花生发芽过程中蛋白质结构和功能特性变化及其乳饮料开发的研究

摘要

花生(Arachis hypogaea L.)是世界范围内广泛种植的油料作物，其蛋白质含量丰富且无其它油料作物蛋白的苦涩味道，常被作为动物蛋白的替代品添加食物当中，以增强食品的营养价值。发芽能够提高种子营养成分的生物利用率，尤其是有效地提高蛋白质质量和功能特性及降低抗营养因子。本研究选用百日红(BRH)、花育16(H-16)和鲁花9号(L-9)为试材，研究了发芽过程中不同花生品种间的组分差异及不同发芽阶段生理生化和蛋白质代谢的变化;以百日红为原料，研究了不同发芽阶段花生蛋白质结构组成和功能特性的变化;研究了不同发芽花生在蛋白质饮料开发中的应用，开发了发芽花生蛋白质饮料。研究结果如下:
　　比较分析了三个花生品种营养组分和矿质元素的差异，研究花生不同发芽阶段的主要生理生化变化和蛋白质降解变化。结果显示:百日红的粗蛋白、可溶性蛋白、多肽和游离氨基酸等含氮组分含量最高;鲁花9号的粗脂肪含量最高，千粒重高于百日红，与花育16无显著差异（P＞0.05）。发芽过程中发芽率、芽长和呼吸强度逐渐升高，干物质含量下降;蛋白质含量持续下降，而可溶性蛋白呈现先降低后增加的趋势;多肽和游离氨基酸的含量呈上升趋势，在发芽96 h达到最大值;蛋白酶和肽链内切酶活力逐渐增大;各指标相关性分析表明花生发芽过程中主要生理变化对花生内源蛋白酶的影响很大，进而影响蛋白质的代谢。
　　在研究不同花生品种物质组成和发芽特性的基础上，选择百日红进行发芽试验，并提取不同发芽阶段的花生蛋白质进行结构组成和功能特性的研究。
　　不同发芽阶段提取的花生分离蛋白的化学成分不同，随着发芽时间的延长，粗脂肪和总糖含量下降，而发芽过程中蛋白质和水分的含量无显著变化;发芽后蛋白质的结构组成也有明显的变化，发芽96 h，蛋白质水解度达到15.01％; SDS-PAGE电泳显示，部分伴花生球蛋白(50～66 kDa)和花生球蛋白酸性亚基(38～49.9 kDa)条带消失，同时大量低分子量蛋白(＜18 kDa)条带出现;发芽对花生总氮含量没有显著影响，但是发芽结束后蛋白氮含量下降15.88％，非蛋白氮（肽氮+氨基氮）含量显著增加（从未发芽的2.84 mg/g增加至发芽96 h的9.20 mg/g）;肽链平均长度变短，分子量变小;蛋白质中色氨酸和缬氨酸等限制性氨基酸的含量随着发芽时间的延长而增加，必需氨基酸和含硫氨基酸比例增加，必须氨基酸指数（EAAI）提高;二硫键含量增加而巯基基团含量减少，蛋白质的两个组分的变性温度都呈现下降趋势，但是伴花生球蛋白的变性焓值降低，而花生球蛋白的变性焓值无显著变化。
　　对发芽后花生蛋白质的功能特性进行分析，结果表明:发芽可以提高花生蛋白质溶解度，尤其是在pH4～6范围内变化显著(P＜0.05);发芽96 h后，蛋白质的持水能力和持油能力分别为对照的1.81和0.51倍;乳化活性指数和乳化稳定指数和增加，但是在pH值为9时变化不显著(P＞0.05);发泡能力提高，发泡稳定性下降;最低凝胶浓度由100 g/L下降到80 g/L，而质构分析显示发芽后花生蛋白质凝胶在内聚力、胶黏性和回弹性等方面改善明显。
　　通过对发芽花生蛋白的结构组成和功能特性进行数据分析，显示发芽72 h后蛋白质的营养价值和加工特性达到最佳，因此选择发芽72 h花生为原材料进行发芽花生蛋白乳的开发。得到花生蛋白质的最佳提取工艺为料液比为1∶8，提取温度32.03℃，提取时间32.04 min，NaCl浓度0.11 mol/L。在此条件下，最大提取率为64.23±3.25％。饮料添加植脂末和果葡糖浆进行发芽花生蛋白乳饮料的风味调配，添加物的配方为植脂末1.0％和果葡糖浆5.0％。为了防止花生蛋白乳饮料在放置过程中出现分层和沉淀的现象，添加乳化剂添加量为0.15％，卵磷脂和蔗糖酯按照7∶3比例进行复配，此时饮料乳化剂的HLB值为10.1，增稠剂的最优组合为CMC添加量0.10％、黄原胶添加量0.10％、瓜尔胶添加量0.05％。

目录

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摘要

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引言

第一章 文献综述

1 花生蛋白质的主要组分

2 花生蛋白质的结构及其功能特性

2．1 花生蛋白的结构

2．2 蛋白质的功能特性

3 花生蛋白质的改性研究

3．1 物理改性

3．2 化学改性

3．3 蛋白质水解改性

4 发芽对种子蛋白质的改性

5 本研究的目的意义及主要内容

5．1 本研究目的意义

5．2 主要研究内容

第二章 花生发芽过程中主要生理指标及蛋白质代谢变化

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 主要试剂

1．3 主要仪器

1．4 花生发芽工艺

1．5 指标测定

1．6 数据统计与分析

2 结果与分析

2．1 不同花生品种的组分差异

2．2 不同花生品种发芽过程中主要生理指标的变化

2．3 不同花生品种发芽过程中蛋白质代谢的变化

2．4 花生发芽过程中各指标的相关性分析

3 本章小结

第三章 发芽对花生蛋白质结构特性的影响

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 主要试剂

1．3 主要仪器设备

1．4 花生发芽工艺

1．5 花生蛋白提取工艺

1．6 测定指标与方法

1．7 数据统计与分析

2 结果与分析

2．1 不同发芽时间花生蛋白质的化学成分分析

2．2 花生发芽过程中蛋白质水解度的变化

2．3 蛋白质相对分子质量及主要组分含量的变化

2．4 发芽花生中主要含氮组分氮含量的变化

2．5 花生发芽过程中多肽平均肽链长度和分子量的变化

2．6 花生发芽过程中蛋白质氨基酸构成的变化

2．7 发芽对花生热学特性的影响

2．8 花生发芽过程中巯基和二硫键含量的变化

2．8 花生蛋白荧光光谱分析

2．9 花生发芽过程中蛋白质表面特性的变化

3 本章小结

第四章 发芽对花生蛋白质功能特性的影响

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 主要试剂

1．3 主要仪器设备

1．4 花生发芽工艺

1．5 花生蛋白提取工艺

1．6 测定指标与方法

1．7 数据统计与分析

2 结果与分析

2．1 发芽对花生蛋白质溶解度的影响

2．2 发芽对花生蛋白质持水和持油能力的影响

2．3 发芽对花生蛋白质乳化特性的影响

2．4 发芽对花生蛋白质发泡特性的影响

2．5 发芽对花生蛋白凝胶特性的影响

2．6 数据分析

3 本章小结

第五章 发芽花生蛋白乳饮料的研制

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 花生发芽工艺

1．3 制作工艺流程

1．4 主要试剂

1．5 主要仪器设备

1．6 实验方法

1．7 测定指标与方法

2 结果与分析

2．1 发芽花生蛋白质提取工艺的优化

2．2 花生蛋白乳饮料添加物配方的确定

2．3 稳定性试验

2．4 产品质量指标

3 本章小结

参考文献

全文总结

攻读硕士期间发表论文

致谢