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脱脂豆粕残余脂质对大豆蛋白分级分离及其结构与功能的影响

邓克权  
【摘要】:大豆蛋白主要由大豆球蛋白和p-伴球蛋白,即11S和7S两个主要组分构成,分别占蛋白总含量的40%与30%左右。大豆蛋白的功能性质也主要是由大豆球蛋白与β-伴球蛋白决定,分级分离11S和7S组分有助于我们更好地理解其各组分在功能性质中所发挥的作用,评价其对营养及结构的影响,为新产品的研发奠定理论基础。 有关大豆球蛋白和β-伴球蛋白分离纯化方面的工作已有较多的文献报道,但大多直接以低温脱脂豆粕为原料浸提提取。迄今为止,鲜有以低残余脂质豆粕(LRLSF)为原料分级分离大豆蛋白的报道。本论文重点探讨大豆球蛋白和β-伴球蛋白的制备及氧化对大豆蛋白结构及功能性质的影响。 单因素试验以低残余脂质豆粕为原料,探讨了大豆β-伴球蛋白(7S)分级分离过程中提取条件如还原剂、冷沉时间和pH对蛋白得率及纯度的影响。结果表明,与亚硫酸氢钠(SBS)或二硫苏糖醇(DTT)相比,在浸提液中添加p-巯基乙醇(ME),大豆p-伴球蛋白(7S)的得率与纯度均最高。在蛋白提取液的冷沉阶段,随着冷沉时间的延长,后续分离所得7S组分的得率持续降低,而纯度逐渐提高,当冷沉时间超过12h以后,7S纯度增速放缓,此时在P0.05水平上,巯基与二硫键总量并无明显差异。在7S组分酸沉阶段,采用pH4.70酸沉时7S组分的得率与纯度均最佳。在单因素试验基础上,通过响应面分析确定了7S组分提取的最佳工艺条件为:巯基乙醇浓度9.5mmol/L,冷沉时间12h,酸沉pH4.86。与传统蛋白制取相比,新工艺制取7S蛋白的得率增加了23.86%,纯度提高了8.64%。 在分级分离7S组分的同时,以低残余脂质豆粕为原料,探讨了大豆球蛋白(11S)分级分离过程中pH、还原剂和冷沉时间等提取条件对蛋白得率及纯度的影响。试验表明,将浸提液pH由6.2调至6.6时,大豆球蛋白的得率降低了16.7%,而纯度提高了4.60%。随着浸提pH的提高,蛋白质的巯基与二硫键含量增加。与二硫苏糖醇(DTT)或β-巯基乙醇(ME)相比,在pH6.4的浸提液中添加亚硫酸氢钠(SBS),大豆球蛋白的得率最高。上述三种还原剂中,使用DTT时的11S组分得率与纯度最低。在蛋白沉淀阶段,当冷沉时间为10h时,蛋白的得率与纯度最佳,此时巯基与二硫键总量并无显著差异(P0.05)。随着浸提时间的延长,部分巯基发生氧化形成二硫键,大豆球蛋白游离巯基含量降低。在单因素试验基础上,通过响应面分析确定了11S组分提取的最佳工艺条件为:SBS浓度8.89mmol/L,冷沉时间10h,pH6.32。与传统蛋白制取相比,新工艺制取11S蛋白的得率增加了28.48%,纯度提高了5.58%。 在优化制备大豆p-伴球蛋白(7S)与大豆球蛋白(11S)工艺条件的基础上,分别以低氧化程度脱脂豆粕即低残余脂质豆粕、低温脱脂豆粕及高氧化程度脱脂豆粕为原料,研究大豆蛋白分级分离过程中脂质氧化与蛋白的相互作用对大豆p-伴球蛋白和大豆球蛋白结构特征、氧化程度以及聚集形态的影响。结果表明:(1)氧化使得β-大豆伴球蛋白和大豆球蛋白羰基值上升,游离巯基、总巯基含量和α-螺旋含量下降。在同等氧化条件下,p-大豆伴球蛋白更易于发生氧化。(2)氧化使得p-大豆伴球蛋白和大豆球蛋白表面疏水性下降,内源荧光强度下降并且λmax发生蓝移,说明蛋白质氧化使得p-大豆伴球蛋白和大豆球蛋白结构发生了变化。在同等氧化条件下,p-大豆伴球蛋白更易于发生氧化,β-大豆伴球蛋白易于发生氧化主要原因可能在于p-大豆伴球蛋白含有较多的脂肪族氨基酸残基侧链基团。(3)氧化使得p-大豆伴球蛋白和大豆球蛋白形成可溶性氧化聚集体,并且在同等氧化应激条件下,氧化β-大豆伴球蛋白聚集程度更高。此外,氧化还使得p-大豆伴球蛋白肽链断裂,使得大豆球蛋白分子解离。 在结构表征的基础上,进一步研究了蛋白质氧化对大豆p-伴球蛋白和大豆球蛋白溶解性、持水性、吸油性、乳化性、起泡性和凝胶性等功能性质的影响,结果表明:(1)氧化使得p-大豆伴球蛋白和大豆球蛋白溶解性下降,在相同氧化条件下,p·大豆伴球蛋白溶解度下降幅度较大。(2)p-大豆伴球蛋白和大豆球蛋白持水性和吸油性随着蛋白质氧化程度的增大而减小,p-大豆伴球蛋白持水性和吸油性下降幅度较大。(3)氧化使得β-大豆伴球蛋白和大豆球蛋白乳化性、乳化稳定性、起泡性、泡沫稳定性、凝胶硬度以及凝胶强度下降,相比大豆球蛋白,p-大豆伴球蛋白功能特性下降幅度较大。(4)在凝胶形成过程中,蛋白质氧化使得p-大豆伴球蛋白和大豆球蛋白在升温阶段具有较高的初始G.,而在保温和降温阶段,氧化p-大豆伴球蛋白和大豆球蛋白的G'值随着蛋白质氧化程度的增加而减小。β-大豆伴球蛋白和大豆球蛋白凝胶频率扫描图中G'和G"的间距随着蛋白质氧化程度的增大而减小,表明蛋白质氧化使得大豆β-伴球蛋白和大豆球蛋白凝胶强度下降。在相同氧化条件下,氧化对大豆β-伴球蛋白流变性质影响幅度大于大豆球蛋白。 基于以上实验结果,可以明确的是,原料残余脂质的不同氧化程度将影响终产品7S、11S蛋白的结构和功能性质,而低残余脂质的低变性脱脂豆粕可制备优质的7S、11S蛋白。


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