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我国是产棉大国,每年棉籽产量达900万吨以上,棉籽提油后的饼粕蛋白质含量高达40%~50%,棉籽蛋白是一种营养价值高、品质优良的植物蛋白。目前,国内对于棉籽饼粕脱毒技术的研究已比较成熟,但对于棉籽蛋白提取分离、理化特性、功能特性及其在食品工业中应用的研究却鲜有报道。本文以棉粕为原料,优化棉籽蛋白的提取工艺,对棉籽蛋白进行了初步分离纯化,探讨了棉籽粗蛋白和球蛋白的理化特性,评价了棉籽蛋白的功能特性,并初步研究了棉籽蛋白对火腿肠色泽和质构特性的影响。主要研究结果如下:
1、棉籽蛋白提取工艺优化
优化了碱法和盐法提取棉籽蛋白的提取工艺条件,并对两种提取方法所得产品的色泽及主要化学成分进行了比较。碱法提取棉籽蛋白最佳工艺为:pH10,温度40℃,液料比10:1,提取时间60min,此时蛋白的提取率为75.50%;盐法提取棉籽蛋白最佳工艺条件为:NaCl浓度10%,温度40℃,液料比15:1,提取时间80min,此时蛋白质的提取率为72.03%。两种方法对蛋白质的提取率接近,盐法提取产品的蛋白含量较高,色泽浅,且游离棉酚含量相对较低。
2、棉籽蛋白的初步分离纯化及其理化特性分析
棉籽蛋白主要成分是球蛋白(约90%),采用硫酸铵盐析和透析初步分离纯化出棉籽球蛋白,棉籽球蛋白经Sepharose6B柱层析分离得到了两个组分。
棉籽蛋白的等电点(pI)为pH5.0,变性温度为67.23℃,SDS-PAGE电泳图谱中主要9条谱带,所对应的亚基相对分子量,从上至下依次约55.4kDa,46.6kDa,36.4kDa,,29.1kDa,27.3kDa,24.2kDa,18.2kDa,16.3kDa,14.6kDa。棉籽球蛋白的变性温度为78.72℃,其分子量分布与棉籽粗蛋白的基本一致,但所含每种亚基的含量与棉籽粗蛋白的不同,相对分子量为55.4kDa和46.6kDa的亚基含量较高,而相对分子量较小的几条亚基的含量均较低。
3、棉籽蛋白的功能特性评价
对棉籽蛋白的吸水性、吸油性、溶解性、乳化性和起泡性进行了评价,并以大豆分离蛋白作对照。结果表明:棉籽蛋白在碱性条件下溶解性较好,大豆分离蛋白溶解性优于棉籽蛋白。蛋白浓度对棉籽蛋白起泡能力和泡沫稳定性影响显著,当浓度超过0.8%时,棉籽蛋白的起泡能力和泡沫稳定性均优于大豆蛋白;pH值、蔗糖浓度、NaCl浓度和温度对棉籽蛋白起泡能力和泡沫稳定性均有不同程度的影响。棉籽蛋白的乳化能力和乳化稳定性均随蛋白浓度的提高而提高,在实验选定的蛋白质浓度0.2%~1%范围内,棉籽蛋白的乳化能力比大豆分离蛋白稍差,但乳化稳定性优于大豆分离蛋白;pH值、蔗糖浓度、NaCl浓度和温度对棉籽蛋白乳化能力和乳化稳定性均有不同程度的影响。棉籽蛋白的吸油性优于大豆分离蛋白,但吸水性不如大豆分离蛋白,两种蛋白在40℃时的吸油性和吸水性都比在20℃时高。
4、添加棉籽蛋白对火腿肠出品率、色泽和质构特性的影响
在火腿肠中添加一定量的棉籽蛋白,研究其对火腿肠出品率、色泽和质构特性的影响,同时以添加大豆分离蛋白作对照。结果表明:添加棉籽蛋白可以提高火腿肠出品率,随添加量的增加出品率不断提高,在添加量为5%时可使出品率提高约6%。但棉籽蛋白的添加会引起火腿肠色泽的变化,使颜色偏黄,工业生产时需考虑蛋白和发色剂对产品色泽的共同影响。棉籽蛋白的添加可以明显改善火腿肠的质构特性,使火腿肠的凝胶强度、硬度、弹性、恢复性和咀嚼性提高;棉籽蛋白和大豆分离蛋白的添加量均在4%时,火腿肠的质构特性最好。