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玉米花生复合蛋白酶解产物生物活性及加工性能的研究

作　者: 周玲玲
导　师: 徐志宏
学　校: 华中农业大学
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 玉米蛋白 花生蛋白 酶解 ACE抑制活性 抗氧化活性 理化性质
分类号: TS209
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


玉米黄粉和花生粕分别是玉米提取淀粉和花生榨油后的主要副产物,蛋白质含量都很丰富、价格低廉,但前者加工性能差,后者的加工性能也不能完全满足食品加工的需要。研究表明,蛋白质经酶解后不仅可以改善其加工性能,还可以得到具有多种生理活性的肽。目前,已有大量关于这玉米蛋白和花生蛋白酶解改性的研究报道,但将两者复配后酶法制备活性肽的研究尚未见报道。本文以玉米黄粉和花生粗蛋白为原料,经提取后复配,研究了双酶分步水解复合蛋白的工艺；综合比较了三种脱盐方式对复合蛋白酶解液的脱盐效果；采用层析柱对酶解产物进行了初步分离,并研究了各组分的ACE抑制活性；对酶解产物进行超滤分离,并研究了各组分的抗氧化活性；探讨了酶解产物的加工性能。拟为玉米花生复合蛋白制备多功能的活性肽和实现其工业化提供理论依据和技术基础。主要研究内容和结果如下：1玉米花生蛋白的提取及复配的研究采用醇提酸沉法从玉米黄粉中提取玉米蛋白,产品蛋白含量90.20±0.47%,粗脂肪含量为1.82±0.11%,水分含量为5.92±0.21%,灰分含量为4.64±0.10%。采用超声微波协同法提取花生蛋白,其最佳工艺为：微波功率72W、pH值9.73、料液比1：28、提取时间500s、酸沉pH值4.5、提取2次,其蛋白质提取率为88.37±0.27%,产品蛋白含量为88.95±0.39%,粗脂肪含量为1.47±0.11%,水分含量为5.86±0.21%,灰分含量为4.75±0.10%。将玉米浓缩蛋白与花生浓缩蛋白按不同比例进行复配,分析复合蛋白氨基酸组成,结果表明：玉米浓缩蛋白与花生浓缩蛋白按3：1复配时其疏水性氨基酸含量高,是制备生理活性肽的理想原料。2复合蛋白双酶分步水解工艺的研究采用碱性蛋白酶和复合风味蛋白酶分步水解复合蛋白并进行工艺优化,探讨了酶解对复合蛋白氨基酸组成的影响。结果显示,双酶分步水解复合蛋白最佳工艺为：第一步,以水解度为指标,蛋白底物浓度5%、碱性蛋白酶添加量为6300U/g、温度55℃、pH值为9.5、酶解210min,灭酶,此条件下水解度为27.63±0.07%。第二步,以游离氨基氮为指标,取10mL上述酶解液,复合风味酶添加量900U/g、温度50℃、pH7.0、酶解3小时,灭酶,此条件下其游离氨基氮含量达1.25±0.09mg/mL。酶解反应条件温和,酶解前后复合蛋白氨基酸组成无明显变化。3复合蛋白酶解产物脱盐方法的研究分别采用MWCO100透析袋、001×7与201×7离子交换树脂和D3520大孔吸附树脂对复合蛋白酶解液进行脱盐,并对其脱盐效果进行比较。结果表明：透析法的脱盐率和氮回收率都较低；离子交换树脂法的脱盐率和氮回收都较高；D3520大孔吸附树脂的脱盐效果最好,流速为10倍柱体积·h-1,其脱盐率达88.42±0.91%,氮回收率达89.06±0.87%。复合蛋白酶解产物经D3520大孔吸附树脂脱盐后疏水性氨基酸得到了有效富集,其含量由50.8%上升至66.0%,ACE抑制率显著提高,其IC50从0.309±0.03mg/mL下降到0.257±0.02mg/mL4复合蛋白酶解产物分子量及其ACE抑制活性的研究采用凝胶色谱法探讨了玉米花生复合蛋白酶解产物的分子量,并采用Sephadex G-25对其进行了分离纯化,比较了各组分的ACE抑制活性。结果表明：玉米花生复合蛋白酶解产物的数均分子量Mn为1.12×103,重均分子量Mw为2.96x103,分布宽为2.65。玉米花生复合蛋白酶解产物经SephadexG-25柱层析主要分离出4个峰,收集这4个组分,其中组分Ⅲ的ACE抑制活性最高。5复合蛋白酶解产物抗氧化能力的研究将复合蛋白酶解液经超滤膜分离得到两个组分：组分Ⅰ(3-6kD的酶解产物)、组分Ⅱ(<3kD的酶解产物),研究了复合肽、组分Ⅰ和组分Ⅱ清除OH、O2-·、DPPH及ABTS+的能力。结果表明：复合肽及其各组分均具有抗氧化活性,且其抗氧化活性与浓度之间存在量效关系,但三者抗氧化能力均弱于Vc。组分Ⅰ清除OH、O2-·、DPPH的能力最强,复合肽次之,而组分Ⅱ最低；复合肽清除ABTS+能力明显强于组分Ⅰ和组分Ⅱ。6复合蛋白酶解产物加工性能的研究研究了复合蛋白及其酶解产物的溶解性、黏度、吸油性、起泡性和泡沫稳定性、乳化性等加工性能,探讨了酶解改性对复合蛋白加工性能的影响。结果表明：复合蛋白难溶于水,且受pH值影响较大,其NSI在等电点附近pH5-7较低,偏离此范围, NSI值上升；而复合肽易溶于水,其NSI在pH2-9范围内没有差异(P>0.05),维持在90%以上。复合蛋白的黏度与其溶解性有关,浓度超过10%,部分蛋白没有溶解,使黏度迅速上升；而复合肽易溶于水,具有高浓度低粘度的特点。复合肽的吸油性明显高于复合蛋白,两者的吸油性均随着温度升高而降低；复合肽的起泡性明显优于复合蛋白,但两者泡沫稳定性都较差；低温时复合蛋白具有良好的乳化性,但受pH影响大,而复合肽的乳化性在整个实验范围内无明显变化,维持在40%左右,高温对两者乳化稳定性均产生不利影响。总之,酶解明显地改善了复合蛋白的加工性能,使其更利于食品加工

全文目录


摘要  9-12
ABSTRACT  12-16
第一章 绪论  16-26
  1.1 生物活性肽  16-20
    1.1.1 生物活性肽的来源  16-17
    1.1.2 生物活性肽的制备  17
    1.1.3 生物活性肽的生理功能  17-20
      1.1.3.1 ACE抑制肽  17-19
      1.1.3.2 抗氧化肽  19-20
    1.1.4 生物活性肽的加工性能  20
  1.2 玉米肽  20-22
    1.2.1 玉米多肽的ACE抑制活性  21-22
    1.2.2 玉米肽的抗氧化活性  22
  1.3 花生肽  22-25
    1.3.1 花生肽的ACE抑制活性  23-24
    1.3.2 花生肽的抗氧化活性  24-25
  1.4 研究目的、意义  25
  1.5 主要研究内容  25-26
第二章 玉米蛋白与花生蛋白的提取及复配  26-38
  2.1 材料与方法  26-28
    2.1.1 实验材料与试剂  26
    2.1.2 主要仪器  26-27
    2.1.3 醇提酸沉法提取玉米蛋白  27
    2.1.4 超声微波协同法提取花生蛋白  27
    2.1.5 氨基酸组成分析  27
    2.1.6 测定方法  27-28
  2.2 结果与分析  28-37
    2.2.1 玉米蛋白成分分析  28
    2.2.2 超声微波协同提取花生蛋白单因素实验  28-32
      2.2.2.1 微波功率的影响  28-29
      2.2.2.2 pH的影响  29
      2.2.2.3 料液比的影响  29-30
      2.2.2.4 提取时间的影响  30-31
      2.2.2.5 酸沉pH值的影响  31-32
    2.2.3 花生蛋白提取工艺的优化  32-35
      2.2.3.1 因素和水平的选取  32
      2.2.3.2 回归模型的检验  32-33
      2.2.3.3 双因素交互作用分析  33-34
      2.2.3.4 提取条件的优化及验证  34
      2.2.3.5 提取次数的影响  34-35
      2.2.3.6 花生蛋白成分分析  35
    2.2.4 不同提取方法的影响  35-36
    2.2.5 氨基酸分析  36-37
  2.3 结论  37-38
第三章 玉米花生复合蛋白制备活性肽工艺的研究  38-50
  3.1 材料与方法  38-40
    3.1.1 试验材料  38
    3.1.2 主要试验仪器  38-39
    3.1.3 方法  39-40
      3.1.3.1 蛋白酶活力测定  39
      3.1.3.2 蛋白质水解度测定  39
      3.1.3.3 氨基态氮测定  39
      3.1.3.4 酶解方法  39
      3.1.3.5 氨基酸组成分析  39-40
  3.2 结果与分析  40-48
    3.2.1 酶活力的测定  40
    3.2.2 复合蛋白Alcalase酶解工艺条件的研究  40-45
      3.2.2.1 底物浓度对水解度的影响  40-41
      3.2.2.2 酶解时间对水解度的影响  41-42
      3.2.2.3 温度对水解度的影响  42
      3.2.2.4 pH值对水解度的影响  42-43
      3.2.2.5 酶添加量对水解度的影响  43-44
      3.2.2.6 Alcalase酶水解正交实验  44-45
    3.2.3 复合风味酶二次酶解工艺的研究  45-48
      3.2.3.1 酶添加量对二次酶解的影响  45
      3.2.3.2 pH对二次酶解的影响  45-46
      3.2.3.3 酶解温度对二次酶解的影响  46-47
      3.2.3.4 酶解时间对二次酶解的影响  47-48
    3.2.4 酶水解对氨基酸组成的影响  48
  3.3 结论  48-50
第四章 玉米花生复合蛋白酶解产物脱盐方法的研究  50-59
  4.1 材料与方法  50-53
    4.1.1 实验材料和试剂  50-51
    4.1.2 主要仪器  51
    4.1.3 方法  51-52
      4.1.3.1 脱盐率的测定  51
      4.1.3.2 氮回收率的测定  51-52
      4.1.3.3 氨基酸分析  52
      4.1.3.4 ACE抑制肽的测定  52
      4.1.3.5 IC_(50)值的计算  52
    4.1.4 实验方法  52-53
      4.1.4.1 透析法脱盐  52
      4.1.4.2 离子交换树脂脱盐  52
      4.1.4.3 大孔树脂脱盐  52-53
  4.2 结果与分析  53-58
    4.2.1 透析法脱盐的研究  53
    4.2.2 离子交换树脂法脱盐的研究  53-54
    4.2.3 大孔吸附树脂法脱盐的研究  54-55
    4.2.4 不同脱盐方式脱盐效果的比较  55-56
    4.2.5 氨基酸组成分析  56-57
    4.2.6 脱盐前后酶解产物ACE抑制活性的变化  57-58
  4.3 结论  58-59
第五章 复合蛋白酶解产物分子量、初步分离及各组分ACE抑制活性的研究  59-64
  5.1 材料和方法  59-61
    5.1.1 材料  59
    5.1.2 主要仪器  59-60
    5.1.3 实验方法  60-61
      5.1.3.1 复合蛋白酶解产物分子量的研究  60
      5.1.3.2 Sephadex G-25层析柱的填装  60
      5.1.3.3 复合蛋白酶解产物的分离纯化  60
      5.1.3.4 ACE抑制活性的测定  60-61
  5.2 结果与分析  61-63
    5.2.1 分子量的研究  61-62
    5.2.2 凝胶过滤色谱分析  62-63
    5.2.3 各组分的ACE抑制活性比较研究  63
  5.3 结论  63-64
第六章 复合蛋白酶解产物抗氧化活性的研究  64-73
  6.1 材料与方法  64-67
    6.1.1 实验材料和试剂  64-65
    6.1.2 主要仪器  65
    6.1.3 实验方法  65-67
      6.1.3.1 酶解液超滤  65
      6.1.3.2 羟自由基清除能力的测定  65
      6.1.3.3 超氧阴离子清除能力的测定  65-66
      6.1.3.4 DPPH·清除能力的测定  66
      6.1.3.5 ABTS~+·清除能力的测定  66
      6.1.3.6 IC_(50)值的计算  66-67
  6.2 结果与分析  67-72
    6.2.1 清除·OH能力的研究  67-68
    6.2.2 清除O_2~-能力的研究  68-69
    6.2.3 清除DPPH·能力的研究  69-70
    6.2.4 清除ABTS~+·能力的研究  70-72
  6.3 结论  72-73
第七章 玉米花生复合蛋白酶解产物加工性能的研究  73-81
  7.1 材料与方法  73-75
    7.1.1 材料  73
    7.1.2 仪器与设备  73-74
    7.1.3 实验方法  74-75
      7.1.3.1 水溶性的测定  74
      7.1.3.2 黏度的测定  74
      7.1.3.3 吸油性的测定  74-75
      7.1.3.4 起泡性及泡沫稳定性的测定  75
      7.1.3.5 乳化性和乳化稳定性的测定  75
  7.2 结果与分析  75-80
    7.2.1 溶解性  75-76
    7.2.2 黏度  76-77
    7.2.3 起泡性及泡沫稳定性  77-78
    7.2.4 吸油性  78-79
    7.2.5 乳化性  79-80
  7.3 结论  80-81
第八章 结论  81-83
参考文献  83-95
致谢  95-96
附录  96

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 食品工业 > 一般性问题 > 食品工业副产品加工与利用
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