脂肪酶诱导的脂质氧化对藜麦粉品质劣变的影响机制研究

作     者：把亚波 

作者单位：成都大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡一晨

授予年度：2024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：藜麦 贮藏特性 脂质氧化 蛋白氧化 脂肪酶 脂质组学 

摘      要：粮食贮藏过程中容易发生品质劣变,严重影响其食品安全和营养价值。因此保障粮食质量并探明其品质劣变机制至关重要。特色杂粮藜麦因其丰富的营养成分和均衡的氨基酸组成,被联合国粮食及农业组织（FAO）认为是一种全营养食品。近年来,其产量大幅增加,作为原料生产无麸质食品以调整饮食结构和均衡膳食方面也备受关注。但由于其高脂肪和蛋白含量,在贮藏期间容易受到外界环境因素与内部代谢作用的影响而发生脂质氧化酸败,同时脂质氧化产生的初/次级代谢产物又会攻击蛋白质,诱导其结构和功能发生变化。这不仅影响了藜麦的营养和功能特性并造成一定经济损失,同时限制了藜麦的深加工利用。因此迫切需要了解藜麦粉贮藏期间的脂质代谢途径,脂质与蛋白质的氧化规律及其相互作用,阐明其氧化劣变的综合反应机理,为确定藜麦及其相关产品的货架期提供理论依据。 不同贮藏条件下藜麦粉的脂质氧化规律及脂质代谢研究。研究了新鲜藜麦粉在低温低湿（LL）、常温常湿（NN）和高温高湿（HH）条件下贮藏120天的脂质氧化规律,并使用UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS/MS连续监测藜麦粉贮藏期间的脂质组成变化。结果表明,随着贮藏温度和湿度的增加及贮藏时间的延长,藜麦粉的脂肪酶活性、脂肪酸值、过氧化值及丙二醛含量增加,对比发现LL条件可延缓藜麦粉的脂质水解与氧化进程。此外,通过脂质组学技术我们共鉴定出14个亚类229种脂质,其中包括90种明显不同的脂质。PCA和PLS-DA也表明,HH条件下的藜麦粉脂质随贮藏时间的延长发生明显变化,且其中TG和DG类脂质最易被氧化,可作为区分新鲜藜麦粉和氧化藜麦粉的依据。为了探索这些变化的机理,我们还确定了藜麦粉贮藏过程涉及的十二条重要的脂质代谢途径,并结合相关性分析发现脂肪酶活性在藜麦粉脂质代谢中起关键作用,为藜麦粉贮藏稳定性的调控提供思路。 不同贮藏条件下藜麦粉的蛋白氧化规律研究。脂质氧化过程中产生的氧化产物及过氧化自由基可能诱导藜麦蛋白发生氧化。因此,对藜麦粉在LL、NN和HH条件贮藏120天的蛋白质品质变化进行研究。结果表明,贮藏过程中藜麦蛋白的羰基含量均上升,巯基含量均下降,且随着贮藏温度和湿度的升高,氧化程度加剧。在结构特性方面,我们发现不同贮藏条件下藜麦蛋白表面疏水性降低,内源荧光光谱的最大荧光吸收强度下降,傅里叶红外吸收光谱中β-折叠含量减少,β-转角含量增加,说明贮藏过程中藜麦蛋白的氧化造成了分子聚集,疏水基团被包埋,结构变得无序。随着贮藏温度和湿度的升高,以上变化趋势愈加明显。同时,不同贮藏条件下藜麦蛋白的溶解度、乳化性及乳化稳定性、起泡性及泡沫稳定性均呈下降趋势,且HH条件下藜麦蛋白功能特性变化更显著。同时我们通过相关性分析发现藜麦粉贮藏过程中脂质氧化与蛋白质氧化之间存在一定相关性,说明藜麦粉在贮藏过程中其脂类物质在脂肪酶的作用下发生水解及进一步的氧化,且该过程产生的初/次级产物可能作用于藜麦蛋白,引起藜麦蛋白发生氧化。因此,我们推测藜麦粉预处理过程中酶的失活将有助于提高其贮藏稳定性。 微波稳态化处理后藜麦粉的脂质及蛋白氧化规律研究。为了确定脂肪酶活性在藜麦粉氧化劣变过程中的关键作用,我们通过微波稳态化处理藜麦粉,然后将其与新鲜藜麦粉一同置于HH条件下进行为期120天的加速贮藏,对贮藏过程中的脂肪酶活性、脂质水解与氧化情况、蛋白氧化程度、结构和功能特性进行测定。贮藏至120天时,未处理组藜麦粉脂肪酸值约为微波处理组的2倍,丙二醛含量约为微波稳定化处理组的1.6倍,未处理组和微波稳定化处理组的过氧化值分别约为初始值的6.5倍和3.7倍。此外微波处理组其蛋白氧化程度较无处理组明显减缓,未处理组藜麦蛋白羰基含量自贮藏30天开始显著增加,而微波稳定化处理后藜麦蛋白羰基含量自60天才开始显著增加;蛋白质巯基与二硫键的降低速率较无处理组缓慢,粒径分布更均匀,贮藏至120天时内源荧光光谱的最大吸收光强度较初始值仅降低76,表面疏水性较初始值仅降低1538,二级结构的变化也与对照组有显著区别。与此同时,经过120天的贮藏,微波处理前后藜麦蛋白溶解度分别较初始值降低了11.84%和6.6%;其乳化性分别降低至55.41 m/g和73.08 m/g,乳化稳定性分别降低至14.54%和15.25%;起泡性及起泡稳定性的下降速率也较无处理组缓慢。通过对比发现,微波处理在一定程度上钝化了脂肪酶活性,抑制了脂质的水解与氧化,进一步延缓了藜麦粉贮藏过程中脂质氧化诱导的蛋白质氧化,也进一步阐明了藜麦粉贮藏过程中脂质代谢关键酶脂肪酶的作用。