学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
姜根茎中植源性凝乳酶的分离纯化、特性研究及其在奶酪生产中的应用
作 者: Malik Muhammad Hashim
导 师: 董明盛
学 校: 南京农业大学
专 业: 食品科学与技术
关键词: 纯化 特性 生姜蛋白酶 植源凝乳酶 牛奶凝结作用 奶酪 蛋白水解
分类号: TS252.53
类 型: 博士论文
年 份: 2011年
下 载: 134次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
奶酪在人类饮食中有着悠久的历史。在古代,奶酪是牛奶延长货架期的一种主要产品形式。奶酪中的高脂肪和高蛋白让它成为一种高能量和富含营养的食物。如今,奶酪消费广泛分布在世界各地。凝乳酶是奶酪生产中一种最主要的活性剂。在凝乳酶的制备中,小牛皱胃酶是第一个,也是目前应用最广泛的。奶酪生产在世界范围内广泛增加,但随着小牛皱胃酶供应的减少、宗教原因(例如,伊斯兰教和犹太教)、饮食(素食主义)以及禁令基因重组小牛皱胃酶(在法国、德国和荷兰),使得对牛奶凝乳酶替代品有了更大的需求。通过基因工程细菌和霉菌生产的微生物皱胃酶已经被证明适合作为动物皱胃酶的替代品,但更令我们感兴趣的是一些植物来源的天然皱胃酶。由于动物皱胃酶的使用受到限制,所以植物凝乳酶的使用有助于提高这些人对于奶酪的生产。虽然一些植物来源的蛋白水解酶能够凝乳,但可惜的是用于生产奶酪的大部分植物皱胃酶的使用被认为是不恰当的,因为它的过度水解特性会降低奶酪最后的产量,同时也由于这种方式生产的奶酪最后会产生苦涩的口味,因而也限制了其使用。随后,为了满足工业良性增长以及顺应全球对多元优质的奶酪生产需求,从植物中提取新的牛奶蛋白凝乳酶的探索仍然在继续。该研究报告主要内容包括:(1)优化牛奶凝乳剂——姜蛋白酶的萃取条件,(2)从姜的根茎得到的新型牛奶凝乳剂——半胱氨酸蛋白酶的特性和纯化,(3)姜蛋白酶、木瓜蛋白酶和小牛皱胃酶对牛奶凝乳的影响,(4)在奶酪的生产过程中利用姜蛋白酶和小牛皱胃酶进行蛋白水解,(5)用姜蛋白酶和小牛皱胃酶制备的Peshawari奶酪的物理化学、微生物和感官特性评价。主要研究结果如下:(1)工艺参数的优化。即均质时间(1-3 min, X1),缓冲pH(6-8,X2),缓冲液体积(50-100 mL,X3),包括从姜的根茎液体提取得到的蛋白水解酶,通过响应面方法研究牛奶凝乳现象。二次模型应用于实验数据,我们得到了平均酶活性及其描述方程。将姜的根茎在76 mL, pH为7的缓冲液中均质2.4 min,得到最大的凝乳值(274 U/mL)。实验值和预测值无显著不同(P>0.05)。这些结果作用于优化提取过程,并且与奶酪工业生产标准化植物凝乳剂有显著相关性。(2)牛奶凝乳蛋白酶的纯化。利用硫酸铵分离、离子交换和排阻作用色谱技术,姜的根茎34.9%复原。经聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定纯化蛋白酶的分子质量为36 kDa, pI值为4.3。最终该酶被纯化约10.2倍。它是一种碳水化合物含量为3%的糖蛋白。这种纯化酶在pH值5.5,温度60℃表现出最大的活性。其蛋白酶活性被碘代乙酰胺、E-6、PCMB、Hg2+和Cu2+强烈抑制。N-terminal序列分类研究表明,抑制酶是半胱氨酸蛋白酶的一种。孤立酶的断裂能力高于αs-酪蛋白,β-酪蛋白和k-酪蛋白紧随其后。从先前报导的姜蛋白酶可知,不同的纯化酶,分子量、pI值、碳水化合物含量、N-terminal序列各不相同。这些结果表明,经过纯化的蛋白酶有潜在的能力作为皱胃酶的替代品应用在乳品行业。(3)用植物来源的姜蛋白酶和木瓜蛋白酶来研究对牛乳凝乳的影响。用比浊法来评估和比较用植源凝乳酶和小牛皱胃酶处理过的样品的凝乳能力的不同。通过对合成奶酪脱水收缩量和感官评价的研究,发现小牛皱胃酶和姜蛋白酶牛奶的浊度都呈现三个不同发展阶段的增长。姜蛋白酶和木瓜蛋白酶与小牛皱胃酶相比凝胶时间短,但是凝胶结束需要较长时间。这个从姜蛋白酶获得的凝乳酶有较高产量。除了味道和苦涩,整体感觉,在凝乳酶中特性没有表现显著不同。(4)对凝乳剂的类型,包括小牛皱胃酶(GP)或姜蛋白酶(CR)在奶酪形成的整个成熟过程中的影响进行了评价,结果表明在奶酪的生产中使用小牛皱胃酶更利于蛋白质的水解,在成熟60天后pH为4.6时,水溶性氮(WSN)、非蛋白氮(NPN)、氨基氮(NH3N)和氨基酸氮(AAN)的含量分别达到29.19%、9.86%、0.43%和0.59%,相比较使用姜蛋白酶生产的奶酪WSN、NPN、NH3N和AAN的量分别为18.23%、8.64%、0.46%和0.73%。使用小牛皱胃酶生产的奶酪降解得到α-酪蛋白、β-酪蛋白和γ-酪蛋白的量均高于使用姜蛋白酶生产的奶酪。但是,在利用姜蛋白酶生产的奶酪成熟过程中,前体α-酪蛋白更易于降解,而且在整个的生产过程中疏水肽、亲水肽以及二者的比例也明显高于小牛皱胃酶生产的奶酪,这些结果将进一步通过组成分分析(PCA)结果证实。(5)对用牛奶制成的Peshawari乳酪物化、微生物和感官特性进行检测,讨论了姜蛋白酶和小牛皱胃酶对于乳酪品质的影响。对于大多数的理化参数(脂肪、蛋白质、酸度、pH),主要的微生物种群(总菌群,肠杆菌,乳酸菌,霉菌和酵母菌)进行了研究,用不同的凝乳剂制成的乳酪呈现不显著(P>0.05)差异。然而,用姜蛋白酶制成的奶酪和小牛皱胃酶相比,水分的显著性呈现更低水平(P<0.05),水溶性氮(SN)呈现高水平(P<0.05)。用姜蛋白酶制备的Peshawari奶酪,主要的感官属性(外观、质感、气味)均显著提高(P<0.05)。重要的是,用姜蛋白酶制成的Peshawari奶酪没有苦涩口感。结果表明:姜蛋白酶在制造Peshawari奶酪上具有很大的潜力。
|
全文目录
ABSTRACT 10-14 摘要 14-17 LIST OF ABBREVIATIONS 17-19 LIST OF FIGURES 19-22 LIST OF TABLES 22-24 CHAPTER 1 Introduction 24-32 Research goal and objectives 26-27 References 27-32 CHAPTER 2 Literature review 32-64 2.1. Ginger 32-33 2.1.1. Habitat 32 2.1.2. Culinary use 32 2.1.3. Medicinal use 32-33 2.1.4. Milk clotting properties of ginger 33 2.2. Cheese 33-37 2.2.1. General aspects 33-34 2.2.2. Classification 34-36 2.2.3. Composition of cheese 36 2.2.4. Health benefits 36-37 2.2.5. Production technology 37 2.3. Casein 37-40 2.4. Rennet 40-43 2.4.1. Animal rennet 40-41 2.4.2. Genetically engineered chymosin 41-42 2.4.3. Microbial rennet 42 2.4.4. Plant rennet 42-43 2.5. Mechanism of milk gelation 43-45 2.6. Biochemistry of cheese ripening 45-51 2.6.1. Glycolysis 46-47 2.6.2. Lipolysis 47-49 2.6.3. Proteolysis 49-51 References 51-64 CHAPTER 3 Extraction of milk coagulating protease from ginger rhizome:aresponse surface approach 64-80 3.1 Introduction 64-65 3.2. Materials and methods 65-69 3.2.1. Materials 65 3.2.2 Variables and their level selection 65-66 3.2.3. Preparation of crude ginger protease extracts 66 3.2.4. Milk clotting activity 66 3.2.5. Experimental design 66-68 3.2.6. Optimization and verification procedures 68-69 3.3. Results and discussion 69-75 3.3.1 Variables and their level selection 69-71 3.3.2. Optimization procedure 71-73 3.3.3. Model fitting 73-74 3.3.4. Verification of the model 74-75 3.4. Conclusion 75-76 References 76-80 CHAPTER 4 Purification and characterization of milk coagulating protease fromginger rhizomes 80-104 4.1. Introduction 80-81 4.2. Materials and methods 81-86 4.2.1. Materials 81 4.2.2. Extraction and enzyme purification 81-82 4.2.3. Protease activity 82-83 4.2.4. Milk-clotting activity 83 4.2.5. Determination of protein contents 83 4.2.6. Electrophoresis and activity staining 83-84 4.2.7. Isoelectric focusing 84 4.2.8. Carbohydrate content 84 4.2.9. Effect of temperature 84 4.2.10. Effect of pH 84-85 4.2.11. Effect of inhibitors 85 4.2.12. Casein hydrolysis 85 4.2.13. N-terminal sequence 85-86 4.3. Results and Discussion 86-97 4.3.1. Purification of the enzyme 86-88 4.3.2. Homogeneity and molecular mass 88-89 4.3.3. Carbohydrate content 89-90 4.3.4. Effect of pH on the activity of enzyme 90-91 4.3.5. Effect of temperature on the activity of enzyme 91-92 4.3.6. Effect of inhibitors and metal ions on the activity of enzyme 92-94 4.3.7. Casein hydrolysis 94-95 4.3.8. N-terminal sequence 95-96 4.3.9. Milk coagulation 96-97 4.4. Conclusion 97-98 References 98-104 CHAPTER 5 Assessment of bovine milk coagulation brought about by gingerprotease,papain and calf rennet 104-120 5.1. Introduction 104-105 5.2. Materials and methods 105-107 5.2.1. Milk collection 105 5.2.2. Coagulants 105 5.2.3. Coagulation 105 5.2.4. Syneresis capacity and speed of whey expulsion 105-106 5.2.5. Measurement of turbidity and conductivity 106 5.2.6. Physiochemical analysis 106 5.2.7. Computation of cheese yield 106-107 5.2.8. Organoleptic evaluation 107 5.2.9. Statistical Analysis 107 5.3. Results and discussion 107-114 5.3.1. Physicochemical characteristics of expelled whey 107-108 5.3.2. Turbidity during coagulation 108-110 5.3.3. Milk conductivity 110-111 5.3.4. Syneresis capacity and draining velocity 111-112 5.3.5. Cheese yield 112 5.3.6. Organoleptic evaluation 112-113 5.3.7 Multivariate analysis (Principal component analysis) 113-114 5.4. Conclusion 114-115 References 115-120 CHAPTER 6 Proteolysis in cow milk cheese manufactured with calf rennet and gingerprotease 120-138 6.1. Introduction 120-121 6.2. Materials and methods 121-123 6.2.1 Cheese manufacturing and sampling 121 6.2.2 Nitrogen fractions 121-122 6.2.3. Peptide analysis 122-123 6.2.4 Electrophoretic analysis of casein 123 6.2.5 Statistical analysis 123 6.3 Results and discussion 123-131 6.3.1 Changes in casein fractions (Primary proteolysis) 123-125 6.3.2 Changes in nitrogen fractions (Secondary proteolysis) 125-127 6.3.3 Changes in the HO and HI peptides 127-129 6.3.4. Multivariate analysis 129-131 6.4 Conclusion 131-132 References 132-138 CHAPTER 7 Quality profiling of peshawari cheese manufactured with calf rennetand ginger protease 138-152 7.1. Introduction 138-139 7.2. Materials and methods 139-141 7.2.1. Cheese manufacturing and sampling 139-140 7.2.2. Physicochemical analyses 140 7.2.3. Microbiological analyses 140-141 7.2.4. Sensory evaluation 141 7.2.5. Statistical analysis 141 7.3. Results and discussion 141-148 7.3.1. Physicochemical characteristics 141-144 7.3.2. Microbiological characteristics 144-146 7.3.3. Sensory characteristics 146-148 7.4. Conclusion 148-149 References 149-152 Conclusions 152-154 New knowledge 154-156 Research implication 156-158 Publications 158-160 Acknowledgement 160-161
|
相似论文
- 大豆乳清蛋白的微滤技术研究及蛋白粉的研制,TQ936.2
- 多级喷动脱硫塔内雾化与蒸发过程的数值模拟研究,X701.3
- 比例式气液两相高温燃料流量调节阀的研究,V233.2
- 建筑遮阳方式研究,TU226
- 粒子雾辐射散热特性的研究,TK124
- 循环流化床内颗粒聚团的传热特性研究,TK124
- 空心阴极特性及对霍尔推力器特性影响的实验研究,V439.2
- 玉米秸秆层燃特性的试验研究,TK16
- IGCC系统高温合成气中碱金属凝结特性的试验研究,TM611.3
- 轴向磁通感应子式高温超导电机的基础研究,TM37
- 苹果多酚对γ射线引起的免疫系统损伤防护作用研究,S661.1
- 采用Gold码的异步直扩系统多址干扰的分析,TN914.53
- 基于相频域的直扩接收机改进研究,TN914.42
- 二维粗糙表面光散射特性模拟与实验研究,TP391.41
- 临近空间图像侦察系统中的图像恢复技术研究,TP391.41
- 模糊制导律与导引品质的关系,TJ765
- 腹腔介入式手术机器人机械结构设计及运动仿真,TP242.3
- 基于时程分析法碾压混凝土重力坝抗震稳定性分析,TV642.2
- 扩展青霉TS414脂肪酶在毕赤酵母的表达、纯化及其催化外消旋萘普生酯化拆分的研究,Q814
- 乙草胺降解株Y3B-1的分离、鉴定及降解特性研究,X172
- 米曲霉FS-1脂肪酶发酵优化、分离纯化与酶学特性的研究,TQ925.6
中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 食品工业 > 乳品加工工业 > 各种乳制品 > 干酪
© 2012 www.xueweilunwen.com
|