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动态高压微射流对小麦面筋蛋白性质和结构的影响

作　者: 阎乃珺
导　师: 刘国琴
学　校: 华南理工大学
专　业: 粮食、油脂及植物蛋白工程
关键词: 动态高压微射流技术小麦面筋蛋白功能性质结构流变学性质
分类号: TS211.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

将动态高压微射流技术应用于小麦面筋蛋白改性，为扩宽小麦面筋蛋白以及动态高压微射流均质技术在食品工业中的应用提供了重要的理论依据。本课题以小麦面筋蛋白为研究对象，研究不同微射流压力对水溶液和不同pH溶液中小麦面筋蛋白功能性质的影响，并通过分析微观结构和分子结构的变化探讨微射流对小麦面筋蛋白功能性质影响的机理。本论文的实验和研究结果如下：（1）研究微射流处理对水溶液中小麦面筋蛋白功能性质的影响。首先选取浓度为2%、4%和6%的小麦面筋蛋白，分别采用微射流压力为0.1MPa、40MPa、60MPa、100MPa对其进行处理，研究不同微射流压力对不同浓度的小麦面筋蛋白功能性质的影响。研究结果发现：微射流处理可以增加小麦面筋蛋白的溶解度，但微射流压力对其溶解度的影响与蛋白浓度有关，最佳浓度为4%，在此浓度下，当经过80MPa微射流处理后，溶解度达到最大值4.81±0.08mg/mL，与对照相比，增加了24%；另外，微射流对小麦面筋蛋白起泡性能和乳化性能的影响也与蛋白浓度相关，当蛋白浓度为4%时，随着压力的升高，起泡性先不变后减小，但泡沫稳定性、乳化性和乳化稳定性则随压力的升高而增大，在100MPa时达到最大，分别为100%、0.744和0.553，与对照相比分别增加13.8%、17.4%和64.6%；蛋白浓度为2%和6%时，随着压力的升高，起泡性增大，在100MPa时达到最大值136%和140%，与对照相比增加13.3%和33.3%，而泡沫稳定性、乳化性和乳化稳定性则随之减小。DSC图谱分析说明了微射流处理使得小麦面筋蛋白分子变性伸展，从而影响了小麦面筋蛋白的溶解度、起泡和乳化性能。（2）研究微射流处理对不同pH溶液中小麦面筋蛋白功能性质的影响。将小麦面筋蛋白溶解在pH=2~5的溶液中，配制成浓度为4%的小麦面筋蛋白溶液，分别采用微射流压力为0.1MPa、40MPa、60MPa、100MPa对其进行处理，研究不同微射流压力对不同pH溶液中小麦面筋蛋白功能性质的影响。结果发现：将小麦面筋蛋白溶解在pH=2~5的溶液后再进行微射流处理，不仅不能提高溶解度，反而降低了其溶解度。DSC图谱分析说明，微射流处理使pH=2的溶液中伸展变性的小麦面筋蛋白分子进一步伸展，但由于蛋白颗粒新生成的界面在热力学上不稳定，分子之间结合机会增多，发生聚集，使得蛋白溶液溶解度变小。（3）研究微射流对小麦面筋蛋白结构的影响。通过测定100MPa微射流处理前后水溶液和pH=2的溶液中小麦面筋蛋白粒径、SDS-PAGE图谱、表面疏水性、紫外吸收光谱和圆二色谱等变化表征微射流对小麦面筋蛋白结构的影响。结果发现，经过100MPa微射流处理后，水溶液和pH=2的溶液中小麦面筋蛋白粒径均比未经微射流处理的小。SDS-PAGE图谱显示，经过100MPa微射流处理后，大分子量亚基被破坏，生成更多的小分子量亚基，水溶液中的小麦面筋蛋白小分子聚集体增加，因此溶解度得到提高；而在pH=2溶液中经过微射流处理后大分子聚集体增加，溶解度减小，但并没有改变小麦面筋蛋白的亚基结构。经过100MPa微射流处理后，水溶液和pH=2的溶液中的小麦面筋蛋白分子伸展，表面疏水性指数增大。荧光光谱、紫外光谱、圆二色谱图表明，微射流处理对小麦面筋蛋白的二级、三级结构影响不大。（4）研究微射流对小麦面筋蛋白流变学性质的影响。通过测定100MPa微射流处理前后水溶液和pH=2的溶液中小麦面筋蛋白溶液粘度和湿面筋蛋白频率扫描和温度扫描的变化表征微射流对小麦面筋蛋白流变学性质的影响。结果发现，经过100MPa微射流处理后，水溶液中小麦面筋蛋白表观粘度略有增加，pH=2的溶液中正好相反；通过湿面筋蛋白频率扫描发现，经过100MPa微射流处理后，水溶液中的湿面筋蛋白弹性增加，pH=2的溶液中正好相反，这与微射流作用后小麦面筋蛋白分子聚集形成的网络结构稳定性和分子间相互作用力的增减相关。通过湿面筋蛋白温度扫描发现，在较低温度下，经过100MPa微射流处理后，水溶液中的湿面筋蛋白的储能模量和损耗模量增加，pH=2的溶液中正好相反；较高温度下变化情况与较低温度下相反，这可能是因为微射流作用引起的聚集是不稳定的。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-24
  1.1 引言  12-13
  1.2 小麦面筋蛋白的组成和结构  13-16
  1.3 小麦面筋蛋白的功能性质  16-18
    1.3.1 溶解性  16
    1.3.2 起泡性  16-17
    1.3.3 乳化性  17
    1.3.4 黏弹延伸性  17
    1.3.5 热凝固性  17
    1.3.6 薄膜成型性  17-18
    1.3.7 凝胶性  18
  1.4 小麦面筋蛋白的应用  18-19
    1.4.1 食品工业  18
    1.4.2 非食品工业  18-19
  1.5 小麦面筋蛋白的改性  19-20
    1.5.1 物理改性  19
    1.5.2 化学改性  19
    1.5.3 生物改性  19-20
  1.6 动态高压微射流技术  20-22
    1.6.1 简介  20
    1.6.2 原理及作用机制  20-21
    1.6.3 应用  21-22
  1.7 本课题的研究意义及研究内容  22-24
    1.7.1 研究意义  22
    1.7.2 研究内容  22-24
第二章微射流对小麦面筋蛋白功能性质的影响  24-31
  2.1 引言  24
  2.2 实验材料与方法  24-26
    2.2.1 实验材料  24
    2.2.2 主要试剂  24
    2.2.3 主要仪器与设备  24-25
    2.2.4 实验方法  25-26
  2.3 结果与讨论  26-30
    2.3.1 小麦面粉及面筋蛋白基本成分分析  26-27
    2.3.2 DHPM 对小麦面筋蛋白溶解性的影响  27-28
    2.3.3 DHPM 对小麦面筋蛋白起泡性的影响  28-29
    2.3.4 DHPM 对小麦面筋蛋白乳化性的影响  29
    2.3.5 DHPM 处理后小麦面筋蛋白的热学特性研究  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章微射流对不同 PH 溶液中小麦面筋蛋白功能性质的影响  31-38
  3.1 引言  31
  3.2 实验材料与方法  31-33
    3.2.1 实验材料  31
    3.2.2 主要试剂  31
    3.2.3 主要仪器与设备  31-32
    3.2.4 实验方法  32-33
  3.3 结果与讨论  33-36
    3.3.1 DHPM 对小麦面筋蛋白溶解性的影响  33-34
    3.3.2 DHPM 对小麦面筋蛋白起泡性的影响  34-35
    3.3.3 DHPM 对小麦面筋蛋白乳化性的影响  35-36
    3.3.4 DHPM 处理后小麦面筋蛋白的热学特性研究  36
  3.4 本章小结  36-38
第四章微射流对小麦面筋蛋白结构的影响  38-49
  4.1 引言  38
  4.2 实验材料与方法  38-41
    4.2.1 实验材料  38
    4.2.2 主要试剂  38-39
    4.2.3 主要仪器与设备  39-40
    4.2.4 实验方法  40-41
  4.3 结果与讨论  41-47
    4.3.1 粒径分布  41-42
    4.3.2 DHPM 处理对小麦面筋蛋白分子的影响  42-43
    4.3.3 表面疏水性  43-44
    4.3.4 荧光光谱分析  44-45
    4.3.5 紫外吸收光谱分析  45-46
    4.3.6 圆二色谱分析  46-47
  4.4 本章小结  47-49
第五章微射流对小麦面筋蛋白流变学特性的影响  49-58
  5.1 引言  49
  5.2 实验材料与方法  49-51
    5.2.1 实验材料  49
    5.2.2 主要试剂  49
    5.2.3 主要仪器与设备  49-50
    5.2.4 实验方法  50-51
  5.3 结果与讨论  51-57
    5.3.1 蛋白样品溶液黏度的测定  51-52
    5.3.2 频率扫描  52-55
    5.3.3 温度扫描  55-57
  5.4 本章小结  57-58
结论与展望  58-60
参考文献  60-69
攻读硕士学位期间取得的研究成果  69-70
致谢  70-71
附件  71

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