谷朊粉中抗冻蛋白及其多肽制备条件的研究

摘要

目前的冰淇淋及速冻食品在凝结、冷冻、运输、储存及销售的过程中,由于温度的上下波动会造成重结晶现象的产生从而严重影响产品的口感。抗冻蛋白(antifreezi ng proteins,AFP)又被称冰结构蛋白(ice structuring proteins,ISP),其能阻止冰结晶的形成,控制其生长,改变冷冻或自然生长过程中晶核与晶体的生长速度、生长规律、冰晶体形状和大小,其可控制食品在冻结—融化—再冻结的温度波动过程中冰晶体由小变大的生长现象,从而可以有效地抑制重结晶现象的产生。
　　谷朊粉是小麦制品深加工生产的副产物,其蛋白含量丰富。与植物性抗冻蛋白、抗冻多肽提取制备的其它原料相比,谷朊粉来源广泛,廉价易得,是提取制备抗冻蛋白及多肽的首选原材料。因此,以小麦深加工生产的副产物谷朊粉为原料,探索提取制备抗冻蛋白及抗冻多肽条件的研究具有一定的意义,甚至具有广阔的市场前景和经济效益。
　　为了研究谷朊粉中抗冻蛋白及其多肽的制备条件,本研究包括以下两个方面:
　　一、以谷朊粉为原料,以热滞活性作为参考指标,在碱性条件下通过控制不同的反应条件进行单因素试验和正交实验,确定谷朊粉中抗冻蛋白提取制备的最佳工艺条件,并对其组分进行分析研究。
　　结果表明:0.07mol/L的NaOH溶液,固液比(m/v)=1:20,提取时间3h,提取温度30℃的条件下谷朊粉中碱溶性蛋白的抗冻活性(THA)最高,这时其热滞活性高达0.1℃左右。在最佳提取条件下的抗冻蛋白粗品再经Sephadex G-100凝胶层析进一步的纯化,经纯化后的蛋白组分分别通过差示扫描量热仪(DSC)测量其热滞活性,结果表明:在最佳提取条件下经纯化后的蛋白热滞活性最高为0.1℃左右,通过1000倍低温冷冻显微镜系统观察其晶体生长状况,结果发现:与牛血清蛋白相比,热滞活性为0.1℃的蛋白组分晶体大小一致、细腻均匀,表现出一定的抗冻活性。最后通过SDS-PAGE电泳确定以谷朊粉为原料制备的抗冻蛋白的分子量为43.14Ku左右。
　　二、以粗提的抗冻蛋白为原料,以热滞活性作为参考指标,通过单因素实验和正交试验研究在碱性蛋白酶的作用下酶解时间、底物浓度、酶浓度、溶液 pH、酶解温度对酶解多肽热滞活性的影响,确定制备抗冻多肽的最佳工艺条件。
　　分析发现五个因素对酶解多肽热滞活性的影响由强到弱的次序依次为:溶液pH>酶解温度>酶浓度>底物浓度>酶解时间;结果表明:酶解时间2.5h、底物浓度9％、酶浓度4%、溶液pH8.0、55℃时酶解多肽的热滞活性最高,在此条件下通过差示扫描量热仪测得其热滞活性高达0.27℃左右,在1000倍的低温冷冻显微镜下观察,其冰晶体形态大小一致、细腻均匀,表现出极强的抑制重结晶的能力。通过Tricine SDS-PAGE测定其分子量,发现所制备抗冻多肽的分子量主要集中在8.04~50.12Ku的范围内。

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第一章 前 言

1.1 抗冻蛋白及多肽的研究背景

1.2 抗冻蛋白研究的历史进展

1.3抗冻蛋白的特性

1.4抗冻蛋白的分类

1.5 抗冻蛋白抗冻机制的研究

1.6抗冻蛋白作为食品添加剂的安全性研究

1.7抗冻蛋白的应用

1.8 抗冻蛋白抗冻活性的检测

1.9本课题研究的目的及意义

1.10本课题研究的主要内容和技术路线

第二章 谷朊粉中抗冻蛋白的制备

2.1 引言

2.2 实验试剂及仪器

2.3 实验方法

2.4 附加参数的测定

2.5 结果与分析

2.6 本章小结

第三章 抗冻多肽的制备

3.1 引言

3.2 实验试剂及仪器

3.3 实验方法

3.4 结果与分析

3.5 讨论

3.6本章小结

第四章 结论与展望

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

致谢