不同处理条件对核桃蛋白特性的影响

摘要

核桃蛋白是一种优质的植物蛋白资源，含有18种氨基酸，氨基酸组成较平衡，必需氨基酸含量丰富，核桃蛋白中谷蛋白所占比例较高，致蛋白质溶解性差，很难广泛应用于食品生产当中。目前，核桃蛋白多用于核桃粉、核桃奶、核桃发酵乳等类型产品，产品类型相对简单。因此，本课题通过超声、糖化、酶解的方式对核桃蛋白进行改性，对其改性产物的功能特性和结构特征进行比较深入的研究，以期提高核桃蛋白应用价值。主要研究结果如下： （1）通过酸沉碱溶法提取核桃分离蛋白（WNPI），研究了不同因素（pH、离子强度、阿拉伯胶）对 WNPI 溶解性、乳化性及乳化稳定性的影响，结果表明：pH 5.0 附近，蛋白的溶解性、乳化性及乳化稳定性都较低。pH 3.0、pH 8.0 附近，NaCl、CaCl2、阿拉伯胶的加入均降低蛋白质的溶解性，其中在碱性条件下，NaCl、CaCl2对蛋白质溶解度影响较大，酸性条件下，阿拉伯胶对蛋白质溶解度影响较大，与 NaCl 相比，CaCl2对溶解度的影响更大。另外，pH 3.0、pH 8.0 附近，NaCl 引入同时降低蛋白质乳化性和乳化稳定性，阿拉伯胶的引入提高乳化性，但乳化稳定性呈现先下降后提升的趋势。 （2）探究了高强度超声处理对WNPI分子结构、理化性质和功能特性的影响。将 WNPI 溶液在不同的功率（200、400、600 W）和时间（15、30 min）条件下超声处理，然后测定 WNPI 性质的变化。SDS-PAGE 显示蛋白质电泳图谱没有明显变化，表明超声处理尚未破坏共价键。然而，圆二色光谱表明蛋白质二级结构发生变化，超声处理后 WNPI的α-螺旋减少，β-折叠、β-转角和无规卷曲增加。经超声处理后的蛋白质表面游离巯基（SH）含量增加，荧光强度降低，说明三级结构发生明显变化。差示扫描量热法（DSC）证实超声处理引起蛋白质明显变性，变性温度和热变性焓降低。WNPI 粒径大小随着超声功率和时间的增加而降低，这表明声处理会解离蛋白质聚集体。扫描电镜（SEM）图显示 WNPI 经超声作用后，其完整的片状结构遭到破坏。超声处理后蛋白溶解性（＋22％）、乳化性（＋26％）和乳化稳定性（＋41％）均有所提高。这些结果表明超声处理能够改善WNPI功能特性。 （3）研究了糖化改性对WNPI功能和结构的影响，以WNPI与麦芽糊精（MD）为研究对象，在 80℃条件下，通过传统加热（12、24 h）和超声处理（200、400、600 W，40 min）获得WNPI-MD接枝物，对比研究了两种处理方式对 WNPI 理化性质的影响。超声处理较传统加热更能促进糖接枝，两种处理都能提高 WNPI的溶解度、乳化性和乳化稳定性，但是传统加热后 WNPI-MD 等电点向酸性条件偏移，乳化性和乳化稳定性高于超声处理的接枝物。超声处理接枝物色泽较浅，糖接枝使 WNPI 游离巯基含量降低，三级结构更加松散。SDS-PAGE 反映出 WNPI 接枝后有大分子聚合物形成，同时伴随着部分低分子量条带的消失。SEM 可以看出接枝物有较薄、较完整的片状结构。传统加热后 WNPI-MD的α-螺旋、β-转角含量急剧减少，β-折叠、无序结构含量增加，当超声强度增加（400 W、600 W）接枝物的α-螺旋、β-转角含量反而稍微有所增加。 （4）采用 Trypsin和 Alcalase水解处理 WNPI（30、60、90 min），对比研究两种酶对WNPI理化性质的影响。结果表明Alcalase比Trypsin的水解效果好，水解产物的溶解度随水解度增加而提高，Trypsin 水解产物乳化性及乳化稳定性得到显著提高。Trypsin水解物 ζ电位变化和 Alcalase相反，其绝对值减小。水解产物游离巯基含量增加，荧光光谱反映出 Alcalase 对WNPI的三级结构影响较大，最大荧光发射光谱红移 8～10 nm。水解产物二级结构改变明显，α-螺旋、β-转角含量显著减少，β-折叠、无序结构显著增加，Trypsin和 Alcalase水解产物二级结构差异不明显。SDS-PAGE显示随水解度提高，部分条带先后消失，同时有新的低分子量条带生成。从微观结构上看 Trypsin水解物为片状多孔，Alcalase水解物片状结构尺寸减小。

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