改性对大豆分离蛋白组分凝胶稳定性影响的研究

摘要

大豆分离蛋白(Soy Protein Isolate, SPI)具有丰富的营养价值和重要的功能性质,在食品工业中应用广泛。而在所有的功能性质当中,凝胶性能是大豆分离蛋白在食品工业中应用非常广泛,也是非常重要的性能之一,它不仅可用来形成固态粘弹性凝胶,而且还能增稠,提高吸水性和颗粒粘结作用,改善乳状液泡沫的稳定性等。但大豆分离蛋白在贮藏、运输尤其是海洋运输时凝胶稳定性较差,给企业带来巨大损失。因此,生产出凝胶稳定性好的大豆分离蛋白是企业亟待解决的问题。大豆分离蛋白中的7S和11S是对凝胶性产生影响的两种球蛋白。
　　本试验分别研究了氯化镁、氯化钠、壳聚糖、黄原胶、木糖和三聚磷酸钠对7S、11S蛋白凝胶性质的影响。其中对7S的凝胶强度影响顺序为:0.2％三聚磷酸钠＞3％木糖＞0.2％壳聚糖＞0.02％氯化镁＞0.05％氯化钠＞0.15％黄原胶;对11S凝胶强度影响的顺序为:4.5％木糖＞0.3％三聚磷酸钠＞0.2％壳聚糖＞0.02％氯化镁＞0.05％氯化钠＞0.15％黄原胶。根据不同改性对7S、11S凝胶性影响的研究结果,选取糖基化和磷酸化分别对这两种蛋白进行工艺优化。在糖基化改性试验中,利用响应面分析法优化出7S的反应条件为:糖添加量3％,反应时间40min,反应温度70℃。获得的糖基化7S的凝胶强度为139.93g/cm2,是未改性7S的2.23倍,糖基化程度为20.36％。11S的反应条件为:糖添加量4％,反应时间50min,反应温度80℃。糖基化11S的凝胶强度达到234.52g/cm2,是未改性11S的2.8倍,糖基化程度为23.82％。在磷酸化改性试验中,利用响应面分析法优化出7S的反应条件:STP用量0.3％,加热时间4h,加热温度35℃,磷酸化7S的凝胶强度为113.67g/cm2,是未改性的1.81倍,其磷酸化程度为19.32mg/g。11S的反应条件:STP用量0.4％,加热时间4h,加热温度40℃。得出的磷酸化11S的凝胶强度213.93g/cm2,是未改性的2.54倍,其磷酸化程度为28.05mg/g。在试验选取的两种改性方法中,糖基化改性蛋白的凝胶强度大于磷酸化改性的样品。两种改性处理的蛋白表现出了不同的凝胶网络结构。DSC分析结果表明,糖基化改性降低了蛋白的热焓值,能提高蛋白的热稳定性。选择糖基化改性的7S、11S进行不同比例的配比,随着混合蛋白中11S含量的增加,蛋白的凝胶硬度逐渐增大,在11S占90％时获得最大硬度,将此大豆分离蛋白记为7S/11S配比SPI。对糖基化7S、11S和7S/11S配比SPI进行6个月的贮藏实验,测定了贮藏过程中蛋白的氮溶解指数(NSI)、凝胶强度、蛋白中巯基和二硫键的含量以及表面疏水性的变化。将糖基化处理的7S、11S分离蛋白与未经处理的蛋白进行比较,发现糖基化能良好地抑制不利于凝胶形成的蛋白质变化,在六个月贮藏期间凝胶强度分别下降32.65％,38.44％,和36.87％凝胶强度仍达92.52g/cm2,137.65g/cm2和156g/cm2,显著高于对照样品。糖基化改性可以提高大豆分离蛋白组分的凝胶稳定性。

目录

摘要

Abstract

1 引言

1.1 大豆分离蛋白的概述

1.1.1 大豆分离蛋白的组成

1.1.2 大豆分离蛋白的功能特性与应用

1.1.3 大豆分离蛋白的生产现状

1.2 大豆分离蛋白的凝胶性质

1.2.1 蛋白凝胶的形成

1.2.2 影响凝胶形成的因素

1.2.3 凝胶的贮藏稳定性

1.3 提高凝胶稳定性的方法

1.3.1 物理改性

1.3.2 化学改性

1.3.3 酶改性

1.4 课题研究目的及意义

1.5 本研究的主要内容

1.6 课题来源

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 原料与试剂

2.1.2 实验仪器

2.2 试验方法

2.2.1 大豆分离蛋白组分7S、11S球蛋白的分离、纯化与鉴定

2.2.2 分子修饰剂对7S、11S球蛋白凝胶性的影响

2.2.3 糖基化改性7S、11S球蛋白反应条件的研究

2.2.4 磷酸化改性7S、11S球蛋白反应条件的研究

2.2.5 两种改性方法的7S、11S球蛋白凝胶特性的比较

2.2.6 贮藏试验

2.2.7 检测方法

2.2.8 数据分析

3 结果与讨论

3.1 大豆分离蛋白组分7S、11S球蛋白分离效果的检测

3.2 分子修饰剂对7S、11S球蛋白凝胶性的影响

3.2.1 分子修饰剂对7S、11S球蛋白凝胶硬度的影响

3.2.2 分子修饰剂对7S、11S球蛋白凝胶持水性的影响

3.3 糖基化改性7S、11S球蛋白反应条件的研究

3.3.1 糖添加量对蛋白凝胶特性的影响

3.3.2 反应温度对蛋白凝胶特性的影响

3.3.3 反应时间对蛋白凝胶特性的影响

3.3.4 糖基化反应条件的优化

3.3.5 糖基化反应条件的方差分析

3.3.6 糖基化的响应面分析

3.3.7 验证试验

3.4 磷酸化改性7S、11S球蛋白反应条件的研究

3.4.1 STP用量对蛋白凝胶强度的影响

3.4.2 磷酸化时间对蛋白凝胶强度的影响

3.4.3 磷酸化温度对蛋白凝胶强度的影响

3.4.4 磷酸化反应条件的优化

3.4.5 磷酸化反应条件的方差分析

3.4.6 磷酸化的响应面分析

3.4.7 验证试验

3.5 两种改性方法的蛋白凝胶特性的比较

3.5.1 两种改性方法的蛋白凝胶强度的比较

3.5.2 两种改性方法的蛋白巯基含量的比较

3.5.3 两种改性方法的蛋白表面疏水性的比较

3.5.4 两种改性方法的凝胶结构的比较

3.5.5 两种改性方法的蛋白热变性质的比较

3.5.6 不同配比7S、11S的大豆分离蛋白凝胶性的比较

3.6 贮藏试验

3.6.1 凝胶强度的变化

3.6.2 氮溶解指数(NSI)的变化

3.6.3 二硫键含量的变化

3.6.4 表面疏水性的变化

4 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文