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湿热有机酸脱酰胺改性小麦面筋蛋白及作用机理的研究

廖兰  
【摘要】:小麦面筋蛋白是小麦淀粉生产的副产品,因水溶性差,限制了其在食品工业中的应用。盐酸脱酰胺是其改性方法中较为有效的方法之一,但存在着水解程度难控制、氨基酸异构化、氯丙醇残留等难以解决的技术问题。本文采用三种有机弱酸在湿热条件下脱酰胺改性小麦面筋蛋白,寻找对小麦面筋蛋白水解度低和明显改善小麦面筋蛋白功能特性的改性条件,研究湿热条件下,有机酸脱酰胺改性小麦面筋蛋白的结构功能变化的内在规律和作用机制,并应用超声技术进一步改善改性小麦面筋蛋白的功能特性,深入探讨湿热酸脱酰胺对小麦面筋蛋白酶解敏感性和酶解产物呈味特征的影响,以及在酸奶和鱼油缓释体系的应用。 选用含不同羧基的醋酸、琥珀酸、柠檬酸,以盐酸作为参照,在121 oC脱酰胺改性小麦面筋蛋白。改性蛋白脱酰胺程度、蛋白回收率、水解程度变化表明较低浓度的有机酸,能够显著提高小麦面筋蛋白溶解性,增大其蛋白回收率,且其样品水解度均小于1%。研究得到最佳的湿热酸处理条件是湿热处理10min,酸浓度分别为:醋酸0.082 mol/L,琥珀酸0.042 mol/L,柠檬酸0.024 mol/L。SDS-PAGE、拉曼光谱、傅里叶红外光谱、氨基酸分析和功能特性分析表明:有机酸脱酰胺有效地伸展了小麦面筋蛋白的二级、三级结构,显著改善小麦面筋蛋白的功能特性,保持并提高了小麦面筋蛋白营养特性。改性蛋白的溶解性在pH3-10,特别在pH6.0时,比对照显著提高(p 0.05),等电点pI向碱性方向偏移。 通过研究改性过程中小麦面筋蛋白的静电斥力、分子表面电荷、分子内作用力、分子量分布、蛋白二级结构、热特性和分子形貌的变化趋势,系统地分析了小麦面筋蛋白湿热脱酰胺改性过程中分子聚集行为的变化规律,结果表明:改性过程中,酸脱酰胺产生的分子静电斥力和热效应产生的聚集力相互博弈,麦谷蛋白与醇溶蛋白经历了聚集、解离同时进行的过程。蛋白不断增大静电斥力可能是导致蛋白聚集体粒径、构象突变的主要原因。热处理6min左右是两种作用力的平衡点。疏水键和氢键是改性过程中前6 min湿热最主要的聚集力,6min后共价键作用(二硫键)是分子聚集体的主要作用。 通过粒度、电泳、傅里叶红外光谱、分子作用力变化分析等手段研究了小麦面筋蛋白透析前后分子结构和作用力的变化,发现透析后改性蛋白溶解性降低的原因是透析过程中,蛋白分子表面电荷减小,引发蛋白分子间的氢键作用,减小了蛋白分子和水的作用。合理的超声处理进一步增加了改性小麦面筋蛋白分子的柔韧性,暴露了包埋的疏水性基团,并使蛋白功能特性得到恢复。本研究得出超声促溶的最优工艺条件是:超声功率100 W,超声时间10 min,超声温度44 oC。在此条件下,小麦面筋蛋白氮溶指数达到77.28%。 利用胰酶,研究了有机酸和盐酸脱酰胺改性处理对小麦面筋蛋白酶解特性的影响,分析和比较了酶解产物肽分子量分布、游离氨基酸及风味的变化,研究表明有机酸脱酰胺改性提高了小麦面筋蛋白酶解敏感性,提升了小麦面筋蛋白酶解液的风味及营养价值,其酶解产物风味变化与底物脱酰胺程度有密切的关系。 研究了改性面筋蛋白在酸奶和鱼油释控体系的应用。改性小麦面筋蛋白可替代部分奶粉进行酸奶发酵,缩短了酸奶发酵时间。当替代量为3 %时,缩短8%的发酵时间,质构参数和感官评价结果良好。在鱼油缓释体系中,鱼油-小麦面筋蛋白微粒包埋率较高(为81.8%),超微结构观察显示鱼油小麦面筋蛋白微粒呈球形,囊壁较光滑致密,无裂缝和明显褶皱。包埋后鱼油具有良好的释控特性和贮存稳定性,延缓了鱼油在人体胃液中的释放,近50%鱼油进人小肠,其主要作用机理是通过氢键和疏水作用力,使鱼油填充于蛋白分子网络结构的空隙。


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