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植酸酶辅助加工对大豆分离蛋白理化、功能特性的影响研究

王红建  
【摘要】:大豆分离蛋白(SPI)拥有良好的功能性质和较高的营养价值,广泛的被应用于食品加工生产中。然而,SPI中含有的一种抗营养因子植酸(1%~2%),会和矿物质螯合形成不溶物,使得矿物质生物利用度降低;也会与蛋白结合形成复合物,使得蛋白的消化率降低。因此,去除SPI中的植酸,将有利于SPI更加充分的发挥其功能营养性质。在制备SPI的过程中进行植酸酶辅助处理,是本研究提出的一种制备低植酸含量SPI的方法,旨在合适的阶段进行植酸酶处理降解植酸,制备低植酸的SPI,同时还能够使SPI的功能营养特性得到一定的提高和改善。本论文主要研究了在制备SPI过程中的植酸酶处理的添加阶段选择以及工艺条件的优化,同时研究植酸被降解后,对SPI的理化性质、结构、功能营养特性的影响,最后研究了植酸和SPI对体外强化矿物质可透析率的影响和相互关系,为推动功能性SPI的工业化生产和广泛应用提供了理论基础。主要研究内容如下:首先,研究了在SPI的生产过程中,对于植酸酶添加阶段的选择,同时对较优的阶段进行植酸酶酶解工艺条件优化,主要包括酶解温度、时间、加酶量、p H对植酸含量以及蛋白溶解度的影响。结果表明:在酸沉阶段进行植酸酶处理优于碱溶阶段;得到最佳的植酸酶处理工艺为:酶解温度为常温(25°C)、时间60 min、加酶量20 U/g豆粕、p H 5.0。在此条件下,植酸含量降低至0.11 mg/g,降解率达99.56%,所得SPI的溶解度也比较高(95.57%)。在此过程中,之所以不选择植酸酶最适温度(55°C),主要是因为长时间的高温和低p H会导致蛋白发生变性,严重损害分离蛋白的功能性质。因此,为了得到低植酸和较好功能性质的SPI,植酸酶处理选择在较温和(常温)的条件下进行。其次,通过在最佳酶解条件(25°C、20 U/g豆粕、p H 5.0)下酶解不同时间(5~60min)来制备不同植酸含量的SPI,来研究植酸含量的变化对SPI的理化性质、结构、功能营养特性的影响。结果显示:植酸酶处理所得SPI的灰分含量(R2=0.940)、溶解度(R2=0.983)、zeta-电位(R2=0.793)、SPI变性温度(7S,R2=0.941;11S,R2=0.977)、乳化能力指数(R2=0.983)、起泡能力(R2=0.955)、胰蛋白酶抑制剂活性(R2=0.821)、风味成分总量与植酸含量成正相关的关系。然而SPI的蛋白含量(R2=0.876)、蛋白得率(R2=0.781)、乳化稳定性指数(R2=0.953)、泡沫稳定性(R2=0.919)、凝胶硬度(R2=0.893)、蛋白表面疏水性(R2=0.954)、体外蛋白消化率(R2=0.969)、溶液粘度(15%)与植酸含量成负相关的关系。氨基酸分析表明低植酸的蛋白的氨基酸总量有所增加,与蛋白含量的增加相一致,但是各个氨基酸所占总氨基酸的比例没有显著变化,并且通过SDS-PAGE得到的电泳图上也看不到蛋白各个亚基有显著变化。通过圆二色性光谱发现低植酸SPI的二级结构发生了改变,体外模拟消化实验表明:随着植酸的降低,矿物质(锌和钙)可透析率逐渐增加,而可透析的矿物质(锌和钙)的量却有所降低。最后,研究了植酸和SPI(植酸含量0.11mg/g)对矿物质(锌和钙)可透析率的影响及相互关系。结果表明:当单独强化钙(Ca Cl2)或锌(Zn SO4·7H2O)时,植酸和SPI单独作用均对矿物质(钙、锌)的可透析率有显著抑制作用,二者共同作用时对于锌的可透析率抑制作用加强。可见此时植酸和SPI对矿物质锌的可透析率有协同抑制作用的关系;当同时强化钙(Ca Cl2)和锌(Zn SO4·7H2O)时,植酸和SPI单独作用均对矿物质锌的可透析率有抑制作用,共同作用时抑制作用加强,可见此时二者的关系为协同抑制作用。然而对于矿物质钙,共同作用时,其可透析率比植酸单独作用时高,但比SPI单独作用时低。本研究对制备低植酸、高凝胶性、高蛋白消化率和高矿物质生物利用度的SPI具有重要的理论指导和实际应用的意义。


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