小米蛋白及其酶解物的營養(yǎng)和功能特性研究.pdf

1、小米是一種高營養(yǎng)的、非糯性的,像蕎麥、奎奴亞藜一樣的,非酸性食物。小米具有鎮(zhèn)定作用且易消化。事實(shí)上,小米被公認(rèn)為是一種低致敏性和最易消化的谷物,它是一種暖性食物,能夠在冷天或者雨季以及氣候變化時(shí)幫助人們御寒。小米適口性較好、食味略甜、堅(jiān)果風(fēng)味,且含有大量的有益營養(yǎng)素。小米中含有約15％的蛋白質(zhì),其中必需氨基酸含量豐富且組成合理,此外還含有豐富的B族維生素(煙酸、硫胺素以及核黃素等)、卵磷脂以及維生素E。小米中的礦物質(zhì)含量尤其高,富含鎂和

2、鉀元素。另外,小米中還富含植物素,其中包括能夠降膽固醇的酚酸和抗癌的肌醇六磷酸。
　　 蛋白質(zhì)作為必須氨基酸和氮的來源,是膳食結(jié)構(gòu)的重要組成成分。為了將蛋白質(zhì)用于一些食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè),對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行水解是非常必要的。蛋白質(zhì)水解酶種類和酶解條件的選擇取決于所需的終產(chǎn)物肽。產(chǎn)物肽具有在分子水平上不同于原蛋白的性質(zhì)如分子量和分子電荷性質(zhì),這些不同的性質(zhì)造成產(chǎn)物肽不同的功能特性如溶解度、苦味、乳化性和起泡性。更重要的是,除了營養(yǎng)性不同外

3、(消化性提高),酶解還能獲得具有生物活性功能的肽。本文目的在于研究小米分離蛋白及其不同種酶酶解產(chǎn)物的營養(yǎng)和功能特性。為了闡述營養(yǎng)和功能特性的關(guān)系,對(duì)所得酶解物進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,并采用多元數(shù)據(jù)分析方法對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過全面仔細(xì)的查閱和分析文獻(xiàn)資料,本文以購自無錫的乳黃小米和黃小米為原料,經(jīng)正己烷脫脂后對(duì)兩種脫脂小米粉的生物化學(xué)特性進(jìn)行了評(píng)價(jià)和對(duì)比。結(jié)果表明,黃小米比乳黃小米具有相對(duì)較高的蛋白、脂肪和水分含量,而碳水化合物和灰分含量卻低

4、于黃小米。脫脂后兩種小米的蛋白含量都有所提高,而且含有豐富的礦物質(zhì)、糖和維生素。此外,兩種小米中的不飽和脂肪酸都主要由油酸和亞油酸構(gòu)成,而飽和脂肪酸則主要由棕櫚酸和硬脂酸構(gòu)成。兩種小米的必需氨基酸含量都符合FAO/WHO/UNU推薦膳食標(biāo)準(zhǔn)。紅外光譜表明,兩種小米具有不同的峰且對(duì)應(yīng)著不同的官能團(tuán)。從以上分析結(jié)果來看,兩種小米生物化學(xué)組成上具有共性但是也存在差異。從兩種小米中分別提取了清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白四種主要蛋白組分,并分

5、別對(duì)這些蛋白組分進(jìn)行氨基酸分析、聚丙烯酰胺電泳和差示量熱掃描分析。兩種小米中醇溶蛋白是其蛋白質(zhì)的主要組分,分別在乳黃小米和黃小米中占43.5和44.4％;其次為谷蛋白,分別為39.2和39.8％;最后為清蛋白(8.5和8.6％)和球蛋白(7.4和6.3％)。兩種小米分離蛋白的組分含量在P＜0.05具有顯著性差異。乳黃小米和黃小米的分離蛋白及其各蛋白組分的必需氨基酸組成比例均衡,具有相對(duì)含量較高的谷氨酸、精氨酸和亮氨酸,而半胱氨酸和賴氨酸

6、(谷物中的第一限制性氨基酸)比較缺乏。氨基酸分析結(jié)果表明脫脂小米蛋白是一種品質(zhì)良好的營養(yǎng)源。在DSC測(cè)定結(jié)果中,球蛋白組分具有最高的熱穩(wěn)定性(Tp=81.10℃和81.82;△H=5.21,5.11 J/g),其次為分離蛋白(Tp=79.87,80.05℃和△H=0.91,0.76 J/g,清蛋白熱穩(wěn)定性最低(Tp=66.23,66.42℃和△H=0.44,0.49 J/g。聚丙烯氨酰電泳表明小米分離蛋白及其蛋白組分的分子量介于14-9

7、7kDa。本文還對(duì)小米分離蛋白和大豆分離蛋白的功能特性和物理化學(xué)特性進(jìn)行了比較,結(jié)果表明小米蛋白具有更好的體內(nèi)胰蛋白酶消化性;兩種小米分離蛋白都呈現(xiàn)典型的U型溶解度曲線;乳黃小米分離蛋白的吸水性和吸油性分別為6.0和7.0,而黃小米分離蛋白為5.0和7.0 g/g范圍;黃小米分離蛋白的容積密度(0.22 g/mL)和乳化性高于乳黃小米分離蛋白和大豆分離蛋白。黃小米分離蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性分別為137和73 mL,大豆分離蛋白為124

8、和61 mL,而乳黃小米分離蛋白為124和46mL。在此基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步研究了酶解對(duì)脫脂小米分離蛋白的功能特性的影響。采用復(fù)合蛋白酶、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶和中性蛋白酶在其最佳酶解條件下對(duì)脫脂小米分離蛋白進(jìn)行酶解制得小米蛋白酶解物,測(cè)得各酶解物的蛋白含量分別為84.74,85.88,91.84,88.92,和83.52％。酶底物濃度比為1％時(shí),小米蛋白酶解在初始階段進(jìn)行很快,表現(xiàn)在水解度增加迅速,隨后酶解減慢表現(xiàn)在水解度增

9、加緩慢。兩種小米分離蛋白及其酶解物的必需氨基酸含量都高于FAO/WHO/UNU推薦膳食標(biāo)準(zhǔn),且各種蛋白的同一氨基酸含量在P＜0.05水平上存在顯著差異。小米蛋白酶解物分子量低于200Da而小米分離蛋白則高于5000Da;分離蛋白及其酶解物的表面疏水性分別為166.05和122.75;在pH7.0時(shí),分離蛋白及其酶解物的溶解度均大于70％而低于91％,其中小米分離蛋白酶解物的溶解度(91％)稍高于其對(duì)應(yīng)的分離蛋白(81％。分離蛋白及其酶解

10、物的起泡性和泡沫穩(wěn)定性分別介于111.1-185.33 mL和137.80-185.33 mL范圍。這些數(shù)據(jù)說明酶解使得酶解產(chǎn)物具有原蛋白不同的功能特性。此外,通過SEM結(jié)果還可以看出小米分離蛋白酶解物具有比原分離蛋白更小的粒子和均勻分散性。蛋白酶解物因其較低的分子量可以作為蛋白補(bǔ)充劑應(yīng)用。但是,營養(yǎng)性和功能性兼?zhèn)涞膲A性蛋白酶酶解物卻存在苦味和鹽昧的缺點(diǎn)。大孔吸附樹脂結(jié)合不同濃度的醇洗(30,55和70％的乙醇)是一種廉價(jià)的脫苦和除鹽的

11、方法。30％乙醇能夠完全除去蛋白酶酶解物的苦昧和鹽昧,而55％乙醇處理后仍保留一定苦味。經(jīng)脫苦除鹽處理后,蛋白酶酶解物的功能特性、分子量分布和氨基酸及感官指標(biāo)都有提高。最后,本文測(cè)定了蛋白酶解物的抗氧化性和自由基清除能力。堿性蛋白酶酶解物(水解度為45.15％)經(jīng)G-25葡聚糖凝膠柱分離后,分別測(cè)定了氨基酸組成、ABTS、DPPH、抑制亞油酸、金屬離子螯合能力和還原力。在亞油酸體系中,FIV組分的抗氧化性為85.71％,與α-生育酚相近

12、(86.27％),但低于BHT(92.44％)。此外,FIV組分還在P＜0.05上表現(xiàn)出顯著高于FⅠ,FⅡ和FⅢ的ABTS、DPPH和金屬離子螯合力。氨基酸分析結(jié)果表明,具有最高抗氧化性的FⅣ組分具有最高的疏水性氨基酸含量(51.94％)和疏水性(8.62 kJ/mol氨基酸殘基)。FⅠ-Ⅳ組分的分子量介于77-1042Da之間。堿性蛋白酶酶解物分離組分有利于消化吸收,具有顯著的還原力和螯合亞鐵能力。綜合抗氧化測(cè)定結(jié)果表明脫脂小米蛋白酶