芝麻渣蛋白的提取及其功能多肽的制备研究

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芝麻渣是芝麻榨油后的主要副产物,含有丰富的蛋白质。但目前,除少部分芝麻渣被用作饲料或肥料外,大部分被作为废弃物丢弃,造成环境污染和蛋白质资源的严重浪费。如果能将芝麻渣中的蛋白质提取出来,并用酶法分解得到附加值更高的蛋白多肽,进行高值化利用,不仅可以变废为宝,还可以保护环境,对于实现芝麻产业的可持续发展,具有广阔的应用前景和重要的现实意义。因此,本研究采用低共熔溶剂法(Deep eutectic solvent,DES)提取芝麻渣中的芝麻蛋白,并将芝麻蛋白通过双酶法进行复合水解,得到芝麻蛋白多肽;以蛋白多肽为基础,制备出芝麻蛋白多肽-钙螯合物与芝麻蛋白多肽面膜,考察了这两种产品的理化性质与作用,主要研究内容如下:1.以芝麻渣为原料,分别利用DES法和碱溶酸沉法从芝麻渣中提取芝麻蛋白,建立了一种由醋酸钠(CH3COONa·3H2O,SAT)和尿素形成的DES提取芝麻蛋白的方法,考察了提取温度、时间、固液比和提取次数等条件对蛋白提取率的影响,通过单因素实验得到SAT-尿素体系提取芝麻蛋白的最佳工艺条件:在温度为75℃,提取时间为180 min,固液比为1:50时,利用乙醇沉淀蛋白的条件下,提取两次,总蛋白提取率可达71.41%,所制备的芝麻蛋白纯度为89.43%。碱溶酸沉法最佳工艺条件:氢氧化钠添加量为19%,温度为70℃,时间为2 h,固液比为1:25,等电点为3.5,在此提取条件下,芝麻蛋白提取率为73.86%,蛋白质纯度达到83.375%。相比于碱溶酸沉法,DES法不仅提取的芝麻蛋白纯度高,而且DES可回收使用、无废液污染。2.选用碱性蛋白酶、胰蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶分别水解芝麻蛋白,以蛋白质水解度为指标,筛选出最佳蛋白酶组合。相比单酶水解,双酶复合法水解芝麻蛋白的效果较好,其中木瓜蛋白酶与风味蛋白酶的组合优于其它蛋白酶组合,单因素实验得到芝麻蛋白最佳水解条件:温度为50℃,p H为6.5,芝麻蛋白浓度为1%,酶与芝麻蛋白浓度比为3%,在此条件下水解6 h,水解度最高为21.09%。芝麻蛋白多肽的抗氧化能力测定发现,5 mg/m L芝麻蛋白多肽对超氧阴离子自由基、羟基自由基、DPPH自由基、ABTS+·自由基的清除率分别为49.56%、72.45%、55.20%、93.62%,分别与一定浓度谷胱甘肽的清除能力相当,并且随浓度增加,自由基清除效果越好。3.以上述芝麻蛋白多肽为基础,开发了两种芝麻蛋白多肽的深加工产品,包括芝麻蛋白多肽-钙螯合物和芝麻蛋白多肽面膜,并对产品工艺进行优化,测定了理化指标。(1)将氯化钙作为钙源,利用芝麻蛋白多肽制备芝麻多肽-钙螯合物,优化得到的最佳螯合工艺条件:多肽与Ca Cl2的质量比为5:1,温度为40℃,p H为7.0,螯合时间为20 min,在此条件下,多肽钙螯合率最高达到75%。通过对芝麻蛋白多肽和芝麻蛋白多肽-钙螯合物的傅里叶红外光谱图进行分析得到,钙与多肽的C=O处及末端的-NH2和-COO-处结合,结果表明芝麻蛋白多肽和钙成功发生了螯合。通过小鼠灌胃试验发现,与对照组(蒸馏水灌胃)相比,芝麻蛋白多肽-钙螯合物对小鼠股骨生长有促进作用,提高了骨钙含量,且效果优于葡萄糖酸钙和碳酸钙;提高了小鼠体内血钙含量、超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glut athione peroxidase,GSH-Px)活性,降低碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,AKP)、丙二醛(Malondialde-hyde,MDA)含量。(2)利用芝麻蛋白多肽作为一种外源性抗氧化剂,加入到面膜精华液中,可以有效清除自由基。优化得到面膜精华液配方为:甘油1%,尿囊素1%,羧甲基纤维素钠1%,芝麻蛋白多肽0.5%,EDTA二钠0.05%,玫瑰香精1%,超纯水89%。通过检测发现,该面膜具有抗氧化、改善皮肤衰老、保湿等作用。
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