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小麦谷朊粉超高压改性加工研究

作　者: 钟昔阳
导　师: 姜绍通
学　校: 合肥工业大学
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 超高压谷朊粉麦醇溶蛋白麦谷蛋白功能特性机理研究面条
分类号: TS211.4
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

谷朊粉是一种从小麦面粉中提取的天然植物蛋白,营养丰富。但与大豆蛋白、花生蛋白相比,小麦谷朊粉溶解性、乳化性、起泡性等功能特性较差,极大地限制了其在食品工业中的应用范围,加强谷朊粉功能特性的改善研究具有十分重要意义。超高压食品加工技术在冷杀菌、调节食品质构、维持食品色泽和风味、减少营养损失等方面具有诸多优势,在食品蛋白质功能改性方面也具有良好效果。论文以小麦谷朊粉为加工对象,研究超高压加工对谷朊粉的改性作用,探讨超高压改性机理,并在此基础上开展超高压改性谷朊粉在面条加工中的应用研究。主要结论如下:1、以乙醇浓度、提取时间、液固比为考察因素,通过正交实验确定了麦醇溶蛋白最优分离提取条件为:乙醇浓度=70%、提取时间=2h、液固比=40∶1;原料谷朊粉中麦醇溶蛋白的含量为47.3±0.63%,麦谷蛋白含量为52.7±0.63%。谷氨酸是谷朊粉、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白中含量最高的氨基酸,其含量分别为40.7%、55.9%、46.0%。谷朊粉、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白中非极性氨基酸含量高,分别为33.2%、25.8%、28.5%。半胱氨酸在谷朊粉、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白中含量较小。2、在pH值3～11范围内,pH值对谷朊粉的溶解度、乳化性及乳化稳定性、起泡性及起泡稳定性产生显著影响,在pH值7时谷朊粉的各项功能特性最差;同一pH值条件下,麦醇溶蛋白溶解度、乳化性及乳化稳定性、起泡性及起泡稳定性大于麦谷蛋白,且在乳化性及乳化稳定性方面,麦醇溶蛋白远大于麦谷蛋白。麦醇溶蛋白是提高谷朊粉功能特性的主要成分。3、在0.1～500MPa、0～25min条件下,与对照样相比,超高压加工谷朊粉的溶解度、乳化性及乳化稳定性、起泡性及起泡稳定性随压力的增大和加压时间的延长,呈现先增大后减小的变化趋势,但对每种性质影响的具体变化规律略有差异;超高压处理谷朊粉的表面疏水性比未处理谷朊粉的高,在相同处理压力下,随作用时间的延长,谷朊粉疏水性逐渐增大。综合分析超高压对谷朊粉功能特性的影响,谷朊粉超高压改性的优化条件为400MPa、10min。4、处理时间为10min的条件下,麦醇溶蛋白和麦谷蛋白的溶解度、起泡性及起泡稳定性随压力增大呈现先升高后减小的变化趋势,且在300MPa时性质最好。麦醇溶蛋白乳化性及乳化稳定性随压力增大先增大后减小,200MPa时性质最好。超高压对麦谷蛋白的乳化性影响不显著。超高压处理麦醇溶蛋白和麦谷蛋白的表面疏水性均随压力增大而增大,且在相同处理压力下,麦谷蛋白的表面疏水性大于麦醇溶蛋白;超高压对麦醇溶蛋白在70%的乙醇溶液中溶解性影响不大,只有在大于400MPa的高压条件下其溶解性略有下降。超高压对麦谷蛋白在1%的SDS中溶解性随压力增大而逐渐减小,由未处理样的23.71%降至500MPa下的9.12%。5、与对照样相比,超高压改性谷朊粉中自由巯基的含量随压力增大而减小,双硫键的数量随压力增大而增大,超高压处理促进了一部分巯基转化为双硫键。超高压对麦谷蛋白自由巯基、双硫键含量影响显著,对麦醇溶蛋白影响不显著。利用氨基酸自动分析仪、聚丙烯酰胺凝胶电泳研究表明,超高压未破坏谷朊粉、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白的一级结构;傅立叶红外光谱、圆二色谱显示,超高压高压处理促进了麦醇溶蛋白、谷朊粉蛋白二级结构中的α-螺旋、无规则卷曲向β-折叠转换,超高压对麦谷蛋白二级结构影响较小;扫描电子显微照片、DSC图谱表明,与未处理样相比,超高压促进了谷朊粉蛋白、麦谷蛋白的交联聚合作用,蛋白表面结构更为紧密、均一,峰值变性温度升高;超高压对麦醇溶蛋白表面显微结构影响不显著,峰值变性温度降低。超高压改性谷朊粉的作用机理为麦醇溶蛋白、麦谷蛋白两种蛋白各自多肽链内、链间以及两种蛋白间发生了巯基/双硫键交换反应。6、在0～3.5%添加量范围,且在相同添加量下,超高压改性谷朊粉(400MPa,10min)、未超高压改性谷朊粉对面粉湿面筋含量均具有显著提高作用,超高压改性谷朊粉对面粉湿面筋含量的提高作用更为显著;添加超高压改性谷朊粉、未超高压改性谷朊粉对面条感官评分、拉断力、硬度、拉伸距离、面汤吸光度产生较大影响,在相同添加量下,超高压改性谷朊粉的影响更大;超高压改性谷朊粉添加量为3%时,所得面条质量最佳,粉质特性最好。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-13
致谢  13-21
第一章绪论  21-45
  1.1 引言  21
  1.2 谷朊粉生产及应用现状  21-25
    1.2.1 谷朊粉生产现状  21-23
    1.2.2 谷朊粉应用现状  23-25
  1.3 谷朊粉改性加工研究进展  25-26
    1.3.1 化学改性研究  25
    1.3.2 物理改性研究  25-26
    1.3.3 酶法改性研究  26
  1.4 食品超高压加工技术发展现状  26-28
  1.5 食品中蛋白质的超高压加工研究进展  28-33
    1.5.1 动物蛋白超高压加工研究进展  28-30
    1.5.2 植物蛋白超高压加工研究进展  30-33
  1.6 本文的立论依据和主要研究内容  33-36
    1.6.1 立论依据  33
    1.6.2 主要研究内容  33-36
  参考文献  36-45
第二章谷朊粉基本性质研究  45-59
  2.1 引言  45
  2.2 材料与方法  45-48
    2.2.1 材料  45-46
    2.2.2 仪器设备  46
    2.2.3 试验方法  46-48
  2.3 结果与讨论  48-56
    2.3.1 麦醇蛋白、麦谷蛋白的分离提取  48-49
    2.3.2 谷朊粉的基本组成  49-50
    2.3.3 pH值对溶解度的影响  50-51
    2.3.4 pH值对乳化性及乳化稳定性影响  51-53
    2.3.5 pH值对起泡性及起泡稳定性影响  53-55
    2.3.6 氨基酸组成分析  55-56
  2.4 本章小结  56-58
  参考文献  58-59
第三章谷朊粉超高压改性加工  59-72
  3.1 引言  59
  3.2 材料与方法  59-61
    3.2.1 材料  59-60
    3.2.2 仪器设备  60
    3.2.3 试验方法  60-61
  3.3 结果与讨论  61-69
    3.3.1 超高压对谷朊粉溶解度的影响  61-62
    3.3.2 超高压对谷朊粉乳化性和乳化稳定性的影响  62-64
    3.3.3 超高压对谷朊粉起泡性和起泡稳定性的影响  64-65
    3.3.4 超高压对谷朊粉表面疏水性的影响  65-66
    3.3.5 超高压对谷朊粉中麦醇溶蛋白、麦谷蛋白含量的影响  66-67
    3.3.6 超高压对谷朊粉氨基酸组成的影响  67
    3.3.7 超高压对谷朊粉蛋白红外光谱特性的影响  67-69
  3.4 本章小结  69-70
  参考文献  70-72
第四章麦谷蛋白、麦醇溶蛋白超高压改性加工  72-86
  4.1 引言  72
  4.2 材料与方法  72-75
    4.2.1 材料  72-73
    4.2.2 仪器设备  73
    4.2.3 试验方法  73-75
  4.3 结果与讨论  75-84
    4.3.1 超高压对麦醇溶蛋白和麦谷蛋白溶解度的影响  75
    4.3.2 超高压对麦醇溶蛋白和麦谷蛋白乳化性和乳化稳定性的影响  75-77
    4.3.3 超高压对麦醇溶蛋白和麦谷蛋白起泡性和起泡稳定性的影响  77-78
    4.3.4 超高压对麦醇溶蛋白和麦谷蛋白表面疏水性的影响  78-79
    4.3.5 超高压对麦醇溶蛋白、麦谷蛋白溶解性的影响  79
    4.3.6 超高压对麦醇溶蛋白、麦谷蛋白氨基酸组成的影响  79-80
    4.3.7 超高压对麦醇溶蛋白、麦谷蛋白红外光谱特性的影响  80-82
    4.3.8 超高压对麦醇溶蛋白、可溶性麦谷蛋白二级结构的影响  82-84
  4.4 本章小结  84-85
  参考文献  85-86
第五章谷朊粉超高压改性机理初步研究  86-110
  5.1 引言  86
  5.2 材料与方法  86-89
    5.2.1 材料  86-87
    5.2.2 仪器设备  87-88
    5.2.3 试验方法  88-89
  5.3 结果与讨论  89-107
    5.3.1 超高压对谷朊粉、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白自由巯基/双硫键含量的影响  89-91
    5.3.2 超高压对谷朊粉、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白显微结构变化的影响  91-96
    5.3.3 超高压对谷朊粉、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白热变性温度的影响  96-100
    5.3.4 超高压改性谷朊粉、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白电泳分析  100-104
    5.3.5 超高压改性谷朊粉、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白结构变化机理模型  104-107
  5.4 本章小结  107-108
  参考文献  108-110
第六章超高压改性谷朊粉在面条加工中的应用研究  110-120
  6.1 引言  110
  6.2 材料与方法  110-112
    6.2.1 材料  110
    6.2.2 仪器设备  110-111
    6.2.3 试验方法  111-112
  6.3 结果与讨论  112-118
    6.3.1 谷朊粉添加量对面粉样品湿面筋含量的影响  112-113
    6.3.2 谷朊粉添加量对面条感官评价的影响  113-114
    6.3.3 谷朊粉添加量对面条硬度、拉断力、拉伸距离的影响  114-116
    6.3.4 谷朊粉添加量对面汤吸光度的影响  116
    6.3.5 谷朊粉添加量对面粉粉质特性的影响  116-118
  6.4 本章小结  118
  参考文献  118-120
第七章结论与展望  120-123
  7.1 研究的主要结论  120-121
  7.2 论文的创新点  121-122
  7.3 展望  122-123
攻读学位期间取得的主要研究成果  123

小麦谷朊粉超高压改性加工研究

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