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玉米蛋白是一类开发价值较高的蛋白质资源。然而，玉米蛋白存在水溶解度低、自身结构致密、富含疏水性氨基酸等问题，导致蛋白生物利用度降低，限制了玉米蛋白的应用。针对以上问题，可通过物理、化学和生物方法进行蛋白结构修饰改性，提高其生物利用度。本文研究了玉米蛋白的酶解法修饰改性，通过对玉米蛋白的超声波预处理改善酶解反应；为了实现对酶解反应过程的精准控制，研究了酶解过程的近红外原位实时监测技术。主要研究结论如下：
（1）研究了玉米蛋白水解度与生物利用度之间的关系。通过SD大鼠生长代谢试验及SD大鼠在体单向小肠灌流模型探究了不同水解度玉米蛋白对体内蛋白生物利用度的影响。结果表明，玉米蛋白水解度的变化直接影响生物利用度的大小。随着水解度的增加，酶解液分子量小于200Da组分含量增加，分子量为200~500Da组分的含量变化不显著。氨基酸组成分析表明，游离亲水性氨基酸中Asp、Ser、Glu的含量增加，总氨基酸、疏水性氨基酸含量先增加后减少，在水解度为15%时达到最大值。氨基酸消化率研究结果表明，疏水性氨基酸Pro、Thr、Ala的消化率下降，Trp、Met的消化率上升，水解度对亲水性、疏水性氨基酸的消化率差异无统计意义。SD大鼠在体单向小肠灌流试验表明，当水解度为15%时，适度酶解玉米蛋白的蛋白吸收率达到最大值，易于被机体吸收。
（2）研究了超声预处理对玉米蛋白酶解反应的强化作用。以提高玉米蛋白的酶解效率和蛋白溶出率为目的，利用杯状双频逆流超声设备、圆筒状五频逆流超声设备和狭缝式六频超声设备进行预处理，分别筛选了最佳工作模式和工作参数。结果表明，狭缝式六频超声设备作用效果最好。就超声工作模式而言，双频工作模式明显优于单频、三频、四频和五频的工作模式，顺序工作模式优于同步工作模式。在最佳的超声顺序双频20/40kHz模式下，最佳工作参数是：超声功率密度80W/L、超声处理时间30min、超声温度30℃、超声间歇比5∶2（s/s）、底物浓度50g/L、初始pH值8.5。经狭缝式顺序双频超声预处理后，玉米蛋白的酶解效率和蛋白溶出率分别提高了23.63%和35.07%，酶解液的分子量分布主要集中在200-500Da，总氨基酸的含量下降，疏水性氨基酸含量占总氨基酸含量的比率增加。
（3）研究了超声波预处理对蛋白结构的影响。巯基和二硫键、表面疏水性分析结果表明，超声预处理使玉米蛋白巯基含量增加、二硫键含量减少，同时蛋白的疏水性基团暴露，表面疏水性增加，导致蛋白的结构更为舒展；傅里叶红外光谱测定结果表明，超声预处理促使玉米蛋白二级结构由有序结构（α-螺旋、β-转角）向无序结构（β-折叠、无规则卷曲）转变，其中超声功率密度对蛋白二级结构的影响较大；蛋白粒径、多分散系数和原子力显微镜分析结果表明，经超声预处理后，玉米蛋白粒径减小，蛋白小颗粒数量增加，蛋白颗粒分布比较集中和均匀，表面粗糙度增加，蛋白比表面积增加，这些变化有利于蛋白酶解反应的进行。
（4）研究了超声预处理过程中玉米蛋白结构特性与酶解效率的关系。通过皮尔逊相关性分析、主成分分析、逐步多元回归分析表明，巯基含量、表面疏水性和Zeta电位值的增加以及PDI值和粒径的降低是导致玉米蛋白酶解效率提高的主要原因；建立的玉米蛋白结构与蛋白相对酶解效率关系的逐步回归方程为：Y=16.008+1.722X1+0.383X10（Y、X1、X10分别为：相对酶解效率、巯基含量和Zeta电位，R2=0.9480），从回归方程可以看出，巯基含量和Zeta电位值是影响相对酶解效率最重要的因素，可以用于对超声预处理进程的判断。
（5）建立了玉米蛋白超声预处理过程中巯基含量变化的近红外光谱原位实时监测方法。采用MSC对采集的近红外光谱信息预处理后建立的模型效果最好。根据Si-PLS建立的模型预测，筛选出巯基含量的最佳光谱波段分别为1265.06～1323.19nm、1432.76～1490.65nm、2001.72～2052.51nm、2109.58～2166.59nm。在选取的最佳光谱波段下，建立了超声预处理过程中巯基含量的Si-PLS定量分析模型，玉米蛋白巯基含量的校正模型的决定系数Rc为0.9350，RMSECV为0.984μmol/g，预测模型的决定系数Rp为0.8468，RMSEP为0.937μmo l/g。该模型可以实现超声预处理过程中玉米蛋白巯基含量的原位实时监测。
（6）建立了玉米蛋白酶解过程水解度和蛋白溶出率的原位实时监测技术。采用SNV对采集的近红外光谱信息预处理后建立的模型效果最好。根据Si-PLS建立的模型预测，筛选出玉米蛋白水解度的最佳光谱波段为1316.73～1387.68nm、1387.68～1464.93nm、1612.58～1689.40nm、1989.01～2058.85nm；蛋白溶出率的最佳光谱波段为1297.36～1387.68nm、1387.68～1471.361nm、1644.61～1734.16nm、1906.34～1989.01nm。建立了玉米蛋白酶解过程中水解度和蛋白溶出率的Si-PLS定量分析模型，玉米蛋白水解度的预测模型的决定系数Rp值为0.9503，RMSEP为1.79%；玉米蛋白的蛋白溶出率，预测模型的决定系数Rp值为0.9518，RMSEP为3.74%。该模型可以实现玉米蛋白酶解过程中水解度和蛋白溶出率的原位实时监测。
（1）研究了玉米蛋白水解度与生物利用度之间的关系。通过SD大鼠生长代谢试验及SD大鼠在体单向小肠灌流模型探究了不同水解度玉米蛋白对体内蛋白生物利用度的影响。结果表明，玉米蛋白水解度的变化直接影响生物利用度的大小。随着水解度的增加，酶解液分子量小于200Da组分含量增加，分子量为200~500Da组分的含量变化不显著。氨基酸组成分析表明，游离亲水性氨基酸中Asp、Ser、Glu的含量增加，总氨基酸、疏水性氨基酸含量先增加后减少，在水解度为15%时达到最大值。氨基酸消化率研究结果表明，疏水性氨基酸Pro、Thr、Ala的消化率下降，Trp、Met的消化率上升，水解度对亲水性、疏水性氨基酸的消化率差异无统计意义。SD大鼠在体单向小肠灌流试验表明，当水解度为15%时，适度酶解玉米蛋白的蛋白吸收率达到最大值，易于被机体吸收。
（2）研究了超声预处理对玉米蛋白酶解反应的强化作用。以提高玉米蛋白的酶解效率和蛋白溶出率为目的，利用杯状双频逆流超声设备、圆筒状五频逆流超声设备和狭缝式六频超声设备进行预处理，分别筛选了最佳工作模式和工作参数。结果表明，狭缝式六频超声设备作用效果最好。就超声工作模式而言，双频工作模式明显优于单频、三频、四频和五频的工作模式，顺序工作模式优于同步工作模式。在最佳的超声顺序双频20/40kHz模式下，最佳工作参数是：超声功率密度80W/L、超声处理时间30min、超声温度30℃、超声间歇比5∶2（s/s）、底物浓度50g/L、初始pH值8.5。经狭缝式顺序双频超声预处理后，玉米蛋白的酶解效率和蛋白溶出率分别提高了23.63%和35.07%，酶解液的分子量分布主要集中在200-500Da，总氨基酸的含量下降，疏水性氨基酸含量占总氨基酸含量的比率增加。
（3）研究了超声波预处理对蛋白结构的影响。巯基和二硫键、表面疏水性分析结果表明，超声预处理使玉米蛋白巯基含量增加、二硫键含量减少，同时蛋白的疏水性基团暴露，表面疏水性增加，导致蛋白的结构更为舒展；傅里叶红外光谱测定结果表明，超声预处理促使玉米蛋白二级结构由有序结构（α-螺旋、β-转角）向无序结构（β-折叠、无规则卷曲）转变，其中超声功率密度对蛋白二级结构的影响较大；蛋白粒径、多分散系数和原子力显微镜分析结果表明，经超声预处理后，玉米蛋白粒径减小，蛋白小颗粒数量增加，蛋白颗粒分布比较集中和均匀，表面粗糙度增加，蛋白比表面积增加，这些变化有利于蛋白酶解反应的进行。
（4）研究了超声预处理过程中玉米蛋白结构特性与酶解效率的关系。通过皮尔逊相关性分析、主成分分析、逐步多元回归分析表明，巯基含量、表面疏水性和Zeta电位值的增加以及PDI值和粒径的降低是导致玉米蛋白酶解效率提高的主要原因；建立的玉米蛋白结构与蛋白相对酶解效率关系的逐步回归方程为：Y=16.008+1.722X1+0.383X10（Y、X1、X10分别为：相对酶解效率、巯基含量和Zeta电位，R2=0.9480），从回归方程可以看出，巯基含量和Zeta电位值是影响相对酶解效率最重要的因素，可以用于对超声预处理进程的判断。
（5）建立了玉米蛋白超声预处理过程中巯基含量变化的近红外光谱原位实时监测方法。采用MSC对采集的近红外光谱信息预处理后建立的模型效果最好。根据Si-PLS建立的模型预测，筛选出巯基含量的最佳光谱波段分别为1265.06～1323.19nm、1432.76～1490.65nm、2001.72～2052.51nm、2109.58～2166.59nm。在选取的最佳光谱波段下，建立了超声预处理过程中巯基含量的Si-PLS定量分析模型，玉米蛋白巯基含量的校正模型的决定系数Rc为0.9350，RMSECV为0.984μmol/g，预测模型的决定系数Rp为0.8468，RMSEP为0.937μmo l/g。该模型可以实现超声预处理过程中玉米蛋白巯基含量的原位实时监测。
（6）建立了玉米蛋白酶解过程水解度和蛋白溶出率的原位实时监测技术。采用SNV对采集的近红外光谱信息预处理后建立的模型效果最好。根据Si-PLS建立的模型预测，筛选出玉米蛋白水解度的最佳光谱波段为1316.73～1387.68nm、1387.68～1464.93nm、1612.58～1689.40nm、1989.01～2058.85nm；蛋白溶出率的最佳光谱波段为1297.36～1387.68nm、1387.68～1471.361nm、1644.61～1734.16nm、1906.34～1989.01nm。建立了玉米蛋白酶解过程中水解度和蛋白溶出率的Si-PLS定量分析模型，玉米蛋白水解度的预测模型的决定系数Rp值为0.9503，RMSEP为1.79%；玉米蛋白的蛋白溶出率，预测模型的决定系数Rp值为0.9518，RMSEP为3.74%。该模型可以实现玉米蛋白酶解过程中水解度和蛋白溶出率的原位实时监测。