桑籽蛋白质可控制备替代氮源和呈味肽的研究

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桑籽脱脂后含30-50%的蛋白质,是制备替代氮源和呈味基料的理想原材料,但目前对桑籽蛋白的组成、理化特性以及应用研究较少。由此,本文通过比较超声和微波预处理脱脂桑籽,旨在提高桑籽蛋白的提取率和理化特性,利用桑籽蛋白制备培养产油微生物的氮源替代物;在单频超声基础上,利用分子扩散动力学模型描述多频逆流超声处理桑籽蛋白浸出过程,深入探究多频超声影响桑籽蛋白提取的机理与规律;构建微流控固定化离子液体—蛋白酶催化体系,提高桑籽蛋白水解率及水解物抗氧化特性,并检测酶解物的呈味特性。主要研究结果如下:(1)比较超声和微波处理对桑籽蛋白的影响,并探究脱脂桑籽蛋白水解物作为替代氮源培养微生物产油的可行性。结果表明:当超声预处理条件为底物固液比1:40、处理时间9 min、处理温度60℃、输出功率300 W时,蛋白提取率达71.22%,是空白对照组的3.7倍,是微波提取桑籽蛋白的2.2倍。此外,从桑籽蛋白的二级结构、理化特性以及水解物抗氧化活性等角度预测和评估超声和微波对桑籽蛋白的影响。结果表明:经超声处理后,桑籽蛋白的二级结构中?-螺旋占比从41.36%减少至31.61%,桑籽蛋白溶解性从25.2%提高到30.89%,DPPH自由基清除活性从35.67%提高到74.15%,处理效果均优于微波处理。因此,脱脂桑籽的预处理采用超声辅助方式。在此基础上,利用超声处理得到的脱脂桑籽蛋白水解物作为氮源培养裂殖壶菌S.limacinum sp.SR21发酵产油,发现与酵母浸膏相比,桑籽蛋白氨基酸组成与其差异不显著,裂殖壶菌油脂中DHA含量(18.24%)与酵母浸膏培养结果(17.5%)相当,说明桑籽蛋白水解物可替代酵母浸膏作为氮源培养微生物产油。(2)首次利用多频逆流超声预处理提取桑籽蛋白,筛选多频超声组合;分子扩散动力学模型模拟蛋白提取过程,利用模型预测预处理条件并与实验值比较。结果表明:采用多频处理工艺条件为:料液比1:30、超声温度为50℃、输出功率300W、超声频率组合为三频20K/52K/40K,此时蛋白提取率为86.42%,相比单频超声处理提高了26.2%,是空白对照组的4.47倍。分子扩散动力学拟合模型的R2为0.9783,说明拟合模型适用于模拟多频超声提取蛋白过程,且根据模型计算获得的处理条件预测值与真实值一致。经多频超声处理的桑籽蛋白水解物,其DPPH自由基清除活性、超氧阴离子清除活性、还原力测试和鳌合Fe2+活性均显著高于单频超声组的抗氧化活性指标。桑籽蛋白给药培养肝癌细胞Hep G2的形态、细胞周期以及细胞凋亡情况桑籽蛋白水解物说明通过阻断S期,抑制癌细胞生长,提高癌细胞凋亡率,桑籽蛋白水解物抗氧化活性较高,有作为抗癌物质的潜力。(3)成功构建微流控固定化离子液体—蛋白酶共溶剂催化水解桑籽蛋白制备多肽的新工艺。结果表明:利用光图案化固定化酶效果良好,氯化胆碱加入提高了固定化酶的催化性能和稳定性。复合蛋白酶的固定化处理和氯化胆碱的共溶剂效应使得蛋白酶的酶活提高1.8倍。采用固定化酶微反应器的水解工艺条件,确定为流速2.5?L/min、温度50℃、蛋白液稀释比1:50,此时蛋白水解率达78.33%,是未加入氯化胆碱时的2倍。加入离子液体后,复合蛋白酶的Km值降低了1.25 mg/m L,Vmax值增加了178.13U,半衰期为96 min,较未加入离子液体时增加90 min,表明离子液体提高蛋白酶的热稳定性。固定化复合蛋白酶在重复利用12次之后仍有80%的相对活性,说明微流控固定化蛋白酶和离子液体共溶剂效应可以强化桑籽蛋白水解过程。(4)采用电子舌技术检测桑籽蛋白酶解物的呈味特性,并成功从中分离筛选并鉴定甜味肽。结果显示桑籽蛋白酶解物中含有具有多种风味的呈味肽或者呈味氨基酸,桑籽蛋白酶解物的呈味特性主要以甜味为主,因选择蛋白酶的不同其甜味强度略有差异,其中复合蛋白酶因能更加充分水解桑籽蛋白,水解得到的酶解物的甜味呈味强度最高为3108.13。因此从复合蛋白酶催化桑籽蛋白酶解产物中筛选甜味肽。经超滤、凝胶色谱层析、反相色谱分离、质谱鉴定等技术分离与鉴定得到三条桑籽蛋白源甜味肽分别为FEGGSIE、KDFPEAHSQAT、GSQPAEGAK。其中,甜味氨基酸占总氨基酸比例分别为44.45%、63.64%、44.40%,而疏水性氨基酸含量极少,表现出无其他杂味。综上,本文成功利用桑籽蛋白制备出可培养裂殖壶菌产油的氮源替代物以及甜味呈味肽,探究单频超声和多频超声对提高桑籽蛋白提取率的影响差异,在固定化酶催化的基础上加入离子液体提高桑籽蛋白水解度使得更易于筛选呈味肽,为桑籽蛋白的多元高效利用提供了新的技术。
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