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玉米蛋白的生物法水解及产物的性质研究

宋占兰  
【摘要】:玉米蛋白粉中含有50%-70%的玉米蛋白,玉米蛋白水溶性差限制了其在食品及其它行业中的应用。如果对玉米蛋白粉进行改性,可提高其溶解性及其它功能性。高底物浓度玉米蛋白粉改性所需的设备容量小,设备利用率高,能得到较好的酶解效率,同时高底物浓度玉米蛋白粉改性能提高玉米蛋白粉的使用价值和综合利用率,并为玉米活性肽的产业化应用提供理论依据和工艺参数。 本论文在课题组前期低底物浓度研究基础上,以高底物浓度玉米蛋白粉为研究对象,初探了高底物浓度玉米蛋白粉的单酶水解和双酶复合水解条件,并以纳豆杆菌为出发菌株建立了高底物浓度玉米蛋白粉的发酵工艺。 用碱性蛋白酶Alcalase、风味蛋白酶Flavourzyme和复合蛋白酶Protamex水解顺次经过碱处理、去淀粉和高温蒸煮的高底物浓度玉米蛋白粉,确定了实验范围内各酶水解的适宜条件,并采用凝胶层析法测定水解物中肽的分子量分布。Alcalase酶解高底物浓度玉米蛋白粉的适宜条件为:底物浓度13.5%(w/v),加酶量2.5%(w/w),68℃,pH8.3,反应210min。在此条件下,水解物的水解度为28.81%,可溶性蛋白含量为31.69mg/mL,抗氧化活性为547.83U/mL,蛋白转化率为36.92%,多肽分子量主要分布在894.80Da~261.33Da。 Flavourzyme酶解高底物浓度玉米蛋白粉的适宜条件为:底物浓度15%(w/v),加酶量2%(w/w),47℃,pH6.2,反应120min。在此条件下,水解物的水解度为12.59%,可溶性蛋白含量为10.64mg/mL,抗氧化活性为367.65U/mL,蛋白转换率为11.61%,多肽分子量主要分布在1228.29Da~234.11Da。 Protamex酶解高底物浓度玉米蛋白粉的适宜条件为:底物浓度13.5%(w/v),加酶量3.5%(w/w),58℃,pH6.8,反应180min。在此条件下,水解物的水解度为13.18%,可溶性蛋白含量为32.36mg/mL,抗氧化活性为244.82U/mL,蛋白转化率为21.37%,多肽分子量主要分布在914.49Da~251.71Da。 采用双酶复合水解高底物浓度玉米蛋白粉,结果表明,与单酶水解相比,可有效提高玉米蛋白粉的酶解效率,其中酶的加入顺序对水解效果有较大影响。Flavourzyme和Alcalase、Flavourzyme和Protamex、Protamex和Alcalase顺次水解玉米蛋白粉,水解物的总水解度分别为27.11%、26.95%和19.76%,可溶性蛋白含量分别为50.33mg/mL、40.32mg/mL、48.85mg/mL,抗氧化活性分别为634.35U/mL、576.79U/mL和593.21U/mL,蛋白转化率分别为56.49%、28.53%和50.89%,与单酶水解相比均有显著提高。实验结果与本课题组低底物浓度酶解相比,酶解效果相当。 以纳豆杆菌(Bacillus natto)为出发菌株,对其进行紫外诱变,采用分离平板法初筛和摇瓶培养复筛,获得了一株降解玉米蛋白能力较强的变异菌株NP-9-4。并对NP-9-4菌株浓醪发酵高底物浓度玉米蛋白粉条件进行优化,得到最适发酵条件为:pH7.0,接菌量3.33%(v/v),温度32℃,摇瓶转速200r/min,培养时间42h,在此条件下,发酵液中可溶性蛋白含量为12.84mg/mL,抗氧化活性为328.55U/mL。同时对高底物浓度玉米蛋白粉发酵液进行脱色和制粉研究,得到活性炭最佳脱色条件为:活性炭用量0.63%(w/v),温度78.85℃,时间23.55min,此时发酵液的脱色率和蛋白回收率分别为49.30%和89.18%。最佳制粉条件为:进风温度115℃,进料速率5mL/min,离心雾化器转速25000r/min,在此条件下,肽粉的可溶性蛋白回收率和含水量分别为5.28%和89.22%。


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