熱變性米渣蛋白功能改性與結構關系研究.pdf

1、本論文旨在摸索適合大米淀粉糖工業(yè)副產(chǎn)物米渣蛋白資源利用的途徑。研究了米渣分離蛋白(RPI)熱變性之后的營養(yǎng)特性、加工特性、微射流及酶法改性及相關物化、功能及結構特性、以及米肽在乳液體系的應用及糖基化改性;探討了RPI的熱變性機理及功能與結構的關系、米肽應用在乳液體系的物理及化學穩(wěn)定性機制、以及米肽的改性機制。主要研究結果如下:
　　 對米渣蛋白(RDP)和大豆分離蛋白(SPI)的營養(yǎng)特性進行了比較評價。米渣蛋白含有62.6％的蛋

2、白,并含有大量的油脂、糖水化合物及灰分。米渣分離蛋白(RPI)的變性溫度為47.4℃和97.2℃,表明了米渣在生產(chǎn)過程中已經(jīng)變性并形成了聚合物,而且穩(wěn)定性要高于大米蛋白和SPI。RDP和RPI中主要富含Glu,Pro,Arg,Asp和Leu,Lys是其限制性氨基酸。RDP和RPI中絕大多數(shù)的必需氨基酸和營養(yǎng)指標滿足FAO/WHO推薦的嬰兒營養(yǎng)要求標準,并較SPI具有更高營養(yǎng)。另外,RPI比SPI表現(xiàn)有更好的消化性,它們在4h的模擬胃腸道

3、消化實驗過程中,RPI與SPI的最終消化率為96.66%和91.41%。
　　 比較研究了長粒秈米的天然大米胚乳蛋白(REP)和米渣蛋白(RDP)的功能性質、表面疏水性(凰)、二硫鍵及巰基含量、熱性能和二級結構。研究發(fā)現(xiàn),盡管RDP是一種變性的蛋白,但它比REP具有更高的溶解性能,和相對較高的乳化性、起泡性,以及持水持油能力。乳化性與蛋白的溶解性和表面疏水性緊密相關,同時溶解性與二硫鍵的含量關聯(lián)。RDP和REP在Ho、熱性能和二

4、硫鍵含量方面的差異主要是由于蛋白結構的變化,生產(chǎn)大米糖漿的工業(yè)化過程導致了REP中以p.折疊和無規(guī)則卷曲結構的減少換來p一轉角結構的增加,使得RDP中的β-折疊結構展開并變成了高度有序地超分子結構,因而提高了功能性質。
　　 研究了不同干燥方法對米渣分離蛋白(RPI)在制備過程中的影響。RPI的制備是采用堿提酸沉的方法提取,然后冷凍干燥(FD-RPI)或噴霧干燥(SD-RPI)。干燥后的蛋白在生物化學、物理特性及結構等方面進行了

5、比較研究。相比于FD-RPI,SD-RPI從Ph5至11有較高的蛋白溶解性、乳化活性,以及更高的起泡能力(127.08±2.25%與118.83±2.71%)。但FD-RPI的平均粒度較大(2114.2±79.6 nm相比于SD-RPI的490.4±44.8 nm),并具有更強的持水持油能力(p＜0.05)和熱穩(wěn)定性。此外,FD-RPI中含有較多的β-轉角結構(43.04%相比于SD-RPI的25.81%),比SD-RPI更少的β-折疊

6、和無規(guī)卷曲,由此表明FD-RPI具有更緊湊有序的構象,這可能與其理化和功能性質有關。干燥方式的選擇能顯著影響RPI的理化和構象性質,從而決定其特定的功能性質。
　　 研究了微射流均質改性對米渣分離蛋白(RPI)功能性質的影響,以及其功能與二級結構的關系。研究發(fā)現(xiàn),微射流均質(120 Mpa)可明顯改善RPI的溶解性、表面疏水性及改變粒度分布;整體而言,微射流處理(40-160 Mpa)對RPI的乳化性影響較小,但在一定程度上增加

7、了總游離和暴露巰基含量,降低了熱穩(wěn)定性。在結構組成方面,β折疊含量減少,β轉角和無規(guī)則卷曲含量增加(160 Mpa僅在結構組成改變方面例外)。微射流通過對蛋白疏水性的結構進行破壞,從而達到提高功能性的目的。在微射流不同壓力的作用下,所造成功能性質及結構組成的不同的主要原因是由于蛋白分子聚集和展開/折疊的程度不一樣。
　　 研究了五種不同的酶對米渣蛋白酶解物(RDPH)的形成及特性的影響。采用不同種類的酶水解米渣蛋白,都被證明能夠

8、顯著提高酶解物中蛋白質的含量及其穩(wěn)定性。用堿性蛋白酶制取的RDPH中蛋白質含量及回收率更高,且其中多肽類的分子量更小;復合蛋白酶得到的RDPH顯示出具有最高的抗氧化活性,且在較寬Ph值范圍內,蛋白溶解度均超過80%。研究結果表明,蛋白酶的種類顯著的影響RDPH中的蛋白分子量和氨基酸組成,并進一步?jīng)Q定著回收的蛋白質的功能特性和抗氧化活性,以及玻璃化轉化溫度。
　　 研究發(fā)現(xiàn)米渣蛋白水解物(RDPH)具有天然抗氧化劑用于乳液型食品體

9、系的的潛質。RDPH中含有89.9%的蛋白質,934.2 mg/g的總氨基酸并有517.7 mg/g的親水性氨基酸,以及78%的分子量小于5 kDa的小分子多肽。研究了RDPH濃度和體系Ph對玉米油O/W型乳液(10、wt%脂質)的物理和氧化穩(wěn)定性的影響,含有RDPH(0-20mg/ml)的乳液由吐溫-20和RDPH共同來穩(wěn)定。結果表明,RDPH是種弱乳化劑,吐溫-20總體上提高了乳液的物理穩(wěn)定性,但不能完全阻止其絮凝。由5 mg/ml

10、的RDPH和吐溫-20乳化的這種帶負電荷的乳液,在Ph5時最穩(wěn)定,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能與蛋白分子的柔性、氨基酸組成、以及靜電排斥和空間位阻效應的影響有關,具體機制尚不清楚。RDPH能夠減少氫過氧化物的生成并抑制硫代巴比妥酸的形成,并隨著RDPH濃度的增大或是乳液Ph的增加,活性增強。RDPH在乳液中的抗氧化機制,可能是RDPH通過清除乳液中的自由基和螯合促氧金屬離子來實現(xiàn)抗氧化的目的,這與含有的具抗氧化能力的氨基酸的含量以及肽在乳液中

11、的分布有關。
　　 評價了隨著反應時間的延長,米肽-葡萄糖美拉德產(chǎn)物(MRP)的功能性質及抗氧化活性的變化。由胰蛋白酶、中性蛋白酶和風味蛋白酶制備的米肽進而反應生成的MRP分別命名為MRP-T,MRP-N和MRP-F。隨著反應的進行,MRP-F反應液中Ph值變化最顯著,同時MRP-T的褐變程度、乳化活性、以及清除DPPH自由基的抗氧化活性均顯著提高。氨基酸分析顯示,賴氨酸和精氨酸反應過程中降幅明顯;FTIR和SDS-PAGE分別