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超高压对甘薯蛋白物化及功能特性的研究
作 者: Nasir Mehmood Khan
导 师: 木泰华
学 校: 中国农业科学院
专 业: 农产品质量与食物安全
关键词: 甘薯蛋白 高静水压 结构修饰 理化性质 pH值 乳化 流变
分类号: TQ914.1
类 型: 博士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
在中国,甘薯淀粉加工过程中会产生大量的废水,从废水中回收蛋白质既能实现经济效益,又能解决环境污染问题,因此越来越受到广泛的关注。甘薯蛋白(SPP)是甘薯淀粉加工后废水的主要成分,甘薯蛋白极富营养价值,它的氨基酸组成均衡、功能性质良好。研究表明SPP可作为功能性添加剂应用于食品产品的开发。为此,利用超高压技术对SPP进行适当结构修饰可增强SPP的功能性质,扩大其在食品行业的应用范围。本文研究了超高压处理(HHP)对不同浓度2%、4%和6%的SPP理化性质和乳化特性的影响。当压力从200MPa上升到600MPa时,SPP的疏水性、变性焓和溶解性会产生明显的改变(P<0.05)。当压力为400MPa时,SPP-2和SPP-6的乳化活性指数(EAI)升高;而在压力为600MPa时,所有SPP的乳化活性都显著下降(P<0.05)。当压力大于200MPa时,SPP-2和SPP-6的乳化稳定性显著下降,而SPP-4的乳化稳定性增加(P<0.05)。随着压力的升高,相比于SPP-4和SPP-6,SPP-2乳化剂的粘度急剧下降。Sporamin A和Sporamin B均被加压SPP乳化剂较好的吸收。这些结果显示HHP处理可以改变SPP的理化特性和乳化特性。本文还探讨了pH在3,7,8三个水平时HHP对SPP乳化剂理化性质的影响。在不同pH值条件下经过HPP处理后,不同乳化剂乳化活性指数(EAI)和乳化稳定性(ESI)都显著升高(P<0.05)。当压力从200MPa上升到600MPa时,油滴尺寸明显降低,而体积较小油滴的分布频率明显提升;pH为3、7、8的乳化体系中界面蛋白浓度也明显升高。在非还原条件下,pH为7的由SDS-PAGE组成的乳化体系中产生了由二硫键连接的高分子量聚合物。600MPa的超高压降低了流动指数,导致所有SPP乳化剂的水相粘度升高。pH为3和7时,经过和不经过HHP处理,SPP乳化剂都会剪切变释,而pH为8的乳化剂受到200MPa和400MPa的高压处理时则显示出牛顿流体的特性。结果表明,HHP处理所得的稳定乳化剂在食品行业中有广泛的应用前景。表面疏水性在pH为3时显著升高,而在pH为6和9时下降(P<0.05)。随着压力的增大,pH为6时乳化剂的EAI明显上升;在pH为6和9时乳化剂的ESI明显更高(P<0.05)。当pH为3和6的乳化剂经超高压处理时,会使体积较小油滴的分布频率升高,而油滴尺寸则明显下降。在pH为6和9时,经HHP处理的SPP乳化剂的粘度升高,但所有利用HHP处理的SPP乳化剂产品的假塑性均未改变。结果显示HHP能够改变SPP的结构使其具有更好的乳化性能,从而扩大其在食品行业的应用范围。相比于SPP凝胶模型,瓜尔胶中存在的SPP经HHP处理后乳化稳定性提高,乳化率降低,粘度明显提高。另外,GMS则对SPP的乳化能力产生负面影响,对乳化剂的稳定性、乳化率和粘度均产生不良影响。结果表明,HHP是改良瓜尔胶中SPP乳化能力的可靠方法。
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全文目录
摘要 5-7 Abstract 7-16 1. INTRODUCTION 16-34 1.1 Sweet potato protein 17-18 1.1.1 Structure of sweet potato protein 17-18 1.2 Protein as an emulsifier 18-19 1.3 Introduction to emulsion 19-21 1.4 Industrial Applications of Emulsions 21-22 1.5 Emulsion characterizations 22-24 1.6 Modification of protein structure for enhancing of proteinemulsifying efficiency 24-25 1.7 Limitation of heat, chemical and enzymatic modiifcation ofprotein structure 25-26 1.8 High hydrostatic pressure (HHP) for modification proteinstructure 26-29 1.9 Emulsifying properties of protein with high hydrostaticpressure treatment (HHP) 29-30 1.10 Progress in HHP treatment for protein modification 30 1.11 Progress in emulsifying properties of sweet potato proteinresearch 30-31 1.12 Aim and content of the research 31-34 2 EFFECTS OF HIGH HYDROSTATIC PRESSURE ON PHYSCOCHEMICAL AND EMULSIFYINGPROPERTIES OF SWEET POTATO PROTEIN 34-55 2.1 Abstract 34-35 2.2 Introduction 35-36 2.3 Materials and Methods 36-40 2.3.1 Materials 36 2.3.2 Preparation of SPP 36 2.3.3 HHP processing 36 2.3.4 Free sulphydryl(SH)content 36-37 2.3.5 Surface hydrophobicity(H_o) 37 2.3.6 Sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis(SDS-PAGE) 37 2.3.7 Differential scanning calorimetry(DSC) 37 2.3.8 Protein solubility 37-38 2.3.9 Emulsion preparation 38-40 2.3.9.1 Emulsifying activity and stability indices 38 2.3.9.2 Droplet size 38-39 2.3.9.3 Emulsion microscopy 39 2.3.9.4 Rheological properties 39 2.3.9.5 Protein composition of the interfacial film 39-40 2.3.10 Statistical Analysis 40 2.4 Results and Discussion 40-54 2.4.1 Free sulphydryl (SH) content 40-41 2.4.2 Surface hydrophobicity(H_o) 41-42 2.4.3 Electrophoresis 42-43 2.4.4 DSC characteristics 43-46 2.4.5 Solubility 46-47 2.4.6 EAI and ESI 47-54 2.5 Conclusions 54-55 3 THE EFFECTS OF PH AND HIGH HYDROSTATIC PRESSURE ON PHYSCICOCHEMICALPROPERTIES OF A SWEET POTATO PROTEIN EMULSION 55-72 3.1 Abstract 55-56 3.2 Introduction 56-57 3.3. Materials and Methods 57-61 3.3.1 Materials 57 3.3.2 Preparation of SPP 57 3.3.3 Emulsion preparation 57 3.3.4 HHP treatment 57-58 3.3.5 Determination of the emulsifying activity index and the emulsifyingstability index 58 3.3.6 Measurements of droplet size and distribution 58-59 3.3.7 Emulsion microscopy 59 3.3.8 Interfacial protein concentration 59 3.3.9 Interfacial protein composition 59-60 3.3.10 Rheological measurement 60 3.3.11 Statistical analyses 60-61 3.4 Results and Discussion 61-71 3.5 Conclusions 71-72 4 EMULSIFYING PROPERTIES OF SWEET POTATO PROTEIN:INFLUENCE OF PH AND HIGHHYDROSTATIC PRESSURE TREATMENT 72-90 4.1 Abstract 72-73 4.2 Introduction 73-74 4.3 Materials and Methods 74-77 4.3.1. Materials 74 4.3.2 Preparation of SPP 74 4.3.3 HHP processing 74 4.3.4 Circular dichroism (CD) 74-75 4.3.5 Hydrophobicity (丑o) 75 4.3.6 Emulsion preparation 75 4.3.7 Emulsiyfing activity and stability indices 75 4.3.8 Measurement of droplet size and distirbution 75-76 4.3.9 Emulsion microscopy 76 4.3.10 Rheological properties 76 4.3.11 Statistical analysis 76-77 4.4 Results and Discussion 77-90 5 EFFECTS OF HIGH HYDROSTATIC PRESSURE ON EMULSIFYING PROPERTIES OF SWEETPOTATO PROTEIN IN MODEL PROTEIN-HYDROCOLLOIDS SYSTEM 90-104 5.1 Introduction 90-91 5.2. Materials and Methods 91-93 5.2.1 Materials 91 5.2.2 Preparation of SPP 91 5.2.3 SPP-hydrocolloid Model 91 5.2.4. HHP processing 91 5.2.5 Emulsion preparation 91 5.2.6 Emulsiyfing activity (EAI) and stability indices (ESI) 91-92 5.2.7 Determination of emulsion stability against creaming 92 5.2.8 Rheological measurement 92-93 5.2.9 Statistical analyses 93 5.3 Results and Discussion 93-104 5.3.1 EAI & ESI 93-95 5.3.2 Creaming stabilities of SPP-hydrocolloids model 95-99 5.3.3 Rheology of SPP-hydrocolloids model 99-103 5.3.4 Conclusions 103-104 6 CONCLUSION AND RECOMMENDATION 104-108 6.1 Conclusion 104-107 6.2 Recommendation 107-108 REFERENCES 108-117 APPENDIX 117-123 ACKNOWLEDGEMENTS 123-124 RESUME 124-125 PUBLICATIONS 125
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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 其他化学工业 > 农产物化学加工工业 > 化学加工过程及设备 > 农产物化学加工
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