【摘 要】
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蛋白酶可用于改善蛋白的营养、功能和感官品质。在前人的研究中,已确认内源性蛋白酶可在大豆发芽和生长过程中发挥重要的生理作用,如提供生物合成的原料和提供氮源。但是,这些内源性蛋白酶在大豆加工中是否会发挥作用尚不清楚。基于蛋白酶对于蛋白质营养功能价值的提升作用,本论文首先将利用豆浆体系来考察内源性蛋白酶(内肽酶和外肽酶)的组成、水解条件和水解活性等,在此基础上,考察这些内源性蛋白酶在新型豆浆制取方面的作
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蛋白酶可用于改善蛋白的营养、功能和感官品质。在前人的研究中,已确认内源性蛋白酶可在大豆发芽和生长过程中发挥重要的生理作用,如提供生物合成的原料和提供氮源。但是,这些内源性蛋白酶在大豆加工中是否会发挥作用尚不清楚。基于蛋白酶对于蛋白质营养功能价值的提升作用,本论文首先将利用豆浆体系来考察内源性蛋白酶(内肽酶和外肽酶)的组成、水解条件和水解活性等,在此基础上,考察这些内源性蛋白酶在新型豆浆制取方面的作用和优势,并从大豆蛋白被内源性蛋白酶水解的角度评价传统酸泡大豆的营养功能性。另外,本研究室已经确认芝麻中含有活性高的内源性蛋白酶,考虑到大豆蛋白和芝麻蛋白的营养互补作用,本研究也考察了芝麻内源性蛋白酶对大豆蛋白水解的影响。主要研究内容及结果如下:首先,通过LC-MS/MS考察了豆浆体系中的内肽酶、外肽酶及蛋白酶抑制剂。共检测出29种蛋白酶和24种蛋白酶抑制剂。蛋白酶包含5种天冬氨酸内肽酶,5种丝氨酸内肽酶(包括4种枯草杆菌蛋白酶样蛋白酶),2种半胱氨酸内肽酶,1种金属蛋白酶,1种脯氨酰内肽酶,2种寡肽酶,10种氨肽酶(包括1种三肽基肽酶2)和3种羧肽酶。通过与前人研究进行对比,脯氨酰内肽酶、寡肽酶、嘌呤霉素敏感的氨肽酶、亮氨酸氨肽酶、氨肽酶M1、氨肽酶P1和溶酶体Pro-X羧肽酶还未见报道。其他蛋白酶在之前与大豆相关的研究中都已被报道过。蛋白酶抑制剂包括13种胰蛋白酶抑制剂,4种BBI,2种丝氨酸蛋白酶抑制剂-ZX,1种枯草杆菌蛋白酶抑制剂和4种半胱氨酸蛋白酶抑制剂。其中,丝氨酸蛋白酶抑制剂-ZX和枯草杆菌蛋白酶抑制剂还未见报道。另外,在豆浆体系中还检测出一种谷氨酸脱羧酶。其次,通过Tricine-SDS-PAGE、蛋白酶抑制剂实验、TCA-NSI和游离氨基酸分析等考察了大豆内源性蛋白酶的水解条件、水解活性和热稳定性。Tricine-SDS-PAGE的结果表明,豆浆体系中的天冬氨酸内肽酶在p H 2.5-p H 3.0和35℃-45°C下可明显水解β-伴球蛋白和11S球蛋白;P34 probable thiol protease(P34)在p H 5.0-p H 9.0下水解油体蛋白,并在p H 6.0-p H 7.0下表现出较佳的水解活性。游离氨基酸分析的结果表明,外肽酶在p H 4.0-p H 9.0下可发挥活性,并在p H 6.0和和45°C时发挥最大活性;谷氨酸脱羧酶在p H 5.0-p H 7.0下发挥活性,并也在p H 6.0和45°C时发挥较佳的催化活性。在p H 6.0和45°C下孵育6 h后,豆浆中的游离氨基酸和γ-氨基丁酸含量将增加1倍。TCA-NSI的结果表明,大豆内肽酶和外肽酶在p H 3.0-p H 6.0和25℃-65℃下可发挥协同水解活性,并在p H 5.0、55℃时它们的协同水解活性最大。通过LC-MS/MS检测水解肽段的结果显示,p H 5.0、55℃下,此时的水解肽段大部分来源于胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧合酶,而来源于β-伴球蛋白和11S球蛋白的肽段少。接着,本论文研究了内源性蛋白酶在大豆加工中的应用:(1)P34在豆浆除脂方面的应用。本部分进一步确认了P34对于油体蛋白的水解在p H 6.5和40℃时达到最佳条件。油体蛋白被水解后,油体的物理稳定性减弱,热处理将促使酶解后的油体发生聚合增大,易于被离心出来。结果显示,豆浆在p H 6.5和40℃下水解1 h后,再在沸水浴中加热20 min,之后在60℃下离心(3000g,15 min),可分离出豆浆中41.45%的油体;随着离心时温度的升高,分离出来的油体也越多,在90℃时可达47.37%,此时,豆浆中蛋白的保留率为97%。(2)大豆内源性蛋白酶在酸泡大豆过程中的作用。结果表明,0.8%柠檬酸溶液可浸泡出最多的蛋白成分。在25℃浸泡32 h的条件下,浸泡出的蛋白成分占大豆总蛋白的15.47%,其中,游离氨基酸含量为1768.0 mg/100 g大豆,γ-氨基丁酸含量为114.0mg/100 g大豆。由此可看出,酸泡可使大豆中的蛋白质发生生物转化,这应是酸泡大豆具有营养功能性的一个重要原因。最后,考察了芝麻内源性蛋白酶对大豆蛋白的水解作用。结果表明,芝麻内源性蛋白酶可有效水解大豆蛋白,特别是热变性大豆蛋白。在p H 4.0-p H 5.5、40℃-60℃下发挥明显的水解活性,并在p H 5.0、50℃下表现出最佳活性。在最佳条件下孵育6 h,水解物的TCA-NSI值达到了35.02%。
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