熱變性米渣蛋白功能改性與結(jié)構(gòu)關(guān)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(guān)物化、功能及結(jié)構(gòu)特性、以及米肽在乳液體系的應(yīng)用及糖基化改性;探討了RPI的熱變性機(jī)理及功能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系、米肽應(yīng)用在乳液體系的物理及化學(xué)穩(wěn)定性機(jī)制、以及米肽的改性機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　 對米渣蛋白(RDP)和大豆分離蛋白(SPI)的營養(yǎng)特性進(jìn)行了比較評價(jià)。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(biāo)滿足FAO/WHO推薦的嬰兒營養(yǎng)要求標(biāo)準(zhǔn),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(shí)驗(yàn)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(zhì)、表面疏水性(凰)、二硫鍵及巰基含量、熱性能和二級結(jié)構(gòu)。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(guān),同時(shí)溶解性與二硫鍵的含量關(guān)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(jié)構(gòu)的變化,生產(chǎn)大米糖漿的工業(yè)化過程導(dǎo)致了REP中以p.折疊和無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)的減少換來p一轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)的增加,使得RDP中的β-折疊結(jié)構(gòu)展開并變成了高度有序地超分子結(jié)構(gòu),因而提高了功能性質(zhì)。
　　 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(xué)、物理特性及結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)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(qiáng)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(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)(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(gòu)象,這可能與其理化和功能性質(zhì)有關(guān)。干燥方式的選擇能顯著影響RPI的理化和構(gòu)象性質(zhì),從而決定其特定的功能性質(zhì)。
　　 研究了微射流均質(zhì)改性對米渣分離蛋白(RPI)功能性質(zhì)的影響,以及其功能與二級結(jié)構(gòu)的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),微射流均質(zhì)(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(jié)構(gòu)組成方面,β折疊含量減少,β轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲含量增加(160 Mpa僅在結(jié)構(gòu)組成改變方面例外)。微射流通過對蛋白疏水性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞,從而達(dá)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(zhì)及結(jié)構(gòu)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(zhì)的含量及其穩(wěn)定性。用堿性蛋白酶制取的RDPH中蛋白質(zhì)含量及回收率更高,且其中多肽類的分子量更小;復(fù)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(nèi),蛋白溶解度均超過80%。研究結(jié)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(jìn)一步?jīng)Q定著回收的蛋白質(zhì)的功能特性和抗氧化活性,以及玻璃化轉(zhuǎn)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(zhì)。RDPH中含有89.9%的蛋白質(zhì),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(zhì))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(jié)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(fù)電荷的乳液,在Ph5時(shí)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(yīng)的影響有關(guān),具體機(jī)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(qiáng)。RDPH在乳液中的抗氧化機(jī)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(shí)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(guān)。
　　 評價(jià)了隨著反應(yīng)時(shí)間的延長,米肽-葡萄糖美拉德產(chǎn)物(MRP)的功能性質(zhì)及抗氧化活性的變化。由胰蛋白酶、中性蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶制備的米肽進(jìn)而反應(yīng)生成的MRP分別命名為MRP-T,MRP-N和MRP-F。隨著反應(yīng)的進(jìn)行,MRP-F反應(yīng)液中Ph值變化最顯著,同時(shí)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(yīng)過程中降幅明顯;FTIR和SDS-PAGE分別