挤压对小米蛋白结构的影响

作     者：郭莲东 

作者单位：东北农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程建军;王利

授予年度：2019年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：小米 蛋白组分 挤压 结构特性 

摘      要：小米(Setaria italica(L.)Beauv.***.germanica(Mill.)Schrad.)是一种营养价值较高的谷物,是良好的营养来源。而挤压技术通过控制混合,加热,蒸煮,剪切和成型等不同过程来实现对产品特性的改良,实现开发具有更好营养,功能和感官特性的产品。本研究对小米蛋白中四种蛋白组分的提取条件进行优化;将小米粉经过挤压处理,利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),扫描电子显微镜(SEM),差示扫描量热法(DSC),紫外光谱,荧光光谱,傅里叶红外光谱(FTIR)等对小米中四种蛋白组分进行分析。研究结果如下:(1)SEM图像显示,醇溶蛋白,清蛋白以及球蛋白分子之间连接紧密,以聚集状态存在,而谷蛋白分子连接松散,表面光滑。挤压之后的醇溶蛋白,清蛋白以及球蛋白均发生一定程度的聚集和融合,而谷蛋白发生聚集并且形状发生变化,由球形转变为类似立方体的形状,由分散分布改变为具有一定规律的顺序分布。DSC图线显示,球蛋白在72.36℃条件下发生变性,醇溶蛋白的变性温度最高,达到110.67℃,其蛋白质结构较其他三种蛋白质的结构更稳定。球蛋白的热焓值较其他三种蛋白组分更小,因此在达到变性温度后,球蛋白更易于变性。(2)从SDS-PAGE图像观察到醇溶蛋白是由低分子量亚基(11-25 kDa)构成,有三条比较明范围显的条带,分别为α-醇溶蛋白,β-醇溶蛋白,γ-醇溶蛋白,在经过挤压处理后这三条带依然存在,亚基条带数目并未发生变化;清蛋白、球蛋白和谷蛋白亚基分布较广(11-180 kDa),清蛋白的亚基条带最多,挤压后这三种蛋白组分的亚基条带明显减少。(3)傅里叶红外光谱结果显示,小米蛋白组分的二级结构中存在α-螺旋,β-折叠,β-转角,β-反平行折叠,未发现无规卷曲结构。四种蛋白组分中主要以β-折叠结构为主,其次是α-螺旋和β-转角,β-反平行折叠含量最低。挤压前后各蛋白组分的二级结构含量发生变化,四种蛋白组分中的α-螺旋结构含量增加,β-折叠含量下降,清蛋白的β-转角以及β-反平行折叠含量上升,其他三种蛋白组分的β-转角以及β-反平行折叠含量下降。紫外光谱和荧光光谱显示,挤压前后的四种蛋白组分的吸收峰和发射峰的λmax减小,发生蓝移,并且吸收和发射的强度下降,芳香族氨基酸分子的侧链逐渐内埋于蛋白质内部,其所处的环境极性逐渐降低,蛋白质的表面疏水性下降,蛋白质的空间构象发生改变。综合扫描电子显微镜得到的图像、电泳图谱中相对分子质量等分析,挤压对醇溶蛋白的二级结构影响较小,其他三种蛋白组分从亚基组成上变化较大,三级结构在经过挤压处理后发生了较大变化。(4)经测定四种蛋白组分的持水力与表面疏水性,结果发现,谷蛋白的持水力最大,其次是醇溶蛋白,球蛋白以及清蛋白,经挤压后的四种蛋白组分的持水力均下降,可能是四种蛋白组分的三级结构均遭到破坏,谷蛋白下降地程度最大,由5.92 g/g降低到1.30 g/g,可能是由于谷蛋白不仅三级结构遭到破坏,其亚基结构也遭到破坏,使其无法截留住更多的水分子。紫外和荧光光谱的结果显示挤压后四种蛋白组分疏水性指数均有所下降,与直接测定结果相同。