小米蛋白的提取与表征及热处理对其醇溶蛋白的影响

作     者：侯超凡 

作者单位：山西农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郝利平

授予年度：2022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：小米蛋白质 提取工艺优化 热处理 功能性质 结构特性 消化特性 

摘      要：[目的]小米蛋白质含量丰富,是优质的植物蛋白质来源。目前对小米蛋白提取表征的系统研究及其蛋白质的特性研究报道较少。因此,本研究旨在优化小米蛋白的提取工艺,表征功能及结构性质并研究热处理改性对小米醇溶蛋白的影响,探究蛋白功能性质与微观结构的关系,以期为小米加工和醇溶蛋白的利用提供理论依据。[方法]采用Osborne分级提取法优化小米四种蛋白质的提取工艺并对其功能及结构进行表征,通过热处理对小米醇溶蛋白进行改性,分别研究醇溶蛋白的功能性质、结构特性及消化特性的影响。[结果](1)利用响应面设计得到清蛋白的最佳提取条件为:液料比为10.5 mL/g,浸提温度为51℃,浸提时间为2 h,提取率为0.7613%;球蛋白的最佳提取条件为:盐浓度为2.4%,浸提温度为43℃,浸提时间为2.3 h,提取率为0.5115%;醇溶蛋白的最佳提取条件为:乙醇体积分数为77%,浸提温度为41℃,浸提时间为2 h,提取率为4.7864%;谷蛋白的最佳提取条件为:碱浓度为0.05 mol/L,浸提温度为51℃,浸提时间为2.5 h,提取率为2.7602%。(2)清蛋白具有良好的SA、WA、EAI、ESI和FS等功能性质,分别达到了58.31%、5.11 g/g、13.06 m·g、85.35%和84.73%;其次为球蛋白与谷蛋白,醇溶蛋白的功能性质较差;清蛋白的游离巯基含量最高,为0.2345 mM,表面疏水性最低,醇溶蛋白与之相反游离巯基含量较低,表面疏水性较高,为257.13;扫描电镜结果显示清蛋白和球蛋白分子间发生融合与折叠,形成了簇状结构,醇溶蛋白与谷蛋白相互堆叠;SDS-PAGE显示清蛋白、球蛋白及谷蛋白亚基分布有相同条带,分子量分布广,醇溶蛋白亚基分子量较小,三个亚基带分别为α-醇溶蛋白、β-醇溶蛋白、γ-醇溶蛋白;平均粒径显示清蛋白的粒径最大,谷蛋白最小,其分别为255 nm和144 nm;三级结构中紫外光谱和荧光光谱结果显示四种蛋白具有不同的紫外吸收峰及荧光发散基团;二级结构含量显示四种蛋白的α-螺旋、β-折叠以及β-转角结构含量较高,β-反平行折叠和无规则卷曲结构含量较低。(3)热处理90℃下醇溶蛋白表现出良好的SA、WA、EAI、FC,其分别达到了43.87%、3.2 g/g、11.95 m·g、180.03%。热处理可使醇溶蛋白的结构特性发生变化,热处理90℃游离巯基含量达到最大值0.1786 mM,表面疏水性在80℃下降到最小值205.56;扫描电镜和粒径分析结果显示醇溶蛋白直径随着热处理温度的升高不断增大,在热处理100℃下粒径达到了395 nm;三级结构紫外和荧光光谱表明醇溶蛋白的最大紫外强度和荧光强度先减小后增大,在热处理80℃下降到最低;二级结构含量显示热处理后醇溶蛋白二级结构中的α-螺旋和β-反平行折叠整体增加,β-折叠和β-转角整体减少;随着热处理温度的增大,二级结构中的α-螺旋逐渐降低,β-折叠逐渐增加,热处理100℃下无规则卷曲结构显著增加。(4)通过体外模拟消化,热处理促进了醇溶蛋白的消化,热处理80℃下消化率、水解度及游离巯基含量在消化完成后分别提升了17.69%、23.99%和84.14%,多肽含量与之相反,热处理80℃下较未处理降低了61.47%;抗氧化性研究发现,热处理显著降低了醇溶蛋白的DPPH·清除率、ABTS·清除率和还原力,消化完成后,热处理100℃下较未处理组分别降低了21.6%、8.6%和19.65%。[结论]实际蛋白的提取率与响应面模型的预测值偏差较小,证明了此模型的可靠性;小米四种蛋白中清蛋白表现出良好的溶解性、持水性、乳化性及起泡性;热处理改变了小米醇溶蛋白的空间结构与二级三级结构,使得醇溶蛋白粒径增大;热处理90℃下醇溶蛋白的溶解度、持水性、乳化性、起泡性都有显著提升,提高了醇溶蛋白的消化速率,综合来看,热处理有效改善了醇溶蛋白的溶解度,改善了其功能性质。