米渣蛋白的分离提取、改性及功能特性研究

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我国稻谷年产量1.8亿~2亿吨左右,其中大批早稻米、库存米、碎米被用作工业发酵和大米糖浆的生产原料,产生大量副产品米渣,米渣中蛋白质的含量高达40%-70%,是丰富的优质植物蛋白资源。大米蛋白生物价高、氨基酸组成平衡合理、具有低抗原性与重要保健功能,然而,米渣是高温液化后的产物,蛋白结构发生改变,溶解性等功能特性较差,限制了其在食品工业中的应用。本课题以米渣为原料,通过双酶法制备高纯度的米渣蛋白,利用米渣蛋白与葡萄糖/麦芽糊精进行美拉德反应改性,以提高米渣蛋白的功能特性。在工艺优化的基础上,对美拉德反应产物的功能特性及理化性质进行了研究,为提高米渣的综合利用奠定了一定的理论和实践基础。本文首先对米渣化学成分进行了分析,主要成分为蛋白质(60.5%)、多糖(21.6%)、粗脂肪(7.4%)、粗纤维(5.8%);在确定了脱脂、高温α-淀粉酶、纤维素酶三者结合制备高纯度米渣蛋白的双酶法工艺的基础上,通过探讨液固比、高温α-淀粉酶添加量、纤维素酶添加量、高温α-淀粉酶与纤维素酶酶解时间对米渣蛋白纯度的影响,利用正交试验得出双酶法制备米渣蛋白的最佳工艺条件为:液固比8:1,高温α-淀粉酶添加量300U/m L,纤维素酶添加量110U/g,高温α-淀粉酶酶解时间1.5h,纤维素酶酶解时间2.5h。在此条件下,制备的蛋白质纯度为93.8%,得率为88.76%。然后,以接枝度、功能特性作为蛋白质与糖美拉德反应改性效果评价的指标,比较了干法和湿法条件下对米渣蛋白与葡萄糖、麦芽糊精进行美拉德反应改性的工艺差异,研究结果表明:米渣蛋白与葡萄糖、麦芽糊精美拉德反应改性能显著提高其功能特性,其中湿法条件下米渣蛋白与葡萄糖、麦芽糊精糖基化程度更高。对不同接枝度米渣蛋白-糖复合物的功能特性进行了研究,确定了把接枝度作为蛋白质与糖美拉德反应改性效果的指标。对湿法反应中蛋白与葡萄糖/麦芽糊精质量比、pH、反应温度、反应时间对接枝度的影响进行了研究,响应面优化试验结果表明:米渣蛋白与葡萄糖糖基化最佳改性工艺条件为:葡萄糖/蛋白质量比4.31、pH10.26、反应温度73.14℃、反应时间3.13h,此时米渣蛋白-葡萄糖复合物接枝度高达43.15%;米渣蛋白与麦芽糊精糖基化最佳改性工艺条件为:麦芽糊精/蛋白质量比6.23、pH10、反应温度60.17℃、反应时间2h,此时米渣蛋白-麦芽糊精复合物接枝度为46.18%。最后,对米渣蛋白与葡萄糖/麦芽糊精美拉德反应产物的理化特性及不同pH下的功能特性进行了研究,研究结果表明,在p H2~12范围内,与米渣蛋白相比,蛋白质-糖复合物功能特性得到显著改善,pH10时,米渣蛋白-葡萄糖/麦芽糊精复合物溶解性分别提高了1.14倍、0.92倍,乳化性分别提高了2.66倍、2.18倍,乳化稳定性分别提高了1.87倍、2.31倍。氨基酸分析结果表明,与米渣蛋白相比,米渣蛋白-糖复合物的酪氨酸和精氨酸的相对含量都有明显下降。红外光谱分析结果表明,米渣蛋白-糖复合物是米渣蛋白与糖以共价键结合的。差示扫描量热分析结果表明,与米渣蛋白相比,米渣蛋白-糖复合物热变性温度并没有发生明显变化。圆二色光谱分析结果表明,米渣蛋白-糖复合物的二级结构发生了变化,β-折叠含量明显增加,β-转角含量减少,无规则卷曲含量减少。扫描电子显微镜分析结果表明,米渣蛋白-葡萄糖复合物丧失原有结构形态,呈胶状结构形态,米渣蛋白-麦芽糊精复合物丧失原有结构形态,呈片状结构形态。
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