发芽糙米蛋白-葡聚糖共价复合物的乳化特性及其荷载益生菌的应用研究

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糙米蛋白营养价值高,具有氨基酸组成合理、高生物价、低致敏性等特性。发芽能够提高糙米中的可溶性蛋白、还原糖、维生素及矿物质的含量,并生成了包括γ-氨基丁酸、六磷酸肌醇等功能因子。尽管发芽糙米具有各种健康益处,然而发芽糙米蛋白的溶解度和稳定性较低,发芽糙米蛋白尚未得到很好的开发。本文以发芽糙米蛋白和葡聚糖为原料,采用湿法制备发芽糙米蛋白-葡聚糖共价复合物,对其结构和乳化特性进行分析,研究共价复合物在乳状液中的稳定性,并将其作为包埋剂开发益生菌微胶囊,旨在为发芽糙米蛋白的综合开发利用提供科学的依据。主要研究结果如下:1.糙米发芽35 h时其蛋白质含量达到最大值,采用碱溶酸沉法提取发芽糙米蛋白,纯度为80.70%,得率为4.78%,提取率为51.01%,制得的发芽糙米蛋白适合作为接枝反应的蛋白原料。将发芽糙米蛋白与葡聚糖进行接枝反应,研究了反应体系pH值、温度、发芽糙米蛋白与葡聚糖质量比对复合物的接枝度、乳化活性和乳化稳定性的影响。结果表明,发芽糙米蛋白-葡聚糖复合物的接枝度与pH值、温度呈正相关,且质量比为1:1时,接枝度最高;经过响应面优化,发芽糙米蛋白/葡聚糖的质量比为1:1,pH值为11.0,温度为96.0℃,所得发芽糙米蛋白-葡聚糖复合物的乳化活性和乳化稳定性为1.15、66.05,相比原始蛋白的乳化活性和乳化稳定性,分别提高了2]%和92%。2.对共价复合物的分子结构表征进行研究,分析糖基化对发芽糙米蛋白结构及理化性质的影响,探讨其功能性质改善的机理。傅立叶红外(FTIR)光谱分析结果表明,葡聚糖以共价键的形式与发芽糙米蛋白进行接枝反应;X射线衍射仪分析结果表明,葡聚糖与发芽糙米蛋白之间的共价结合改变了葡聚糖的晶体形态;扫描电子显微镜(SEM)分析结果可以看出共价复合物的蛋白颗粒均匀细腻,并分散地附着在葡聚糖分子的片层结构上。与原始的发芽糙米蛋白相比,共价复合物的溶解度提高了 10%(pH为7.0);共价复合物的变性温度(122.2℃)相比于发芽糙米蛋白(107.5℃)提高了 14.7℃,热稳定性得到提高;共价复合物的乳化活性和乳化稳定性要显著高于发芽糙米蛋白和常用植物蛋白乳化剂(大豆分离蛋白);共价复合物的清除DPPH能力及总还原能力相比于发芽糙米蛋白显著提高(p<0.05)。3.选择美藤果油作为油相,以发芽糙米蛋白、发芽糙米蛋白-葡聚糖物理混合物、发芽糙米蛋白-葡聚糖共价复合物、常见植物蛋白乳化剂(大豆分离蛋白)制备不同乳状液,研究乳状液的粒径、物理稳定性差异,以及不同环境因素(离子强度、冷冻-解冻、高温处理)对乳状液稳定性的影响,并构建了乳状液的界面吸附模型。结果表明,共价复合物制备的乳液粒径小于对照组乳液(p<0.05),当浓度为2%时,平均液滴直径达到0.483 μm,达到最小值;与所有对照组相比,由共价复合物制备的乳状液具有最佳的物理稳定性、良好的冻融稳定性、热稳定性且对高离子强度不敏感,可以作为一种性能优良的乳化剂。4.基于发芽糙米蛋白-葡聚糖共价复合物具有优良的乳化包埋特性,以双歧杆菌为芯材,对共价复合物荷载益生菌的能力进行了初步研究。结果表明,壁材和芯材的最佳体积配比为8:1;与喷雾干燥及未包埋的工艺相比,冷冻干燥法制备的双歧杆菌微胶囊在16周的贮存期内活菌数的降低幅度最小,并在第16周时活菌数高达3.54×108 CFU/mL(贮存温度为4℃)及6.85×106 CFU/mL(贮存温度为25℃),依然能够达到宣称益生菌的数量水平;双歧杆菌微胶囊在85℃、30 min热处理条件下,活菌数降低2.50个对数单位(活菌数降低到7.34×106 CFU/mL),共价复合物作为微胶囊壁材能够提升双歧杆菌在热加工过程中的稳定性及存活率。5.以发芽糙米蛋白-葡聚糖共价复合物作为乳化剂,以富含α-亚麻酸的美藤果油为油脂来源,复配其它原辅料开发适合大众人群的功能性营养乳,对共价复合物作为乳化剂开发的产品进行了系列评价。结果表明,营养乳中的蛋白及18种氨基酸含量、α-亚麻酸含量都高于母乳和牛乳;采用智能感官评价设备对营养乳的感官特性进行评价,并与市面上竞品进行对比:电子舌的PCA分析得到的总贡献率为95.06%,营养乳的苦味最低、涩味处于中间值,鲜味、丰富度、咸味最低;电子鼻无损检测技术适合检测区分营养乳,PCA分析得到总贡献率为98.56%,DFA分析正确判断率为92.30%,SIMCA分析可知营养乳与肠内营养乳剂为一类。
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