植物乳杆菌发酵豆粕制备大豆蛋白及应用的研究

摘要

大豆在我国种植面积广、产量高，是重要的豆类资源，具有蛋白质含量高，氨基酸组成均衡，营养丰富等优点。其中大豆蛋白更是优质植物性蛋白质来源，因其营养价值高，不含胆固醇，具有多种功能性质等特点，而被广泛应用于食品加工中。目前，食品工业用大豆蛋白通常是以低温脱脂豆粕为原料。而低温脱脂豆粕是大豆油脂加工的副产物，在提取油脂的过程中，会造成蛋白质部分变性，导致功能性质的降低，影响其应用。植物乳杆菌在发酵脱脂豆粕过程中，微生物代谢过程及所产蛋白酶和乳酸在一定条件上会影响大豆蛋白组成、结构以及功能性质。本研究以低温脱脂豆粕为原料，经植物乳杆菌液态发酵，分别选取发酵时间为0h、3h、6h、9h、12h时的发酵豆粕乳，通过碱溶酸沉法提取大豆蛋白，以原始大豆蛋白做为对照组，采用生物化学、光谱学等方法，研究发酵过程中对大豆蛋白结构及性质的影响。并将功能性质较好的大豆蛋白应用于冰淇淋制作中。主要研究结果如下:
　　(1)利用碱溶酸沉法提取蛋白工艺优化试验，以脱脂豆粕为原料，通过单因素和响应面试验，优化碱溶pH、碱溶温度、碱溶时间、酸沉pH等工艺参数。得到最优工艺参数为碱溶pH9.28，碱溶温度为45.55℃，碱溶时间为77.70 min，酸沉pH4.5，此时大豆蛋白提取率为67.12±0.15％。
　　(2)研究植物乳杆菌在脱脂豆粕乳中生长情况。比较植物乳杆菌在MRS培养基中和脱脂豆粕乳培养基生长过程中的pH、酸度、活菌数、蛋白酶活性的变化。结果显示两种发酵液的pH、酸度、活菌数均较为理想。表明植物乳杆菌在无任何外加营养物的前提下可以在脱脂豆乳中良好生长，同时在脱脂豆粕乳中植物乳杆菌发酵过程中所产蛋白酶可以达到较高活性。
　　(3)研究植物乳杆菌在发酵脱脂豆粕过程中对大豆蛋白的降解程度。以原始大豆蛋白为对组照，经SDS-PAGE凝胶电泳结果表明，植物乳杆菌所产蛋白酶对大豆蛋白有明显降解作用，7S组分比11S组分更易被所产蛋白酶降解，经发酵后提取的大豆蛋白样品的水解度，体外消化率均随发酵时间的延长而提高，大豆蛋白中可溶性蛋白的平均分子粒径也随发酵时间的延长而降低。
　　(4)研究植物乳杆菌在发酵脱脂豆粕过程中对大豆蛋白结构的影响，以原始大豆蛋白为对照组，通过圆二色谱、荧光光谱、表面疏水性、暴露巯基、电镜观察分析发酵前后大豆蛋白样品结构改变情况。结果表明，发酵0h时提取的大豆蛋白与原始大豆蛋白比较，β-折叠含量升高，同时α-螺旋含量降低，荧光光谱中最大吸收波长发生红移，表面疏水性提高，暴露巯基含量降低，电镜观察结果显示大豆蛋白表面几乎没有变化;发酵至3h、6h、9h、12h时提取的大豆蛋白与原始大豆蛋白相比，蛋白质分子进一步展开，β-折叠含量均升高，除发酵至12h提取以外的大豆蛋白的α-螺旋含量均降低，同时疏水性基团继续暴露，导致表面疏水性均升高，暴露巯基含量均升高，电镜观察发现，随发酵时间的延长，大豆蛋白表面不再光滑，出现腐蚀性孔洞。
　　(5)研究植物乳杆菌在发酵脱脂豆粕过程中对大豆蛋白功能性质的影响，发酵0h时提取的大豆蛋白较原始大豆蛋白，乳化性、起泡性、起泡稳定性、凝胶强度、持水性显著提高(P＜0.05)，溶解性、乳化稳定性、持油性提高不显著(P＞0.05)发酵3h、6h、9h、12h时提取的大豆蛋白与原始大豆蛋白相比，溶解性、乳化性、起泡性、凝胶强度均显著提高(P＜0.05)，乳化稳定性和起泡稳定性均显著降低(P＜0.05），持水性和持油性改变不明显。
　　(6)经功能性质比较发现，脱脂豆粕发酵至9h时提取的大豆蛋白其溶解性、乳化性、起泡性均显著高于其它组(P＜0.05)，所以将其添加至冰淇淋制作中。通过单因素和正交试验优化冰淇淋配方中添加剂含量，最终选择CMC添加量0.2％，单甘脂添加量0.05％，大豆蛋白添加量3％添加至冰淇淋制作中。并与普通冰淇淋和商用大豆蛋白冰淇淋进行膨胀率、融化率和感官评价比较，结果表明添加经发酵后提取的大豆蛋白制作的冰淇淋，膨胀率升高，融化率下降，感官指标良好。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 脱脂豆粕简介

1．2 大豆蛋白简介

1．2．1 大豆蛋白结构和功能性质

1．2．2 碱溶酸沉法提取大豆蛋白

1．3 植物乳杆菌简介及在食品工业中的应用

1．4 微生物发酵豆粕的研究进展

1．5 微生物发酵对大豆蛋白结构与功能性质影响的研究

1．6 大豆蛋白在冰淇淋制作中的应用

1．7 课题研究的立题背景与意义

1．8 课题研究的主要内容

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．1．1 原料与主要试剂

2．1．2 主要仪器与设备

2．2 试验方法

2．2．1 研究技术路线图

2．2．2 脱脂豆粕质量要求检测

2．2．3 碱溶酸沉法提取大豆蛋白工艺优化

2．2．3 植物乳杆菌在脱脂豆粕乳中生长情况

2．2．4 植物乳杆菌发酵对大豆蛋白的降解作用相关指标

2．2．5 植物乳杆菌发酵对大豆蛋白结构与功能性质相关指标

2．2．6 大豆蛋白在冰淇淋制作中的相关指标

2．2．7 数据统计及分析

3 结果与讨论

3．1 脱脂豆粕质量要求检测

3．2 大豆蛋白提取条件优化试验

3．2．1 提取大豆蛋白单因素试验

3．2．2 提取大豆蛋白响应面试验

3．3 植物乳杆菌在脱脂豆粕乳中生长情况

3．3．1 在发酵过程中pH、产酸能力和活菌数的测定

3．3．2 在发酵过程中所产蛋白酶活力的测定

3．4 植物乳杆菌发酵对大豆蛋白降解作用的影响

3．4．1 发酵对大豆蛋白的水解度和体外消化率的影响

3．4．2 发酵对大豆蛋白亚基组成的影响

3．4．3 发酵对可溶性大豆蛋白粒径分布的影响

3．5 植物乳杆菌发酵对大豆蛋白结构的影响

3．5．1 发酵对大豆蛋白圆二色谱的影响

3．5．2 发酵对大豆蛋白荧光光谱的影响

3．5．3 发酵对大豆蛋白表面疏水性的影响

3．5．4 发酵对大豆蛋白暴露巯基的影响

3．5．5 发酵对大豆蛋白微观结构的影响

3．6 植物乳杆菌发酵对大豆蛋白功能性质的影响

3．6．1 大豆蛋白水解度、溶解性与其它功能性质的相关性分析

3．6．2 发酵对大豆蛋白溶解性的影晌

3．6．3 发酵对大豆蛋白乳化性和乳化稳定性的影响

3．6．4 发酵对大豆蛋白起泡性及起泡稳定性的影响

3．6．5 发酵对大豆蛋白凝胶强度的影响

3．6．6 发酵对大豆蛋白持水性及持油性的影响

3．7 发酵后提取大豆蛋白应用于冰淇淋制作

3．7．1 大豆蛋白质量要求检测

3．7．2 大豆蛋白冰淇淋配方单因素试验

3．7．3 大豆蛋白冰淇淋配方正交试验

3．7．4 大豆蛋白对冰淇淋质量评价

4 讨论

4．1 植物乳杆菌发酵对大豆蛋白结构的影响

4．2 植物乳杆菌发酵对大豆蛋白功能性质的影响

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文