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麦胚蛋白的酶法制备及功能特性研究

作　者: 朱志方
导　师: 陆启玉; 章绍兵
学　校: 河南工业大学
专　业: 食品科学
关键词: 麦胚蛋白酶抗氧化功能性质
分类号: TQ936.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

小麦胚芽蛋白质含量丰富、氨基酸全面平衡，是一种优质的全价蛋白质营养源。但长期以来，绝大多数麦胚都被掺入麸皮中作饲料用，使得这一宝贵的资源得不到充分合理的利用。本实验以全脂小麦胚芽为原料，采用蛋白酶对麦胚蛋白质进行提取及纯化，并对提取的蛋白质功能特性和抗氧化活性进行分析研究，实验结果如下：通过酶的筛选及在单因素试验基础上运用正交分析，确定了Alcalase蛋白酶的最佳提取工艺条件：蛋白酶添加量为3%，酶解时间为2h，料液比为1:5，此时蛋白质提取率最高为85.0%，油脂提取率最高为52.6%。在脱色单因素试验的基础上，进行响应面分析，得出最佳脱色条件为：活性炭添加量7.7%，脱色温度54℃，脱色时间23min，pH值3.1，此时的脱色率为82.31%，蛋白损失率为18.29%。选用大孔树脂进一步纯化麦胚水解蛋白，得到的结论表明：DA201-C的吸附效果是最好的，其纯化的最适pH值4.2，温度为40℃，洗脱剂选用55%的乙醇效果最佳。经脱色和树脂纯化后，麦胚水解蛋白的纯度由43.82%提高到76.64%。由氨基酸分析可知：麦胚蛋白及麦胚水解蛋白都含有17种氨基酸，但二者的氨基酸含量水平不同。其中人体必需氨基酸较为齐全，占总氨基酸含量的比例分别为35.30%和34.63%。由相对分子量分布可知：麦胚水解蛋白的相对分子量远比麦胚蛋白小。扫描电镜结果显示：麦胚水解蛋白呈不连续结构，而麦胚蛋白的分子面积比较大，结构较完整；功能特性研究结果表明：麦胚蛋白与大豆分离蛋白一样，其溶解性随着pH值的增加均呈先减小后增大的趋势，麦胚水解蛋白在较宽的pH值范围内仍有较好的溶解度；麦胚蛋白酶解之后乳化性有所提高，而麦胚水解蛋白的起泡性及起泡稳定性较差；麦胚水解蛋白的持油性较好，但持水性不及大豆分离蛋白和麦胚蛋白。抗氧化试验结果表明：麦胚水解蛋白在清除DPPH·自由基、OH^-·自由基、超氧阴离子自由基（O₂^-·）以及还原能力上，明显强于麦胚蛋白，并与蛋白浓度呈量效关系。利用超滤对麦胚水解蛋白进行分级，分子量小于1000Da的小分子肽抗氧化活性显著强于麦胚水解蛋白，稍弱于抗坏血酸；分子量大于1000Da的蛋白肽抗氧化活性比麦胚水解蛋白差，但仍显著强于麦胚蛋白。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-11
第一章前言  11-18
  1.1 课题研究的目的和意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-17
    1.2.1 麦胚的化学成分  11-13
    1.2.2 麦胚油的制备方法  13
    1.2.3 麦胚蛋白的制备方法  13-15
    1.2.4 蛋白质的功能特性和生物活性  15-17
      1.2.4.1 蛋白质的功能特性  15
      1.2.4.2 蛋白质的抗氧化活性  15-17
  1.3 目前研究存在的问题  17
  1.4 课题研究的主要内容  17-18
第二章麦胚蛋白的酶法提取  18-29
  2.1 引言  18
  2.2 实验材料与方法  18-21
    2.2.1 原料和试剂  18-19
    2.2.2 仪器、设备  19
    2.2.3 实验方法  19-20
      2.2.3.1 化学成分测定  19-20
      2.2.3.2 纤维素酶活力的测定  20
      2.2.3.3 蛋白酶活力的测定  20
    2.2.4 蛋白质提取工艺流程  20-21
    2.2.5 数据统计分析  21
  2.3 结果与分析  21-28
    2.3.1 酶的筛选  21-22
    2.3.2 纤维素酶单因素实验  22-24
      2.3.2.1 酶添加量对纤维素酶水解胚芽蛋白及油提取率的影响  22-23
      2.3.2.2 pH 值对纤维素酶水解胚芽蛋白及油提取率的影响  23
      2.3.2.3 料液比值对纤维素酶水解胚芽蛋白质及油提取率的影响  23-24
    2.3.3 蛋白酶单因素实验  24-26
      2.3.3.1 酶添加量对蛋白酶水解胚芽蛋白及油提取率的影响  24-25
      2.3.3.2 酶解时间对蛋白酶水解胚芽蛋白及油提取率的影响  25
      2.3.3.3 料液比值对蛋白酶水解胚芽蛋白及油提取率的影响  25-26
    2.3.4 正交试验分析  26-27
    2.3.5 粗麦胚水解蛋白的成分分析  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章麦胚水解蛋白的纯化  29-54
  3.1 引言  29
  3.2 实验材料与仪器  29-30
    3.2.1 实验材料  29-30
    3.2.2 实验仪器与设备  30
  3.3 实验方法  30-34
    3.3.1 脱色剂的选择  30-31
    3.3.2 大孔树脂纯化方法  31-33
      3.3.2.1 三种大孔吸附树脂的预处理  31
      3.3.2.2 三种大孔吸附树脂吸附特性的比较  31
      3.3.2.3 不同 pH 值条件下三种大孔吸附树脂吸附性能的比较  31
      3.3.2.4 三种大孔吸附树脂解析性能的比较  31-32
      3.3.2.5 绘制 DA201-C 树脂静态吸附曲线的方法  32
      3.3.2.6 温度对 DA201-C 树脂吸附性能的影响  32
      3.3.2.7 解析剂的确定  32
      3.3.2.8 确定最佳条件下麦胚蛋白水解液纯化结果  32-33
    3.3.3 氨基酸组成及含量测定  33
    3.3.4 相对分子量分布  33
    3.3.5 麦胚蛋白质微观结构的观察  33
    3.3.6 麦胚蛋白质的红外光谱测定及分析  33
    3.3.7 碱提酸沉法制备麦胚蛋白  33-34
    3.3.8 数据分析与处理  34
  3.4 结果与分析  34-53
    3.4.1 颗粒活性炭与粉末活性炭脱色效果比较  34
    3.4.2 脱色单因素试验  34-38
      3.4.2.1 活性炭添加量对脱色率及蛋白损失率的影响  34-35
      3.4.2.2 脱色温度对脱色率及蛋白损失率的影响  35-36
      3.4.2.3 脱色时间对脱色率及蛋白损失率的影响  36-37
      3.4.2.4 pH 值对脱色率及蛋白损失率的影响  37
      3.4.2.5 最佳脱色条件下脱色率和蛋白损失率的验证试验  37-38
    3.4.3 粗蛋白脱色的响应面试验分析  38-43
      3.4.3.1 响应面试验结果  38-40
      3.4.3.2 回归方程与方差分析  40-41
      3.4.3.3 显著性影响因素分析图  41-43
    3.4.4 最佳脱色条件下脱色率和蛋白损失率的验证试验  43
    3.4.5 麦胚水解蛋白的大孔树脂纯化  43-47
      3.4.5.1 三种大孔吸附树脂在不同 pH 下吸附性能的比较  43-44
      3.4.5.2 三种大孔吸附树脂在不同 pH 下解析性能的比较  44
      3.4.5.3 DA201-C 树脂的静态吸附曲线  44-45
      3.4.5.4 温度对 DA201-C 树脂吸附性能的影响  45-46
      3.4.5.5 解析剂的确定  46
      3.4.5.6 大孔树脂纯化麦胚蛋白水解液结果分析  46-47
    3.4.6 麦胚水解蛋白纯化前后产品性质比较  47-53
      3.4.6.1 色泽比较  47
      3.4.6.2 麦胚水解蛋白纯化前后产品性质比较  47-48
      3.4.6.3 麦胚水解蛋白与麦胚蛋白的氨基酸分析  48-49
      3.4.6.4 麦胚蛋白与麦胚水解蛋白相对分子量分布的比较  49-50
      3.4.6.5 麦胚蛋白水解后蛋白显微结构的变化  50-51
      3.4.6.6 麦胚蛋白质红外光谱的分析  51-53
  3.5 本章小结  53-54
第四章麦胚水解蛋白的功能特性及抗氧化活性  54-70
  4.1 引言  54-55
  4.2 实验材料与设备  55
    4.2.1 实验材料  55
    4.2.2 实验仪器与设备  55
  4.3 实验方法  55-58
    4.3.1 蛋白质溶解性的测定[93]  55-56
    4.3.2 蛋白质的起泡性及泡沫稳定性的测定  56
    4.3.3 蛋白质的乳化性及乳化稳定性的测定  56
    4.3.4 蛋白质的持水性测定[98，99]  56-57
    4.3.5 蛋白质的持油性测定[99]  57
    4.3.6 蛋白质抗氧化活性的测定  57-58
      4.3.6.1 清除 DPPH·活性测定[86]  57
      4.3.6.2 超氧阴离子自由基（O_2~-）清除能力的测定  57-58
      4.3.6.3 清除羟基自由基能力的测定[101]  58
      4.3.6.4 还原能力[102]  58
    4.3.7 麦胚水解蛋白超滤分级  58
    4.3.8 数据分析与处理  58
  4.4 结果与讨论  58-68
    4.4.1 蛋白溶解性的研究  58-59
    4.4.2 蛋白质的起泡性及泡沫稳定性的研究  59-60
    4.4.3 蛋白质的乳化性及乳化稳定性的研究  60-61
    4.4.4 蛋白质的持水性与持油性的研究  61-62
    4.4.5 蛋白质抗氧化活性的研究  62-65
      4.4.5.1 清除 DPPH·活性结果分析  62-63
      4.4.5.2 超氧阴离子自由基（O_2~-）清除能力结果分析  63
      4.4.5.3 清除羟基自由基能力结果分析  63-64
      4.4.5.4 还原能力结果分析  64-65
    4.4.6 麦胚水解蛋白超滤组分的抗氧化活性  65-68
      4.4.6.1 清除羟基自由基的能力  65-66
      4.4.6.2 清除 DPPH·活性  66-67
      4.4.6.3 还原能力结果分析  67
      4.4.6.4 氨基酸分析  67-68
  4.5 本章小结  68-70
第五章结论与展望  70-73
  5.1 结论  70-71
  5.2 展望  71-73
参考文献  73-79
致谢  79-80
个人简历  80

麦胚蛋白的酶法制备及功能特性研究

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