酶解-膜分离制备改性大豆蛋白的研究

摘要

本文以低温脱脂豆粕为原料，采用选择性酶解-超滤膜分离的方法制备改性大豆蛋白(EMSPs)。该改性工艺简单可操作性强，同时可完成酶解、分离和浓缩等操作，为大豆粕的综合利用提供一条新的途径，并能提高大豆粕的附加值。本研究用五种蛋白酶(Alcalase2.4LMultifectNeutralProtexTM6LMultifectP-3000FungalProteaseConcentrate)水解天然大豆蛋白，SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳表明：天然大豆蛋白酶水解时，主要组分大豆7S球蛋白(主要是β-conglycinin)与11S球蛋白(主要是glycinin)被水解的难易程度不同。一般来说，β-conglycinin比是glycinin更容易水解，β-conglycinin的α’和α亚基比它的β亚基容易水解，glycinin的酸性亚基比碱性亚基容易水解。说明天然大豆蛋白能够在适当的条件下被选择性水解。　　脱脂豆粕和水按一定比例混合，室温下pH8.0搅拌40min，混合液经离心(20℃，8000rpm，15min)得到大豆蛋白提取液，提取液经选择酶解-超滤改性，截留液灭酶后冷冻干燥得到改性大豆蛋白，蛋白质回收率在80％以上，蛋白质含量大于75％。用纯水冲洗和化学试剂清洗，能够较好的除去膜污染，膜通量恢复率在90％以上。　　SDS-PAGE分析显示，选择性酶解-超滤改性大豆蛋白主要含有glycinin的酸性和碱性亚基，氨基酸组成分析表明，EMSPs间有相似的氨基酸组成；与脱脂豆粕和酸沉大豆蛋白(APP)相比，改性大豆蛋白中谷氨酸的含量较高，而天冬氨酸、精氨酸和亮氨酸的含量则较低。改性大豆蛋白的表面疏水性(H0)较酸沉大豆蛋白有显著提高。　　EMSPs与酸沉大豆蛋白的功能性有较大差异。与APP相比，EMSPs的溶解性增加，尤其是pH4.0-8.0间有很明显的增加；乳化活性指数增加，可是乳化稳稳定性指数没有明显的差别；起泡能力升高，而泡沫稳定性降低；持水能力下降。因在弱酸性条件下有较好的溶解性，EMSPs能够应用于饮料中。差示扫描量热(DSC)分析结果表明，改性大豆蛋白与酸沉大豆蛋白有相似的DSC曲线，只是EMSPs的变性温度升高，热转变(calorimetrictransition)半峰高处的宽度(AT1/2)增加，说明EMSPs的热稳定性明显提高，热变性的协同性有所降低。EMSPs具有较好的热性质，所以能够扩大大豆蛋白在食品中的应用范围。　　pH7.6时，随离子强度的增加EMSPs和APP的凝胶化温度降低，凝胶化时间缩短；pH5.2时，随离子强度的增加EMSPs和APP的凝胶化温度升高，凝胶化时间延长。在相同的条件下，EMSPs比APP的凝胶化温度高，凝胶化时间长；pH7.6时，酸沉大豆蛋白的储能模量(storagemodules，G’)随离子强度的增加先增大而后减小，EMSPs的G’随离子强度的增加而减小。pH5.2时，酸沉大豆蛋白的G’随离子强度的增加而增加，EMSPs的G’随离子强度的增加先增大而后减小。根据G’∝Cn指数定律，pH7.6，0.1mol/LNaCl时，EMSPs凝胶的n与APP凝胶的n截然不同，说明他们的凝胶结构有显著差异。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2大豆蛋白的组成和性质

1.2.1 7S球蛋白

1.2.2 11S球蛋白

1.3大豆蛋白的功能性和应用

1.3.1溶解性

1.3.2起泡性

1.3.3乳化性

1.3.4持水性

1.3.5凝胶化

1.4大豆蛋白的改性方法

1.4.1大豆蛋白的糖基化

1.4.2大豆蛋白的酰基化

1.4.3大豆蛋白的磷酸化

1.4.4大豆蛋白的酶水解

1.5膜分离技术在大豆蛋白分离和改性中的应用

1.5.1膜分离在传统大豆蛋白生产中的应用

1.5.2改性大豆蛋白和大豆肽的生产

1.6膜污染及减轻膜污染的方法

1.6.1膜污染的定义及基本原理

1.6.2膜污染的模型

1.6.3减轻膜污染的方法及膜污染的清洗

1.7本课题研究的主要目的、意义和内容

1.7.1本课题研究的目的和意义

1.7.2本课题研究的内容

参考文献

第二章天然大豆蛋白的选择性水解

2.1引言

2.2材料与方法

2.2.1材料

2.2.2方法

2.3结果与讨论

2.3.1温度对酶水解的影响

2.3.2天然大豆蛋白的选择性水解

2.3.3热变性大豆蛋白的酶解

2.4本章小节

参考文献

第三章选择性酶解-超滤制备改性大豆蛋白

3.1引言

3.2材料与方法

3.2.1材料、试剂及设备

3.2.2方法

3.3结果与讨论

3.3.1初始物料浓度对膜通量的影响

3.3.2初始物料浓度对超滤过程中膜通量的影响

3.3.3酶解对膜通量的影响

3.3.4酶解对超滤过程中膜通量的影响

3.3.5超滤分离

3.3.6超滤膜的操作特性

3.3.7改性蛋白的组分

3.3.8产物蛋白质回收率和蛋白质含量

3.3.9膜污染的清洗

3.4本章小节

参考文献

第四章改性大豆蛋白的特性与功能性质

4.1前言

4.2材料与方法

4.2.1材料、试剂及设备

4.2.2方法

4.3结果与讨论

4.3.1蛋白的表面疏水性

4.3.2改性大豆蛋白的溶解性

4.3.3改性蛋白的乳化性

4.3.4改性蛋白的起泡性

4.3.5改性蛋白的持水性

4.4本章小节

参考文献

第五章改性大豆蛋白的热性质

5.1前言

5.2材料与方法

5.2.1材料与设备

5.2.2差示扫描量热分析

5.3结果与讨论

5.4本章小节

参考文献

第六章改性大豆蛋白凝胶的流变特性

6.1前言

6.2材料与方法

6.2.1材料

6.2.2方法

6.3结果与讨论

6.3.1小变性流变的线性区间

6.3.2大豆蛋白热凝胶过程

6.3.3凝胶化温度

6.3.4蛋白凝胶的小变形流变性

6.3.5 pH值对大豆蛋白凝胶流变性质的影响

6.3.6离子强度对大豆蛋白凝胶性质的影响

6.3.7改性(选择性酶解-超滤)大豆蛋白形成凝胶的机理

6.4本章小节

参考文献

结论与展望

攻读博士期间发表的论文

致谢