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反胶束法萃取小麦胚芽蛋白的研究

作　者: 孙晓宏
导　师: 周惠明
学　校: 江南大学
专　业: 粮食、油脂及植物蛋白工程
关键词: 反胶束萃取小麦胚芽蛋白超声波性质二级结构
分类号: TS210.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

我国是世界上的主要产麦国之一,总产量居世界第一,每年可以开发利用的小麦胚芽潜藏量高达280～420万吨。小麦胚芽中含有丰富的蛋白质,并且营养价值很高。长期以来,小麦胚芽蛋白的提取方法主要是盐溶碱提酸沉法,这种方法需要大量酸和碱,并且排出大量含糖等营养物质以及酸碱废水,从而导致后处理困难,严重污染环境;而且提取过程中的强酸强碱环境会使蛋白质发生变性。反胶束萃取技术,具有工艺简单,节约水资源,萃取成本低,对环境无污染,萃取条件温和,产品纯度高等优点。因此,本文利用反胶束法萃取小麦胚芽蛋白,并对分离蛋白的性质及二级结构进行研究,以期为深度开发和利用小麦胚芽提供更加有效的途径,实现小麦加工业副产物的有效增值。反胶束萃取小麦胚芽蛋白包括前萃取和后萃取两个过程。前萃取工艺研究中,在单因素基础上,通过响应面分析法确定前萃最佳工艺条件:二辛基琥珀酸磺酸钠(AOT)浓度0.06mol/L﹑KCl溶液pH 8.0﹑KCl溶液浓度0.1mol/L﹑萃取时间60min﹑加入小麦胚芽粉(DWG)量0.500g﹑W0为25﹑温度36℃,在此最佳工艺条件下,小麦胚芽蛋白前萃率为34.55%;在后萃取工艺研究中,确定后萃最佳工艺条件为:KCl溶液浓度0.61mol/L﹑KCl溶液pH9.47﹑KCl溶液加入量1.0mL,小麦胚芽蛋白后萃率达到80.07%,此时,反胶束法萃取小麦胚芽蛋白得率为27.66%。采用Tween-60﹑蔗糖酯﹑卵磷脂作为助表面活性剂加入到AOT/异辛烷反胶束体系中,结果表明这三种助表面活性剂都能够不同程度的提高小麦胚芽蛋白的前萃率,提高幅度的大小为蔗糖酯﹥卵磷脂﹥Tween-60;加入醇作助溶剂也可以提高蛋白前萃率,并且长链醇效果更好,可以使蛋白前萃率达到41.14%;在已经确定的最佳前萃工艺条件基础上,利用超声波辅助反胶束法前萃取小麦胚芽蛋白,可以使小麦胚芽蛋白前萃率从34.55%提高到58.27%,确定超声波辅助反胶束法前萃取小麦胚芽蛋白的最佳工艺条件为:超声功率363W﹑超声时间24min﹑间歇模式2.4s:2s,此时,反胶束法萃取小麦胚芽蛋白得率可以达到46.66%。反胶束法所制脱脂小麦胚芽蛋白(DWGRMPI)的得率(46.66%)高于盐溶碱提酸沉法所制脱脂小麦胚芽蛋白(DWGPI)的得率(32.08%),DWGRMPI蛋白纯度(98.38%)也高于DWGPI的蛋白纯度(81.63%);对比两种分离蛋白的氨基酸组成,DWGRMPI中的赖氨酸﹑苏氨酸﹑组氨酸﹑丙氨酸﹑胱氨酸﹑精氨酸﹑甘氨酸﹑丝氨酸﹑脯氨酸的含量高于DWGPI中这几种氨基酸的含量;DSC分析表明DWGPI和DWGRMPI的变性温度分别为64.148℃和68.818℃,变性焓分别为0.724J/g和1.091J/g;与DWGPI相比,DWGRMPI的溶解性﹑吸油性﹑起泡性﹑泡沫稳定性和乳化稳定性较好,而吸水性﹑表面疏水性和乳化活性相对较小。通过Raman和CD光谱分析表明:DWGPI主要是β-折叠结构(50.1%),其次为无规卷曲结构(42.7%),只含有少量的α-螺旋(3.3%)和β-转角结构(3.9%),DWGRMPI主要是β-折叠结构(43.0%),其次是无规卷曲结构(34.2%)和α-螺旋结构(20.6%),只含有少量的β-转角结构(2.2%);FT-IR光谱分析表明:在重水作溶剂时,DWGPI和DWGRMPI的二级结构仍然都以β-折叠结构为主,但无规卷曲结构减少,而β-转角结构增加。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-16
  1.1 小麦胚芽蛋白研究进展  10-11
  1.2 反胶束萃取技术  11-15
    1.2.1 反胶束形成及物理特征  11-12
    1.2.2 反胶束技术的发展过程和应用实例  12-13
    1.2.3 反胶束萃取蛋白质的机理  13-15
  1.3 立题依据及研究内容  15-16
    1.3.1 立题依据  15
    1.3.2 主要研究内容  15-16
第二章反胶束法萃取脱脂小麦胚芽蛋白的工艺研究  16-32
  2.1 引言  16
  2.2 实验材料与方法  16-19
    2.2.1 实验材料  16-17
    2.2.2 实验方法  17-19
      2.2.2.1 脱脂小麦胚芽粉（DWGF）的制备  17
      2.2.2.2 基本化学组成分析  17
      2.2.2.3 反胶束溶液的配制  17
      2.2.2.4 反胶束中W_0 的确定  17
      2.2.2.5 反胶束法前萃取脱脂小麦胚芽蛋白（DWGP）  17-18
      2.2.2.6 反胶束法前萃取脱脂小麦胚芽蛋白响应面实验设计  18
      2.2.2.7 从前萃液中后萃脱脂小麦胚芽蛋白  18-19
      2.2.2.8 反胶束法后萃取脱脂小麦胚芽蛋白响应面实验设计  19
      2.2.2.9 脱脂小麦胚芽蛋白的精制  19
      2.2.2.10 脱脂小麦胚芽蛋白的干燥  19
    2.2.3 实验数据处理及分析  19
  2.3 实验结果与讨论  19-31
    2.3.1 脱脂小麦胚芽基本化学组成分析  19-20
    2.3.2 反胶束法前萃取脱脂小麦胚芽蛋白工艺的研究  20-25
      2.3.2.1 AOT 浓度对小麦胚芽蛋白前萃率的影响  20
      2.3.2.2 萃取时间对小麦胚芽蛋白前萃率的影响  20-21
      2.3.2.3 加入小麦胚芽粉量对小麦胚芽蛋白前萃率的影响  21-22
      2.3.2.4 温度对小麦胚芽蛋白前萃率的影响  22
      2.3.2.5 KCl 溶液浓度对小麦胚芽蛋白前萃率的影响  22-23
      2.3.2.6 KCl 溶液pH 对小麦胚芽蛋白前萃率的影响  23-24
      2.3.2.7 W_0 对小麦胚芽蛋白前萃率的影响  24-25
    2.3.3 反胶束法前萃取脱脂小麦胚芽蛋白工艺条件的优化  25-26
      2.3.3.1 实验结果及方差分析  25-26
      2.3.3.2 响应面分析及等高线图  26
    2.3.4 反胶束法后萃取脱脂小麦胚芽蛋白工艺的研究  26-29
      2.3.4.1 KCl 溶液浓度对小麦胚芽蛋白后萃率的影响  26-27
      2.3.4.2 KCl 溶液加入量对小麦胚芽蛋白后萃率的影响  27-28
      2.3.4.3 KCl 溶液pH 对小麦胚芽蛋白后萃率的影响  28-29
    2.3.5 反胶束法后萃取脱脂小麦胚芽蛋白工艺条件的优化  29-31
      2.3.5.1 实验结果及方差分析  29-30
      2.3.5.2 响应面分析及等高线图  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章提高小麦胚芽蛋白前萃率方法的研究  32-40
  3.1 引言  32
  3.2 实验材料与方法  32-34
    3.2.1 实验材料  32-33
    3.2.2 实验方法  33-34
      3.2.2.1 反胶束中加入助表面活性剂前萃取脱脂小麦胚芽蛋白的研究  33
      3.2.2.2 采用不同反胶束体系前萃取脱脂小麦胚芽蛋白的研究  33
      3.2.2.3 超声波辅助反胶束法前萃取脱脂小麦胚芽蛋白的研究  33
      3.2.2.4 小麦胚芽蛋白前萃率的计算  33
      3.2.2.5 超声波辅助反胶束法前萃取脱脂小麦胚芽蛋白响应面实验设计  33-34
    3.2.3 实验数据处理及分析  34
  3.3 实验结果与讨论  34-38
    3.3.1 加入助表面活性剂对小麦胚芽蛋白前萃率的影响  34-35
    3.3.2 不同反胶束体系对小麦胚芽蛋白前萃率的影响  35
    3.3.3 超声波辅助反胶束法前萃取脱脂小麦胚芽蛋白工艺条件的优化  35-38
      3.3.3.1 实验结果及方差分析  35-37
      3.3.3.2 响应面分析及等高线图  37-38
    3.3.4 超声波辅助反胶束法前萃取脱脂小麦胚芽蛋白机理的初步探讨  38
  3.4 本章小结  38-40
第四章碱提酸沉法和反胶束法提取小麦胚芽蛋白的性质研究  40-52
  4.1 引言  40
  4.2 实验材料与方法  40-43
    4.2.1 实验材料  40-41
    4.2.2 实验方法  41-43
      4.2.2.1 脱脂小麦胚芽蛋白样品的制备  41
      4.2.2.2 脱脂小麦胚芽蛋白得率和基本化学组成分析  41
      4.2.2.3 脱脂小麦胚芽蛋白的氨基酸组成分析  41
      4.2.2.4 脱脂小麦胚芽蛋白的热变性分析  41
      4.2.2.5 脱脂小麦胚芽蛋白溶解性的测定  41-42
      4.2.2.6 脱脂小麦胚芽蛋白表面疏水性的测定  42
      4.2.2.7 脱脂小麦胚芽蛋白吸水性和吸油性的测定  42
      4.2.2.8 脱脂小麦胚芽蛋白起泡性及起泡稳定性的测定  42
      4.2.2.9 脱脂小麦胚芽蛋白乳化活性及乳化稳定性的测定  42-43
    4.2.3 实验数据处理及分析  43
  4.3 实验结果与讨论  43-50
    4.3.1 脱脂小麦胚芽蛋白得率和基本化学组成分析  43
    4.3.2 脱脂小麦胚芽蛋白的氨基酸组成分析  43-44
    4.3.3 脱脂小麦胚芽蛋白的热变性分析  44-45
    4.3.4 脱脂小麦胚芽蛋白溶解性的测定  45-46
    4.3.5 脱脂小麦胚芽蛋白表面疏水性的测定  46-47
    4.3.6 脱脂小麦胚芽蛋白吸水性和吸油性的测定  47-48
    4.3.7 脱脂小麦胚芽蛋白起泡性及起泡稳定性的测定  48-49
    4.3.8 脱脂小麦胚芽蛋白乳化活性及乳化稳定性的测定  49-50
  4.4 本章小结  50-52
第五章碱提酸沉法和反胶束法提取小麦胚芽蛋白的结构研究  52-61
  5.1 引言  52-53
  5.2 实验材料与方法  53-54
    5.2.1 实验材料  53
    5.2.2 实验方法  53-54
      5.2.2.1 脱脂小麦胚芽蛋白激光显微 Raman 光谱分析  53
      5.2.2.2 脱脂小麦胚芽蛋白FT-IR 分析  53-54
      5.2.2.3 脱脂小麦胚芽蛋白圆二色性光谱（CD）分析  54
  5.3 实验结果与讨论  54-59
    5.3.1 脱脂小麦胚芽蛋白激光显微 Raman 光谱分析  54-56
    5.3.2 脱脂小麦胚芽蛋白FT-IR 分析  56-58
    5.3.3 脱脂小麦胚芽蛋白圆二色性光谱（CD）分析  58-59
  5.4 本章小结  59-61
论文主要结论  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-70
作者在攻读硕士学位期间发表的论文  70

反胶束法萃取小麦胚芽蛋白的研究

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