物理改性对蚕蛹蛋白功能特性及酶解特性的影响

摘要

栽桑养蚕在我国已有数千年历史，产业规模居世界首位。目前我国年产鲜蚕蛹50万吨以上，资源相当丰富。蚕蛹具有较高的营养价值，蛋白质含量占干物质量的50-60％，富含有18种氨基酸，氨基酸比例符合FAO/WHO建议的理想氨基酸模式，是一种优质蛋白质资源，具有较高的开发利用价值。然而长期以来，由于蚕蛹本身存在的一些不良特性以及蚕蛹蛋白特定加工生产技术的制约，限制了蚕蛹蛋白的深加工开发利用，造成了蚕蛹资源的巨大浪费。本论文以经过脱脂蚕蛹为原料，利用磨球超微粉碎和超声波的物理作用对蚕蛹蛋白基本特性进行改良，在单因素实验的基础上，采用响应面分析法优化磨球超微粉碎和超声波改性蚕蛹蛋白的工艺条件，研究改性前后蚕蛹蛋白氨基酸组成、理化性质、功能特性和酶解特性的变化，并对其生物功能活性进行评价。取得了研究结果如下：
　　1.磨球超微粉碎改性蚕蛹蛋白的优化工艺。以蛋白质溶解度为评价指标，在研究料液比、处理时间、温度和pH值的单因素试验基础上，运用响应面分析法得到磨球超微粉碎改性蚕蛹蛋白的最优工艺条件为，料液比8.3g/L、pH8.1、处理时间61s。在此条件下，蚕蛹蛋白的溶解性、乳化性、乳化稳定性、起泡性和起泡稳定性分别提高了259.6%，50.0%，141.7%，61.0%和33.8%，而其持水性和吸油性却分别降低了25.3%和27.2%。
　　2.应用数学推导方法并结合酶解试验对磨球超微粉碎处理前后蚕蛹蛋白的酶解动力学进行研究。结果表明，磨球超微粉碎处理前后蚕蛹蛋白的水解度均随着alcalase浓度的增大而增大，随着初始底物浓度的增大而减小。水解度公式为：未处理蚕蛹蛋白DH=3.86 ln[1+(7.0199 E0/S0-0.0064) t]；超微粉碎处理蚕蛹蛋白DH=5.38 ln[1+(5.1482 E0/S0-0.0019) t]。超微粉碎处理前后蚕蛹蛋白酶解均存在最大临界初始底物浓度。验证试验表明，所建的动力学模型与实际水解过程基本吻合，能够用于预测蚕蛹蛋白的酶解过程。
　　3．超声波改性蚕蛹蛋白的优化工艺。以蚕蛹蛋白溶解度为主要评价指标，通过Box-Behnken旋转中心组合方法对超声波改性的蚕蛹蛋白的浓度、超声波功率、处理温度和处理时间进行优化。结果显示，超声波改性蚕蛹蛋白的最优工艺条件：超声波功率530.4W、蚕蛹蛋白质量分数10.84%、处理温度37.4℃、处理时间96.4min。处理后蚕蛹蛋白的溶解度可达15.63g/L。在此工艺条件下制备的蚕蛹蛋白的溶解度、乳化性和起泡性分别提高303.8%、87.5%和39.5%。
　　4．应用数学推导结合实验研究的方法对超声处理前后蚕蛹蛋白的酶解动力学进行了研究。结果表明，超声处理前后蚕蛹蛋白的水解度均随着alcalase浓度的增大而增大，随着初始底物浓度的增大而减小。超声处理前蚕蛹蛋白的alcalase酶解动力学模型为：DH=3.86 ln[1+(7.0199 E0/S0-0.0064) t]错误!未找到引用源。；超声处理后蚕蛹蛋白的alcalase酶解动力学模型为：DH=5.30 ln[1+(5.85 E0/S0-0.002) t]。超声处理前后蚕蛹蛋白酶解均存在最大临界初始底物浓度。验证试验表明，所建的动力学模型与实际水解过程基本吻合，能够用于预测蚕蛹蛋白的酶解过程。
　　5．比较研究了酶解、超声波和微细化改性技术，对蚕蛹蛋白的分子结构和生物学活性的影响。结果表明，经过改性后的蚕蛹蛋白，红外光谱吸收峰的面积和峰形都发生了不同程度的变化，其中酶解改性后蛋白吸收峰的变化最大，其次为超声波改性，而紫外光谱的峰面积和高度都明显变小。扫描电镜图片显示，改性后的蛋白质块状结构明显变小，表面出现了更多的裂痕，其中经酶解处理后的蛋白几乎为颗粒状。经酶解、超声波和微细化改性后蚕蛹蛋白的巯基含量分别比对照增加了48.56%，34.82%和12.46%；而二硫键含量分别比对照减少了40.47%，10.79%和11.72%。必需氨基酸总量占氨基酸总量的比值，分别提高了13.85%、2.22%和6.93%。改性后的蚕蛹蛋白的抗氧化活性和抑制ACE活性显著提高。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1蚕蛹

1.2蚕蛹蛋白研究现状

1.3蚕蛹蛋白的应用

1.4 蛋白质改性研究

1.5 课题研究目的和意义

第2章 磨球超微粉碎改性蚕蛹蛋白的工艺优化及功能特性

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 磨球超微粉碎对蚕蛹蛋白酶解特性的影响

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 超声波改性蚕蛹蛋白的工艺优化及功能特性

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 结果与讨论

4.4本章小结

第5章 超声波对蚕蛹蛋白的酶解特性影响

5.1 前言

5.2 材料与方法

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第6章 不同物理处理对蚕蛹蛋白理化特性及生物活性的影响

6.1 前言

6.2 材料与方法

6.3 结果与讨论

6.4 本章小结

结论

参考文献

本研究受资助的项目

攻读学位期间发表的学术论文

致谢