脱酰胺对小麦面筋蛋白酶解敏感性及产物特性的影响

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小麦面筋蛋白是小麦淀粉生产过程中的副产品,由于其水分散性差,其在食品工业中的应用受到限制。盐酸脱酰胺是小麦面筋蛋白改性方法中较为有效的方法之一,本文采用盐酸对小麦面筋蛋白进行改性,较为系统地研究了小麦面筋蛋白的脱酰胺工艺、酶解工艺、酶解敏感性、结构特性、乳酸菌发酵工艺及其抗氧化特性,研究结果如下:利用盐酸对小麦面筋蛋白进行改性,以盐酸浓度、处理时间和处理温度作为单因素变量,得出最佳脱酰胺工艺:小麦面筋蛋白浓度24%(w/w),0.30mol/L盐酸,65℃,24h脱酰胺;对脱酰胺小麦面筋蛋白进行单双酶酶解处理,先筛选单酶,再选用效果好的单酶进行双酶分步水解,结果表明:单酶中胰酶和PR23酶解效果最好,胰酶的最佳作用条件为:底物浓度12%(w/w),加酶量0.024%,pH8.0,反应温度50℃;PR23的最佳作用条件为:底物浓度12%(w/w),加酶量0.030%,pH3.2,反应温度50℃;分步酶解最优条件为:PR23酶解24h+胰酶酶解48h,在此条件下,蛋白回收率达到94.43%,水解度达到23.46%。最后,比较了最佳工艺下小麦面筋蛋白在胰酶、风味酶和碱性酶酶解过程中的酶解敏感性,结果表明:在最佳脱酰胺工艺下,脱酰胺小麦面筋蛋白胰酶酶解效果最好,其在不同时间的酶解过程中敏感性最强。研究了不同脱酰胺度的盐酸脱酰胺小麦面筋蛋白其结构特性对小麦面筋蛋白胰酶酶解特性的影响。结果表明:55%脱酰胺度的脱酰胺小麦面筋蛋白酶解敏感性最高,其酶解液中小于3000Da的肽段最多;脱酰胺处理显著提高了蛋白表面疏水性和降低了蛋白的分子粒径;拉曼光谱表示盐酸脱酰胺改性使小麦面筋蛋白分子构象有效地伸展,二硫键断开为巯基;红外光谱结果显示α-螺旋含量降低,β-转角和β-折叠含量增多,脱酰胺改善了小麦面筋蛋白的分子结构和蛋白弹性;从电镜图结果可得,脱酰胺度为55%的小麦面筋蛋白具有最平整的表面和最少的均匀气孔,其酶解特性最佳。采用乳酸菌对小麦面筋蛋白酶解液进行发酵,分析比较了乳酸菌发酵过程中小麦面筋蛋白胰酶酶解液酶解特性及其抗氧化特性的变化。研究结果表明:乳酸菌发酵提高了小麦面筋蛋白的酶解效率,且在乳酸菌发酵36h时酶解效率最高;酶解液在LAB发酵后大分子肽段减少,小分子肽段增加;随着乳酸菌发酵时间的延长,酶解液DPPH自由基清除能力、OH自由基清除能力及ORAC氧自由基吸收能力有所升高,ABTS自由基清除能力有所降低,乳酸菌发酵对还原力的影响不大。阐明了小麦面筋蛋白在LAB发酵过程中抗氧化性与抗氧化物质含量的变化规律及二者之间的内在关系。乳酸菌发酵处理脱酰胺小麦面筋蛋白胰酶12h酶解液,发酵前后其抗氧化能力与酶解发酵时间有关,乳酸菌发酵提高了酶解液的DPPH自由基清除能力和ORAC氧自由基吸收能力,在小麦面筋蛋白发酵酶解液中,肽含量和总酚含量与抗氧化能力显著正相关,然而乳酸菌数量和美拉德产物含量与抗氧化能力无显著相关;肽是目前为止小麦面筋蛋白发酵酶解液中最主要的抗氧化组分,酶解液中的肽和总酚含量累积贡献了95.4%-99.7%的抗氧化能力。
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