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富含谷氨酰胺小麦水解蛋白的制备及其性质的研究

何林玲  
【摘要】:小麦面筋蛋白作为小麦淀粉生产的副产品其来源丰富、价格低廉,是一种营养丰富、食用安全的植物蛋白。但由于其难以分散和溶解,使它的应用受到了很大限制,成功制备富含谷氨酰胺(Gln)的小麦水解蛋白,既克服小麦面筋蛋白难溶性的缺点,又可解决Gln不稳定的弱点。使其在食品、饲料等领域中的应用更加广泛。本课题以小麦面筋蛋白为原料,采用双酶切法对其进行定向水解,制得备富含Gln的小麦水解蛋白,并对其理化性质和生物学功能特性进行探索研究。主要研究内容及结果如下:(1)以优选出的小麦面筋蛋白为原料,采用四种蛋白酶对小麦面筋蛋白进行酶解,筛选出较佳的蛋白酶为碱性蛋白酶,并通过单因素试验确定碱性蛋白酶较佳的酶解工艺条件,即:底物浓度4%、p H8.5、温度55℃、加酶量2.5%、时间2h。在此条件下制备小麦水解蛋白,水解度21.38%,Gln含量30.1%,蛋白质得率44.23%。将碱性蛋白酶与其他蛋白酶进行复配,通过对酶解组合的筛选,找到较佳的酶解组合为碱性蛋白酶和复合蛋白酶,利用这两种酶对小麦面筋蛋白进行复合酶解,蛋白质得率明显增加,并通过Box-Behnken中心组合设计(CCD)及响应面分析(RSM)建立小麦面筋蛋白复合酶解的动力学的二次多项数学模型:Y=-42.4318+61.9082A+25.1833B+35.0451C-13.2633A2-2.4900AB-18.8733B2-1.7200AC-1.0900BC-7.2468C2,这个模型与试验结果吻合,说明其有很好的应用价值。确定小麦面筋蛋白酶解的优化工艺条件为:复合蛋白酶酶解时间为2h,碱性蛋白酶酶解时间0.5h,复合蛋白酶和碱性蛋白的添加比例(W/W)为1:2。在此条件下制备小麦水解蛋白,Gln含量为31.2%,蛋白质得率可达47.81%。(2)对小麦水解蛋白的理化性质进行测定分析,结果表明:小麦水解蛋白的三氯乙酸氮溶解指数(TCA-NSI)为83.42%;平均肽链长度为4.97;HPLC法分析小麦水解蛋白相对分子量分布情况,各个分子段都有出现,其中以小于3000Da居多,占到总肽段的1/2以上,说明通过双步酶解使小麦面筋蛋白分子量大幅降低;通过氨基酸分析仪检测小麦水解蛋白中游离氨基酸和水解氨基酸的组成,游离氨基酸相对水解氨基酸来说很少,但是组成很丰富,含有18种氨基酸,这其中包含有人体所必需的氨基酸,脯氨酸和亮氨酸含量较高,谷氨酸的含量最高,水解氨基酸中其含量达到总含量的1/3;通过扫描电镜(SEM)对小麦面筋蛋白和小麦水解蛋白的表面微观形态作了对比分析,通过酶解之后其表面结构发生了明显的变化;通过傅里叶红外光谱分(FTIR)析,制得的小麦水解蛋白肽链明显缩短,各特征官能团峰值显著,由其酰胺基最显著,证明所制得小麦水解蛋白中富含Gln。(3)采用截留分子量为3000u超滤膜对小麦面筋蛋白酶解物进行初步分离,选择的最佳操作参数为:压力为0.10MPa、料液浓度为2.0%~2.5%、温度为35℃。比较分离前后酶解物谷氨酰胺含量、氨基酸及分子质量变化情况、DPPH自由基清除率、Fe3+还原能力等抗氧化指标。结果表明:分子量小的Gln含量略高、且有显著的抗氧化活性,具有较强的应用价值。(4)采用DSS人工诱导小鼠建立结肠炎模型,结肠炎模型建成后分别灌服富含Gln小麦水解蛋白营养液,连续灌服七天后将小鼠处死。观察结肠炎造成的结肠黏膜的病理组织变化,检测结肠组织中超氧化物歧化酶(SOD)、还原型谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)等的活性,利用荧光定量PCR测定结肠组织中细胞炎症因子的表达。结果表明:小麦水解蛋白营养液减轻了由结肠炎造成的结肠黏膜的病理损伤,并伴有结肠抗氧化水平降低及髓过氧化物酶活性升高等现象。进而说明富含Gln小麦水解蛋白营养液对DSS诱导小鼠结肠损伤具有一定的保护作用。


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