对利用天然提取和传统化学合成的化学酸、碱制备大豆分离蛋白的研究

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随着人们对自身健康和生活环境的关注越来越多,人们对消费的(动物食用的)各种各样的产品(包括食品)产生了严重的担忧,因为越来越多的化学合成物质被使用。又由于新的健康威胁的不断出现和先前可治愈或缓解的疾病(如癌症、肺结核、心血管疾病等)的抗性的出现,对人们的生命威胁更加严重。使得这种怀疑进一步加深。现在,人们在质疑这些合成物质的安全性,特别是当他们与人体或动物相互作用后产生的未知的影响。因此,偏爱于选择消费天然的或近天然加工的产品的人们正以惊人的速度不断增加。这样一来,如果厂家不积极迅速投入到研究生产消费者可接受的加工技术,太多的需求得不到处理的时代将要来临。在许多工业食品系统,大豆分离蛋白(SPI)是一种基础的广泛使用的营养成分。然而,传统生产SPI的工艺中使用了许多非食品的合成化学品,比如正己烷、氢氧化钠,95%酒精和盐酸,如果不采取预防措施,许多都会产生一些已知的危害,消费者将会怀疑食品(SPI被作为基本成分)的安全性和对生态系统的安全性。本研究的目的是:(1)、以天然大豆粉(全脂)为原料,用纯天然的由食品植物萃取的化学物质生产天然的SPI,按照传统的等电点沉淀技术,尝试来解决消费者对健康的关心和担心。(2)、将由天然化学物质制得的SPI和传统用合成化学物质制得的SPI的品质和特性进行比较分析。一般地,溶液pH>12.5的碱溶液由去离子水和苋菜灰混合,同样的,pH <2.5的溶液由成熟的柠檬萃取得到,来替代传统使用的合成物质NaOH和HCl,这些天然物质用来从全脂豆粉中分离天然蛋白标号为NCFF,样品用来与由FF或DF为原料用天然物质(苋菜灰和柠檬萃取物)或合成物质制得的SPI进行对比,分别编号为:NCDF,SCFF,SCDF。开头的两个字母指的是使用的化学物质的类别,后两个字母指的是豆粉的类别。第一部分的对比是关于得率、组成、和蛋白质量(基于蛋白质氨基酸消化率相关性得分)。纯天然的SPI(FF为原料用天然化学物质)干基最少含粗蛋白质91.21%,因此可以被称为“分离蛋白”。结果显示:蛋白得率为43.62%(比传统方法低了7.54%),PDCAAS为0.77,比传统方法制得的SPI的PDCAAS高了22%。天然SPI中的甲硫氨酸和半胱氨酸含量明显变高。然而,在合成物质制得的SPI中谷氨酰胺和丝氨酸的含量比较高。其他的氨基酸含量没有显著变化。抗营养因子(胰蛋白酶抑制剂和植酸)含量显著低于传统的SPI。天然SPI中的许多矿物质含量都比较高,其中钾离子最高,钠在传统方法制得的SPI中比较高。第二部分,功能性质、总多酚含量和抗氧化活性进行了对比。天然的SPI的乳化性稳定性有明显提高。化学合成物质得到的SPI在吸油性(0.66±0.02%,0.50±0.01%)、乳化性(56.53±0.57%,55.50±0.39%)、起泡性(11.33±0.61%,10.40±0.40%)方面性能都比天然的SPI好,但只是很小的区别。在吸水性方面没有明显的差别。天然的SPI虽然总多酚含量比较低但DPPH值表明抗氧化能力有所提高。因此,与合成物质得到的SPI相比,天然SPI在一些功能特性方面还是比较有优势的。在感官评价系统方面,采用红外光谱分析仪分析研究能够显示天然蛋白、传统蛋白、商业蛋白具有显著区别。在特征向量负载量≥0.3,二维空间的组件基础上,主成分分析(PCA)的结果占样本变异的90.11%;与传统SPI对比的因素包括不透明度、酸、甜、苦(主要成分1,55.14%);但不包括传统的和商业的SPI的特性如色泽、硬度、灰分、涩、咸和粘度(主要成分2,36.53%)。这些发现表明:传统的SPI没有比较特殊的影响其在食品系统中应用的特色。最后,随着天然的和合成物质在DF和FF中的反应,其对最终蛋白产品的氧化性和分子结构的改变进行了研究。LOX酶活测定表明:与脱脂豆粕(1.28x103±10.93for NCFF and1.15x103±18.92for SCDF)相比,由全脂豆粉制(5.28x103±132.45for NCFF and6.57x103±143.28for SCFF)得的蛋白的酶活明显较高,其中SCFF的酶活最高。由脱脂豆粕制得的样品之间没有区别。氧化程度、游离和总巯基含量和内荧光结果表明与DF制得的蛋白相比,由FF制得的蛋白的结构变化有所增加。圆二色谱表明存在α-螺旋和β-折叠的蛋白二级结构。然而,DF样品比FF样品无序结构的构象变化。表面疏水性的性质变化、分子排阻色谱和SDS-PAGE结果与使用的萃取化学试剂的关联比所用的豆粉的类型更大。可以看出SC制备的蛋白样品有所增加。这些分子结构的改变可以解释一些SPI的功能和感官特性的变化。因此,可以得出结论:仅使用苋菜灰和柠檬提取物作为天然植物来源的化学物质,可以用等电点沉淀方法生产具有优良营养质量、功能特性和感官特性的纯天然SPI,以解决由于使用较多非食品的合成物质对健康和环境的担忧。使用这些化学物质不会引起阻碍所得的SPI产品应用到其他食品系统。
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