芸豆醇溶蛋白粗提物组成鉴定及电纺成膜特性研究

作     者：杨豫斐 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何述栋

授予年度：2021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] 083201[工学-食品科学] 

主      题：芸豆 醇溶蛋白 静电纺丝 成膜特性 鲜切水果保鲜 

摘      要：本论文使用多种方法对芸豆中醇溶蛋白进行了提取,并对所得醇溶蛋白粗提物的组成、结构和功能性质进行了比较;探究不同醇溶蛋白（KBP）/聚乙烯醇（PVA）比例纺丝液对静电纺膜形貌、结构、稳定性和机械性能的影响;分别对KBP进行物理和化学改性,研究改性处理对醇溶蛋白成纤维能力的影响;筛选可维持水果色泽并抑制微生物生长的保鲜剂,探究含保鲜剂静电纺膜对鲜切苹果的保鲜效果。本论文研究结果可为豆类醇溶蛋白组成和性质研究以及可食性膜构建提供重要的理论依据。1、采用乙醇直接浸提法、两步法、酶法和Osborne法分别对市售七种不同花色芸豆中醇溶性蛋白进行提取,并对两步法所提粗醇溶蛋白的组成、结构和功能性进行了初步评估。根据SDS-PAGE图谱,醇溶蛋白粗提物中存在丰富的蛋白质亚基,通过LC-MS/MS进一步鉴定了蛋白组成差异;结构分析表明,白花芸豆（LSKB）、黑花芸豆（BSKB）和红芸豆（RKB）中所提醇溶蛋白具有较强的疏水性,这可能与α-螺旋含量有关。大、小白芸豆的粗醇溶蛋白巯基含量较高,并表现出较好的保水性能,而LSKB、BSKB和RKB样品的吸油性较强。2、借助两种聚乙烯醇（PVA-217和PVA-117）的电纺成纤维能力,对具有较强疏水性的白花芸豆中KBP进行静电纺丝,探究不同共混比例电纺膜的形貌、结构、稳定性和机械性能。当PVA比例较高时,电纺膜表面可观察到均匀纤维的排布,随着KBP比例的不断提高,纤维界线逐渐模糊,电纺膜过渡为纤维-片混合形貌,最终呈现出较光滑和均匀的整体膜表面,但单纯KBP溶液无法电纺成膜;虽然PVA的存在使共混膜保持较强亲水性,但相较而言,呈现出纤维随机排布形貌膜的疏水性强于整体形貌膜。使用PVA-217的电纺膜获得较PVA-117更高的强度和良好的柔韧性,且表现出更高的水分透过率。3、分别对KBP进行超高压处理（100、200、300和400 MPa）、加热处理（60、80和100℃）、酸/碱处理（pH 2.0、7.0和12.0）和干法美拉德反应（普鲁兰多糖、β-环状糊精、壳聚糖（CS）和醋酸纤维素）,探究以上修饰方法对KBP静电纺成膜能力的影响。由测定结果知,KBP与四种糖的接枝度较低,仅为3.26±0.45%-27.86±0.56%;扫描电镜图中膜为完全纤维结构,表明超高压和美拉德反应改性可提升KBP的成纤维能力;相比于KBP未处理各组,超高压和酸/碱处理提升了电纺膜的疏水性。4、根据鲜切苹果颜色和微生物生长情况,筛选合适的保鲜剂,随后对鲜切苹果短时间浸泡（1 min）、覆盖KBP/PVA-117膜、以及覆盖KBP-CS/PVA-117膜三种保鲜方式进行比较研究。颜色测定表明,仅进行1 min的植酸、L-Cys、抗坏血酸和草酸溶液浸泡处理,即可在24 h内保持鲜切苹果的颜色;KBP/PVA-117保鲜膜使用后微观形貌改变,纤维间交联增加,纤维轮廓部分丧失;KBP-CS电纺膜水蒸气透过率较高,这可能与膜中纤维较大直径和较低密度有关。综合颜色和总菌落数测定结果,三种方法对苹果片的保鲜效果为:1 min浸泡覆盖KBP/PVA-117膜覆盖KBP-CS/PVA-117,其中,CS的溶剂乙酸可能是造成苹果片褐变的原因之一。