暴露出蛋白的疏水性基团,增加表面疏水性,超声协同碱预处理能破坏和展开部分复杂蛋白质结构,更有利于酶解反应的进行;傅里叶红外光谱和圆二色谱分析结果表明,蛋白的二级结构相对含量发生变化,且超声协同碱预处理对大米蛋白二级结构的影响强于单独超声作用;扫描电镜结果表明,超声和超声协同碱预处理使大米蛋白颗粒变疏松,部分颗粒细化;进一步通过原子力显微镜分析,超声预处理减小大米蛋白高度和增大表面粗糙度,而超声协同碱预处理使大米蛋白粒径和表面粗糙度均减小;对不同超声预处理的大米蛋白氨基酸组成分析表明,经不同超声预处理后,其氨基酸组成比例发生了明显变化,即疏水性氨基酸含量占总氨基酸含量的比率提升。(3)采用方程y=[y∞/(1+kd*t)]*[1-exp(-k*t)]+[y0/(1+kd*t)]*exp(-k*t)对超声预处理大米蛋白进行动力学模拟。采用超声协同碱预处理时,动力学方程中聚集系数kd为0;速率常数k则随着溶液pH值的增加而增大;采用超声预处理时,速率常数k和聚集系数kd数值大小与超声温度、超声功率密度和超声时间有关,其中kd随着超声温度和超声功率密度的增加而增大。用模型方程对实验所得数据进行拟合,发现在不同超声温度和功率密度下均能较好地拟合模型方程。(4)基于对不同实验条件下水解曲线的分析,构建超声辅助大米蛋白酶解的扩散-反应动力学方程。结果表明,当底物初始浓度S0≤10g/L时,符合无底物抑制动力学模型;在10g/L<S0≤40g/L时,符合底物抑制扩散-反应动力学模型;由模型求出传统酶解最适底物质量浓度Sopt与实验值相差不大,分别为10.05 g/L和10 g/L,说明本研究所建立的大米超声预处理动力学模型较合理;另外超声预处理酶解的最适底物质量浓度S’Spt为13.35 g/L,且Sopt>Sopt,说明超声预处理能改善底物抑制的程度,具有一定的“解抑”作用。(5)根据模型计算出不同pH值下的氨基酸侧链基团pK值,可以推测碱性蛋白酶表现催化活性的必需基团可能含有丝氨酸;对不同pH值下的碱性蛋白酶二级结构进行分析,发现随着pH值的增大,α-螺旋、无规则卷曲总含量先增大后减少,说明pH环境对α-螺旋的形成和活性中心有一定的影响;基于对不同pH值下大米蛋白酶解分析,构建不同pH值下该体系的动力学方程,结果发现,模型计算所得最佳pH值与试验结果相接近,说明该模型的拟合度较好。(6)对不同温度下碱性蛋白酶的二级结构分析可知,无规卷曲和β-转角的含量随着温度升高逐渐增多,而α-螺旋和β-折叠结构含量却随着温度升高逐渐减小,碱性蛋白酶结构由有序变为无序导致酶活增高;基于对不同温度下大米蛋白酶解曲线分析,求出其动力学方程;并建立了碱性蛋白酶热失活动力学模型,求出碱性蛋白酶在不同温度下的表观失活速度常数Ai和酶活半衰期T1/2,验证该动力学模型有较好拟合度(平均相对误差为4.23%)。