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《合肥工业大学》 2012年
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小麦胚芽油超临界CO_2萃取、评价及麦胚蛋白修饰改性的研究

牛丽亚  
【摘要】:小麦胚芽是小麦籽粒的生命源泉,虽仅占小麦籽粒的1.4%-3.9%,却蕴含着丰富的营养成分,被誉为“人类天然的营养宝库”。我国小麦总产量位居世界第一,每年可以开发利用的小麦胚芽资源潜藏量高达280-420万吨。但我国对小麦胚芽资源的开发利用起步较晚,长期以来,除少量小麦胚芽用作提取制备小麦胚芽油的原料外,绝大部分被混在麸皮中用作廉价饲料,使得小麦胚芽资源一直处于优质资源低值化利用的境地。 本研究以小麦胚芽为原料,以提高小麦胚芽综合利用价值为目的,采用超临界CO_2萃取技术制取活性成分高的小麦胚芽油,并进行品质分析和生物学评价;通过糖基化反应、发酵等方法对小麦胚芽蛋白进行改性,以期为小麦胚芽蛋白改性探索新的途径。主要研究内容及结果如下: 1.采用超临界CO_2萃取小麦胚芽油,通过单因素实验和响应面实验优化,确定了最佳萃取工艺:原料含水量和粒度分别为4.37%和60-80目,萃取压力为30MPa,萃取温度为40℃,分离温度为50℃,分离压力为5MPa,萃取时间为1.7h,在该条件下小麦胚芽油提取率达到10.38%,油中VE含量为3.19mg/g。小麦胚芽油提取率和油中VE含量之间的相关性并没有达到显著水平,需根据提取目的的不同选择不同的提取工艺。 2.不同提取方式对小麦胚芽油中活性成分VE和总酚类物质含量影响较大。其中超临界CO_2萃取所得油中VE含量较高,其在不同浓度下的DPPH清除率也略高。但不同提取方式对小麦胚芽油的脂肪酸组成及分布、脱脂小麦胚芽粉的氨基酸组成等影响不大。 3.超临界CO_2萃取所得小麦胚芽油在外观、理化指标、氧化稳定性等方面都优于有机溶剂浸提所得油。油中富含多不饱和脂肪酸,达69.73%,其中亚油酸含量更是高达64.82%。Sn-2位脂肪酸分布也以不饱和脂肪酸为主,其中油酸和亚油酸含量约占80%。油品具有小麦胚芽特有的气味,采用HS-SPME-GC-MS方法从中鉴定出44种成分。油中不皂化物含量达4.16%,通过GC-MS共鉴定出了5种主要物质,其中β-谷甾醇相对含量高达60.38%。此外,超临界CO_2萃取所得脱脂小麦胚芽粉中残油量仅为0.96%,水分含量为0.47%,变性程度较低,且蛋白质含量高(34.3%),氨基酸组成平衡,必需氨基酸含量丰富。 4.小麦胚芽油的摄入不会影响大鼠的正常生长,对心、脾和肾指数无显著影响,但却能显著降低肝指数。与Control组相比,单纯高脂肪模型中,小麦胚芽油的摄入并不会显著提高血清中的总胆固醇、甘油三酯水平以及动脉硬化指数(p<0.05);但却能显著提高肝脏中总胆固醇、甘油三酯和直接高密度脂蛋白胆固醇水平(p<0.05)。两组模型中小麦胚芽油的摄入均能显著增加肝脏中还原型谷胱甘肽含量,提高过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活力,并显著降低丙二醛含量(p<0.05)。 5.采用“酶解+碱溶酸沉”技术制备小麦胚芽蛋白,蛋白质含量达到88.26%,其中清蛋白占19.5%、球蛋白占27.37%、谷蛋白占21.24%、醇溶蛋白占2.94%。小麦胚芽蛋白中必需氨基酸占总氨基酸含量的40.67%,且分布平衡,是一种理想的氨基酸组成模式。与大豆分离蛋白相比,小麦胚芽蛋白的起泡性、持油性较优,但其溶解性、乳化性及乳化稳定性、持水性较差。 6.采用糖基化反应对小麦胚芽蛋白进行改性,选择葡聚糖作为糖基供体。通过单因素实验和正交实验优化,确定了改性的最佳条件。在底物浓度为2%,蛋白:葡聚糖=1:1,pH11.0,温度110℃,时间20min时,改性效果最好,此时接枝度为12.05%,产物溶解性为85.34%。经过糖基化反应改性后,产物的等电点向低pH移动,且溶解性、乳化性及乳化稳定性均有一定程度的提高。通过荧光光谱分析发现,反应产物在激发波长347nm,发射波长422nm处有最大荧光强度,符合糖基化反应产物的荧光特征。氨基酸分析表明该反应主要发生在小麦胚芽蛋白的赖氨酸和精氨酸侧链上。反应产物蛋白结构中α-螺旋数量显著增多。由于羟基的接入,提高了分子间的空间位阻作用,产物热稳定性略有所增强。 7.采用发酵法制备小麦胚芽活性肽。以枯草芽孢杆菌为出发菌株,通过单因素实验和响应面实验优化确定了发酵制备小麦胚芽肽的最优条件:原料粒度60-80目,初始pH6.5,发酵温度31℃,发酵时间48h,接种量8%。在此条件下,发酵产物中肽含量达到8.69mg/mL。通过考察发酵过程中肽生成量与总抗氧化能力的关系,发现产物中肽生成量与抗氧化能力之间显示良好的相关性(R2=0.9911)。该方法制备的小麦胚芽肽具有一定的体外清除自由基(DPPH·、O-2和OH-)的能力,其中对DPPH清除率最高,且清除效果与肽的浓度呈正相关。通过对分子量分布研究发现,分子量在500-1000Da和180-500Da之间的肽对DPPH清除率最高。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TS225.1

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【参考文献】
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