超声波协同酶预处理玉米黄粉及对其醇溶蛋白Pickering乳液特性的影响研究

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玉米黄粉作为玉米淀粉加工副产物含60%左右的蛋白质,其蛋白纯度较低且水溶性较差,限制了在食品工业中的深加工利用,目前主要被用作家禽饲料,造成了蛋白质资源的大量浪费。超声波协同酶预处理玉米黄粉可利用超声波产生的空化效应破坏淀粉与蛋白质的结合,使α-淀粉酶更好的作用于淀粉,提高蛋白质纯度。同时,超声波作用时产生的空化效应、机械效应和热效应,可以改变蛋白质的结构、空间构象和聚集方式,进而引起蛋白质理化性质和功能特性的变化。因此,本研究以玉米黄粉为原料,通过研究超声波参量和α-淀粉酶作用环境对玉米黄粉中蛋白含量的影响,建立了超声波协同酶预处理玉米黄粉的方法。同时,研究超声波协同酶预处理后玉米黄粉中蛋白及其主要成分醇溶蛋白结构和功能特性的变化规律,阐明玉米蛋白及醇溶蛋白结构和功能特性之间的关系。在此基础上,研究超声波协同酶预处理玉米黄粉中醇溶蛋白形成的纳米颗粒及Pickering乳液特性,以期进一步揭示超声波协同酶预处理对玉米黄粉中醇溶蛋白乳液影响的机制,为扩大超声波技术和玉米黄粉在食品工业中的应用提供理论依据。主要结论如下:(1)通过研究超声波协同酶预处理对玉米黄粉中蛋白含量的影响,结果表明:超声波功率密度2.85 W/cm~3、时间35 min、温度45℃、pH 6.0、α-淀粉酶添加量0.9%时玉米黄粉中蛋白含量最高为81.11%。同时,显著缩短了α-淀粉酶的作用时间。(2)研究了超声波协同酶预处理对玉米蛋白的结构和功能特性的影响。与未处理玉米黄粉相比,超声波协同酶预处理后玉米蛋白的溶解性、持水、持油性、乳化活性和乳化稳定性分别提高了42.16%、106.35%、69.03%、23.71%和22.36%。同时,玉米蛋白的分子量分布没有发生显著变化,但蛋白颗粒的粒径显著减小,颗粒形貌发生变化。傅里叶红外光谱分析表明,玉米蛋白的α-螺旋和无规卷曲含量增加,β-折叠含量减少。玉米蛋白分子发生解折叠,构象无序化程度增加,结构更加疏松。玉米蛋白游离巯基含量增加,二硫键含量降低,蛋白分子中的二硫键断裂,引起分子结构部分展开,内部基团暴露,分子柔韧性增加。(3)研究了超声波协同酶预处理对玉米黄粉中醇溶蛋白结构和功能特性的影响。结果表明:与未处理组相比,超声波协同酶预处理玉米黄粉可以提高其醇溶蛋白在80%乙醇中的提取率,并且有助于蛋白纯度的提高。对玉米醇溶蛋白功能特性和结构特性分析结果显示,超声波协同酶预处理玉米黄粉后其醇溶蛋白的持油性和乳化稳定性显著提高,分别达到1.09 g/g和42.92 min;醇溶蛋白二级结构组分中α-螺旋和无规卷曲含量显著升高,β-折叠含量显著降低,紫外吸收增强,荧光光谱中最大发射峰波长红移6 nm且荧光强度增大,蛋白质分子内部基团暴露,结构更加舒展;同时,醇溶蛋白游离巯基含量增加,二硫键含量减少。(4)研究了超声波协同酶预处理对玉米黄粉中醇溶蛋白颗粒及其Pickering乳液特性的影响。结果表明,超声波协同酶预处理玉米黄粉后其醇溶蛋白颗粒的粒径较小、颗粒分布更加均匀、粘度较大,且颗粒形貌较规则呈圆球状,没有观察到明显的聚集现象。玉米醇溶蛋白Pickering乳液为水包油乳液,超声波协同酶预处理玉米黄粉组Pickering乳液粒径较小、液滴大小较为集中且液滴个体分散性较好,没有出现明显的液滴聚集现象。同时,将Pickering乳液在25℃下储藏,未处理组在第4 d出现了油相析出的现象,而超声波协同酶预处理组到第6 d才出现极少量的油相析出,且其在4℃储藏15 d仍能保持稳定状态。研究结果为扩大玉米黄粉在食品工业中的应用提供了理论支持。
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