花生球蛋白-罗勒籽胶复合凝胶的形成机理、结构性质及应用研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lsh123456lsh
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脱脂花生粕是花生榨油后的副产物,富含蛋白质,通常作为动物饲料原料,造成了优质蛋白质资源的浪费。花生蛋白中含有多种人体必需氨基酸,营养价值高,但由于花生蛋白的凝胶性能较差,从而限制了其在食品加工中的应用。本文以冷榨脱脂花生粗蛋白粉、罗勒籽为原料,采用硫酸铵沉淀法制备花生球蛋白(arachin),利用刮擦技术和乙醇沉淀法提取、纯化罗勒籽胶(basil seed gum,BSG)。通过在花生球蛋白溶液中添加少量(0.05%-1%)罗勒籽胶形成热诱导蛋白-多糖复合凝胶,探究了罗勒籽胶对花生球蛋白凝胶特性的影响及复合凝胶中的相互作用力。此外,调节花生球蛋白-罗勒籽胶复合体系的p H值,添加不同浓度的CaCl2或NaCl,研究了p H、盐离子种类及浓度对复合凝胶结构、理化性质的影响;通过分析蛋白质结构以及蛋白质和多糖分子间的相互作用力的变化,阐明影响机制。然后在最适p H条件下,向花生球蛋白-罗勒籽胶复合体系中添加适当浓度的NaCl或/和TG酶,探究了二者及其添加顺序对热诱导复合凝胶性能的改善效果。最后,利用蛋白-多糖复合凝胶体系包载维生素D3(VD3),探究VD3的稳定性、体外消化过程中的释放情况和蛋白质在消化过程中的亚基变化。首先研究了罗勒籽胶对花生球蛋白凝胶的形态、结构、理化性质的影响。结果表明,罗勒籽胶改善了花生球蛋白凝胶成型性和微观结构。花生球蛋白凝胶的凝胶强度、持水力、储能模量(G’)和耗能模量(G")值随罗勒籽胶的浓度升高而增大。实验结果表明,静电相互作用、疏水相互作用、氢键及二硫键对于维持复合凝胶结构稳定性方面具有重要作用。其次,通过改变花生球蛋白-罗勒籽胶复合体系的p H和添加不同浓度的CaCl2或NaCl,研究了p H、盐离子种类及浓度对复合凝胶结构、理化性质的影响。结果表明,p H为9时,制备得到的复合凝胶具有较稳定的结构;低浓度的盐离子显著提高了复合凝胶的G’、G"、凝胶强度、持水力和冻融稳定性。适当浓度的盐离子(10 m M)增强了复合凝胶中的静电相互作用、疏水相互作用、氢键及二硫键的强度,促进了蛋白质二级结构中的α-螺旋转变成β-折叠,使得复合凝胶的微观结构变得更加致密,而且添加NaCl的效果优于添加CaCl2。高浓度(20 m M)的盐离子则倾向于破坏复合凝胶的结构。另外研究了添加NaCl或/和TG酶及二者的添加顺序对花生球蛋白-罗勒籽胶复合凝胶结构、凝胶特性的影响。TG酶增强了花生球蛋白分子间的交联,提高了复合凝胶的凝胶性质,且改善效果优于仅添加适当浓度NaCl的复合凝胶。对于先添加NaCl后添加TG酶的复合凝胶,其凝胶强度、持水力、G’值较大,微观结构更致密,凝胶冻融稳定性较好。先添加NaCl有利于TG酶对蛋白质的交联作用。NaCl与TG酶的添加顺序还影响了复合凝胶的外观颜色。最后对花生球蛋白-罗勒籽胶复合凝胶包载VD3的应用进行了探究。先添加NaCl再添加TG酶所形成的热诱导复合凝胶对VD3具有较好的保护作用,提高了VD3在不同温度、紫外光照条件下以及在储藏期间的稳定性。体外消化结果表明,VD3经包载后,可以更多地在模拟肠液中释放。SDS-PAGE结果显示,花生球蛋白在模拟胃中消化后,主要条带依然存在,而在模拟肠中消化结束后,只有小分子量的条带存在,说明在模拟胃液中罗勒籽胶对花生球蛋白具有保护作用。蛋白质-多糖复合凝胶适合作为活性物质的递送载体。总之,本文研究表明罗勒籽胶改善了花生球蛋白凝胶的成型性及稳定性,通过改变体系的p H、盐离子种类及浓度可以调节花生球蛋白-罗勒籽胶复合凝胶的性质,适当浓度的Na+和TG酶对蛋白质的交联作用改善了复合凝胶的结构,研究结果为扩大花生球蛋白以及罗勒籽胶在食品加工中的应用提供了一些理论依据。
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