米渣蛋白改性和改性产物的乳化性及应用的研究

摘要

本文以大米糖化制造淀粉糖生产中产生的大量副产物一米渣为原料，探讨采用酶法和美拉德反应法这两种蛋白改性方法制备乳化性能高的米渣蛋白改性产品，并将自制得到的高乳化性能的改性产品应用于微胶囊粉末油脂。 1．对米渣中理化指标(水分、灰分、蛋白质、脂肪、碳水化合物、金属元素、氨基酸)进行测定，结果表明米渣蛋白含量极高、营养丰富、氨基酸配比合理，可以作为保健品、功能型食品开发的原料。采用碱溶酸沉法；蛋白酶法；碱蛋白酶两步法；排杂法；淀粉酶、纤维素酶结合酶解法五种不同的提取方法对米渣中的蛋白进行提取，结果表明，采用排杂法和淀粉酶纤维素酶酶解法两种方法联用提取的效果最佳，得到的米渣蛋白中的蛋白质含量近84％，蛋白质得率近82％。 2．探讨了木瓜蛋白酶、Alcalase、Protamex 和 Flavourzyme 四种蛋白酶对米渣蛋白进行水解过程中，水解度(DH)、水解产物乳化活性及乳化稳定性的变化，确定了米渣酶解过程的最佳用酶为Alcalase 2.4LFG酶。确定了 Alcalase 水解米渣蛋白的工艺条件为：酶浓度为 0.003mL·g<'-1>，底物浓度=10％，T=60℃，pH=9.0。根据 pH-state法，通过控制反应加碱量为0mL、9mL、18 mL、27 mL、63 mL，可以得到水解度依次为2.89％，3.89％、4.89％、5.89％和9.89％的有限酶解米渣蛋白，为了方便记录，将水解度数值取整，即得到水解度分别为3、4、5、6、10的有限酶解米渣蛋白。 3．对不同DH的有限酶解米渣蛋白性能：乳化性、乳化稳定性、溶解性、表面张力、粘度进行表征。结果表明，DH=4的有限酶解米渣蛋白的乳化功能特性最佳；与酪朊酸钠进行比较，结果显示DH=4的有限酶解米渣蛋白的乳化性、表面张力更优，但乳化稳定性和溶解性不及酪软酸钠佳。通过对不同DH的有限酶解米渣蛋白乳状液的粒度与酪朊酸钠的粒度进行测定，只有有限酶解米渣蛋白(DH=4)和酪朊酸钠的乳状液粒度分布呈正态高斯分布，但前者平均粒径会随着时间的增加而增大，这是导致它的乳化稳定性不如酪软酸钠的原因。 4．对不同DH的有限酶解米渣蛋白的分子量分布进行测定，有限酶解米渣蛋白的分子量分布范围在80Da-15KDa，随着水解度的提高，米渣蛋白的分子量向低分子量移动；当DH=10时，产物的分子量集中Mw=692Da处，且其分布所占面积比例达到94.76％，可见此时酶解产物中小分子肽或氨基酸成分为主，分子量低，柔韧性差，乳化性能不高，再次证明了要想得到乳化性能较佳的米渣蛋白有限酶解产物，水解度必须要控制10以内，即(DH<1.0)；由有限酶解米渣蛋白的乳化性能表征，可以看出DH=4的有限酶解米渣蛋白的分子量分布(43.17％的Mw=2233Da和50.17％Mw=441Da的分布)是有利于乳化性能的提高。 5．通过二次回归通用旋转正交试验设计，应用响应面分析法对有限酶解米渣蛋白一麦芽糊精Maillard反应过程中的各反应条件进行分析，建立数学模型，优化反应条件参数，根据SAS脊岭分析结果，结合实际的操作条件，在58℃，采用水解度 (DH=6) 的有限酶解米渣蛋白，保持其与麦芽糊精的比例为 8:1，pH为6.5，反应3天可以得到乳化活性(EAI)为0.3170的反应共聚物，比国外进口的酪朊酸钠(EAI=0.2695)还要好。 6．对制备的有限酶解米渣蛋白-麦芽糊精Maillard反应共聚物进行红外光谱扫描，结果表明美拉德反应后产物的红外光谱既具有蛋白的酰胺化合物的吸收带特征峰，又具有糖的特征吸收峰，而且在3400cm<'-1>左右吸收峰的强度增大，这是由于新物质共价交联反应出现了新的N-H键，1660 cm<'-1>处蛋白中的C=O的伸缩振动明显减弱，1456-1369 cm<'-1>处糖的C-O-H中O-H的弯曲振动也明显减弱，说明反应发生在这两个基团上。 7．将自制的 DH=4 有限酶解米渣蛋白作为乳化剂用于微胶囊粉末油脂制备是可行的，DH=4有限酶解米渣蛋白：阿拉伯胶比例为7：3时，所得到的产品油脂包埋率最大，达到92.5％。而自制的有限酶解米渣蛋白-麦芽糊精美拉德反应物相对要差，有限酶解米渣蛋白-麦芽糊精美拉德反应物：阿拉伯胶为6：4时，制成产品的油脂包埋率最大，值达83.3％。测定了用DH=4有限酶解米渣蛋白：阿拉伯胶(7:3)做乳化剂制备的微胶囊产品的各项指标，结果表明，感官指标、理化指标、复原乳状液指标均符合要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1引言

2米渣国内外研究现状

2.1米渣简介

2.2大米蛋白的营养、保健功能

2.3米渣的综合利用

2.4大米蛋白乳化性的研究

3乳化剂的研究

3.1乳化剂的概念及其分类

3.2蛋白质乳化剂

3.3合成乳化剂

4蛋白质改性提高乳化性

4.1酶法改性提高乳化性

4.2美拉德反应改性提高乳化性

5微胶囊粉末油脂制备工艺

5.1微胶囊粉末油脂芯材的选择

5.2微胶囊粉末油脂壁材的选择

5.3乳化剂的选择

6本课题主要研究内容

第二章 米渣中理化指标的测定及米渣蛋白的提取

1引言

2米渣中相关成分的测定

2.1主要实验材料与试剂

2.2主要实验仪器与设备

2.3实验方法

2.4结果与分析

3米渣蛋白的制备

3.1主要实验材料与试剂

3.2主要实验仪器与设备

3.3实验方法

3.4结果与分析

4本章小节

第三章 有限酶解米渣蛋白的制备及酶解工艺的优化

1引言

2米渣蛋白酶水解

2.1主要实验材料与试剂

2.2主要实验仪器与设备

2.3实验方法

2.4结果与分析

3 Alcalase酶解工艺优化

3.1 Alcalase酶解最适酶量的确定

3.2 Alcalase酶解最适底物浓度的确定

3.3水解度与氮收率的关系

3.4水解度与蛋白乳化活性的关系

4有限酶解米渣蛋白的制备

5本章小节

第四章 有限酶解米渣蛋白性质表征

1引言

2材料与方法

2.1主要实验材料与试剂

2.2主要实验仪器与设备

2.3实验方法

3结果与分析

3.1金属元素测定结果

3.2氨基酸测定结果

3.3乳化功能特性的测定

3.4粒度分布表征

3.5分子量分布

4本章小节

第五章 美拉德反应制备乳化性能高的有限酶解米渣蛋白—麦芽糊精反应产物的工艺优化

1引言

2材料与方法

2.1主要实验材料与试剂

2.2主要实验仪器与设备

2.3实验方法

3结果与分析

3.1有限酶解米渣蛋白—麦芽糊精Maillard反应影响因素单因素实验

3.2有限酶解米渣蛋白—麦芽糊精Maillard反应影响因素响应面分析

3.3有限酶解米渣蛋白—麦芽糊精Maillard反应产物红外光谱分析

4本章小节

第六章 有限酶解米渣蛋白、有限酶解米渣蛋白—麦芽糊精美拉德反应物在微胶囊粉末油脂的应用

1引言

2材料与方法

2.1主要实验材料与试剂

2.2主要实验仪器与设备

2.3实验方法

3结果与分析

3.1微胶囊粉末油脂配方的确定

3.2微胶囊粉末油脂产品各项指标的测定

4本章小节

第七章 结论与展望

1结论

2进一步工作方向

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的主要论文