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本文以苦荞为原料,参考其他植物蛋白提取方法从荞麦粉中制备荞麦蛋白,研究了所得荞麦蛋白的功能特性;采用不同的蛋白酶对荞麦蛋白进行酶法水解,通过响应面中心组合试验优化了酶解工艺;研究了荞麦蛋白酶解产物的体外抗氧化性能、氨基酸组成及其相对分子质量变化。
首先,采用碱溶酸沉法提取荞麦蛋白,研究了提取时间、温度、pH和料液比对荞麦蛋白提取率的影响。通过单因素试验和正交试验确定了最佳提取工艺条件:体系pH8.0,温度50℃,时间30min,料液比1:15,在此条件下荞麦蛋白的提取率为69.24%。对荞麦蛋白进行氨基酸组成分析,结果表明:荞麦蛋白中所含有的17种氨基酸其总量为60.33g/100g,其中必需氨基酸含量占总氨基酸含量的37.92%。
其次,本文主要研究了荞麦蛋白的溶解性、乳化性及其稳定性和起泡性及其稳定性等功能特性。得到如下结果:
(1)溶解性:当pH值在6~10之间,蛋白质分子分散性较好,因而溶解性相对较好;温度在20~60℃范围内,荞麦蛋白具有较好的溶解性,且随着温度的升高溶解性缓慢增加,60℃时溶解性达到最高;盐的加入改变了溶液体系的离子强度,降低了荞麦蛋白的溶解性;蔗糖在一定程度上提高了荞麦蛋白的溶解性,但是随着蔗糖浓度逐渐增大,溶液的水分活度下降,最终导致溶解度下降。
(2)乳化及其稳定性:荞麦蛋白的临界胶束浓度(CMC)为0.8%,当蛋白质浓度为0.2%~0.8%时,乳化性及其稳定性均较好;偏碱性条件下荞麦蛋白乳化性较好,乳化稳定性则随pH值的增大逐渐减小;添加蔗糖部分程度上降低了蛋白质的乳化性和乳化稳定性;随着NaCl浓度的增大,荞麦蛋白的乳化性及其稳定性均呈下降趋势。
(3)起泡及泡沫稳定性:当蛋白质浓度为0.2%~1.0%时,荞麦蛋白质的起泡性和泡沫稳定性均有不同程度的提高;pH>pI,起泡性逐渐增强,而泡沫稳定性呈下降趋势;温度在20~40℃范围内,起泡性逐渐增大,泡沫稳定性降低;NaCl浓度在0.2%~1.0%之间,起泡性和泡沫稳定性都随着加盐量的增加而增大;荞麦蛋白的起泡性随着蔗糖浓度的增大而降低。
采用碱性蛋白酶、中性蛋白酶AS.1398、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶四种微生物和植物来源的蛋白酶对荞麦蛋白进行了酶解研究,最终筛选出中性蛋白酶AS.1398作为水解荞麦蛋白的最佳用酶。通过单因素试验和响应面试验确定了最优酶解条件为:加酶量6000U/g,底物浓度4%,pH7.5,温度50℃。在最佳酶解条件下,荞麦蛋白水解程度最大,水解度为44.83%。
对最优条件下获得的荞麦蛋白酶解产物进行了体外抗氧化性能研究。结果表明:荞麦蛋白酶解产物具有Fe2+还原力、清除DPPH·、清除OH·和H2O2等体外抗氧化活性。本文从两方面对其进行了抗氧化性评价:水解度与抗氧化性的关系和酶解产物浓度与抗氧化性关系。研究表明,不同的酶解时间,不同的水解度条件下荞麦蛋白酶解产物均具有一定的抗氧化活性,且在试验条件下,随着水解度逐渐增大,抗氧化性也随之增大;而同一水解度下,随着酶解产物浓度增大,其抗氧化性也逐渐升高。
采用凝胶渗透色谱对荞麦蛋白酶解产物分析。结果表明:通过中性蛋白酶AS.1398的水解作用,荞麦蛋白被酶解成为小分子量的物质,其分子量主要集中在918~315Da之间,酶解产物中疏水性氨基酸的含量增加,推测酶解产物具有抗氧化性的原因可能是小分子量的肽类及其疏水基团的暴露。