小麥胚蛋白質(zhì)及其酶解產(chǎn)物的研究.pdf

1、我國(guó)是世界上的主要產(chǎn)麥國(guó)之一，總產(chǎn)量居世界第一。小麥胚是小麥加工業(yè)的主要副產(chǎn)物之一，每年可以開(kāi)發(fā)利用的小麥胚潛藏量高達(dá)280～420萬(wàn)噸。目前，對(duì)于小麥胚的開(kāi)發(fā)和利用的主要途徑是制備小麥胚油，而對(duì)于脫脂后的小麥胚還沒(méi)有很好的利用途徑，大部分被用作動(dòng)物飼料原料。脫脂后的小麥胚中含有豐富的天然蛋白質(zhì)，并且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，具有良好的開(kāi)發(fā)前景。因此，本論文以制油后的脫脂小麥胚為原料，對(duì)脫脂小麥胚蛋白的分離制備、理化性質(zhì)、功能性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)特性以及結(jié)構(gòu)

2、特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并對(duì)脫脂小麥胚蛋白酶解產(chǎn)物的生理活性進(jìn)行分析，旨在為深度開(kāi)發(fā)和利用脫脂小麥胚蛋白提供理論依據(jù)和有效途徑，實(shí)現(xiàn)小麥加工業(yè)副產(chǎn)物的高效增值。 通過(guò)對(duì)脫脂小麥胚Osborne四種蛋白組分研究表明，清蛋白含量最豐富(34.5％)，其次是球蛋白(15.6％)和谷蛋白(10.6％)，含量最少的是醇溶蛋白(4.6％)；四種蛋白組分的必需氨基酸構(gòu)成都比較平衡，都含有豐富的谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸、亮氨酸和甘氨酸，尤其是谷物

3、中的第一限制性氨基酸——賴(lài)氨酸在脫脂小麥胚各蛋白組分中的含量都比較豐富，而胱氨酸和半胱氨酸含量十分低。根據(jù)氨基酸組成對(duì)脫脂小麥胚蛋白的營(yíng)養(yǎng)特性分析表明，四種蛋白組分必需氨基酸的比例和BV值都較高(都在推薦值36％和2.00之上)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)較高，綜合評(píng)價(jià)，清蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高；含硫氨基酸是所有四種蛋白組分的限制性氨基酸。非還原和還原SDS-PAGE分析表明，二硫鍵在脫脂小麥胚蛋白中的含量較低；小麥胚球蛋白包含19個(gè)主要的亞基，其相對(duì)分

4、子質(zhì)量范圍主要分布在14-85kDa之間。球蛋白主要包括四個(gè)明顯的區(qū)域帶：55.0kDa、37.0-43.0kDa、24.0kDa和12.0-20.0kDa；醇溶蛋白中16.0和17.0kDa兩條譜帶十分顯著；谷蛋白低相對(duì)分子質(zhì)量的亞基主要有5個(gè)：39.0kDa、20.0kDa、18.0kDa、17.0kDa和14.0kDa。DSC分析表明小麥胚清蛋白和球蛋白的變性溫度分別為69.72±0.17℃和83.80±0.22℃，變性焓△H分別

5、為0.53±0.03J/g和1.36±0.09J/g，由于醇溶蛋白和谷蛋白本身結(jié)構(gòu)原因，所以未檢測(cè)到明顯的變性峰。 采用凝膠層析將小麥胚球蛋白分為三個(gè)級(jí)分GPⅠ、GPⅡ和GPⅢ，其中GPⅡ是最主要的級(jí)分。GPⅡ是γ球蛋白，而且是8S球蛋白，主要含有兩個(gè)亞基譜帶55.0kDa和38.0-40.0kDa；其二級(jí)結(jié)構(gòu)主要是β-折疊，占50％以上，α-螺旋和無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)的含量比較接近，各占20％左右。 采用傳統(tǒng)的鹽溶堿提酸沉和

6、超濾-膠束化兩種工藝制備脫脂小麥胚分離蛋白，所得的分離蛋白產(chǎn)品的氨基酸組成都較平衡，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，并且都高于任一Osborne蛋白組分；具有較高的體外消化率，都高于市售的大豆分離蛋白；然而含硫氨基酸仍是兩種分離蛋白產(chǎn)品的限制性氨基酸。兩種工藝相比，傳統(tǒng)的鹽溶堿提酸沉工藝所得分離蛋白產(chǎn)品的得率較高，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，PER、BV和體外消化率較高；但其變性程度稍高，功能性質(zhì)較差；超濾-膠束化工藝所得產(chǎn)品的得率較低，但其蛋白純度稍高，氨基酸

7、平衡較好，其中精氨酸、胱氨酸、賴(lài)氨酸和色氨酸的含量明顯較高；除鈉元素較低外，其它礦物元素都明顯高于傳統(tǒng)工藝；并且蛋白質(zhì)變性程度低，具有較好的功能性質(zhì)。 研究了小麥胚預(yù)處理、干燥方式和醇洗對(duì)其分離蛋白理化性質(zhì)、功能性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)特性以及結(jié)構(gòu)的影響。滅酶處理使小麥胚分離蛋白的得率和蛋白純度降低，但能使分離蛋白的PER、BV和體外消化率增加；而脫脂處理使小麥胚分離蛋白的得率、純度、體外消化率、必需氨基酸總量以及PER值都有所提高。噴霧干燥

8、所得的小麥胚分離蛋白的顆粒均勻，呈微球狀，粒徑較小，分散性好，堆積密度較大，產(chǎn)品顏色亮度較好。而冷凍干燥的分離蛋白顆粒較大，顆粒多為塊狀和片狀，顆粒普遍較大，分散性差，容積密度較小，產(chǎn)品顏色較差，黃度較高。噴霧干燥所得的小麥胚分離蛋白的溶解性較好，具有較好的起泡性和乳化活性，而冷凍干燥的小麥胚分離蛋白具有相對(duì)較好的吸水性、吸油性、泡沫穩(wěn)定性和乳化穩(wěn)定性。小麥胚分離蛋白中的黃酮相對(duì)較多，含量為0.236％。采用預(yù)冷的50％的乙醇洗滌能夠脫

9、除90％以上的黃酮。醇洗后的小麥胚分離蛋白的色澤、純度和體外消化率都有明顯改善。醇洗后，小麥胚分離蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)中α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu)明顯增加，而β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)減少，表明醇洗后小麥胚分離蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)更加有序。但醇洗后的小麥胚分離蛋白的溶解性下降，吸水性、起泡性和乳化活性降低，而吸油性和乳化穩(wěn)定性略微有所增加。 采用多種蛋白酶酶解脫脂小麥胚分離蛋白，堿性蛋白酶Alcalase2.4L水解度最高，水解6h達(dá)25％。Neut

10、rase和Protamex的酶解產(chǎn)物的ACE抑制活性最強(qiáng)，其酶解6h產(chǎn)物的ICso值分別為0.089和0.102mgprotein/mL。幾種ACE抑制活性較強(qiáng)的酶解產(chǎn)物都富含Glu、Asp、Arg、Lys、Gly和Leu，而Cys、Trp和Met的含量相對(duì)較少。并且這幾種酶解產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量都比較低，大部分肽鏈的相對(duì)分子質(zhì)量都低于1500Da。超濾分離富集酶解產(chǎn)物中ACE抑制肽的作用明顯，尤其對(duì)于Alcalase和Neutrase兩

11、種酶解產(chǎn)物的ACE抑制肽的富集作用最為明顯。對(duì)Neutrase酶解產(chǎn)物而言，透過(guò)MWCO3000Da膜而被MWCO1000Da膜截留的級(jí)分具有最強(qiáng)的ACE抑制活性；Alcalase酶解產(chǎn)物透過(guò)MWCO1000Da膜的級(jí)分具有最強(qiáng)的ACE抑制活性，通過(guò)計(jì)算這兩個(gè)富集級(jí)分的IC50大約為0.020～0.030mgprotein/mL。綜合考慮，采用超濾法分離富集小麥胚分離蛋白Alcalase酶解產(chǎn)物中的ACE抑制肽具有良好的應(yīng)用前景。

12、 小麥胚分離蛋白Alcalase酶解產(chǎn)物具有較強(qiáng)的抗氧化活性，在亞油酸體系中其抗氧化活性與α-生育酚十分接近。酶解產(chǎn)物具有極強(qiáng)的螯合能力，在0-300μg/mL濃度范圍內(nèi)，螯合能力與濃度之間呈現(xiàn)很好的劑量效應(yīng)，在300μg/mL濃度時(shí)，小麥胚分離蛋白酶解產(chǎn)物可以螯合80％以上的Fe2+，螯合Fe2+是其最主要的抗氧化作用機(jī)理。酶解產(chǎn)物具有一定清除[DPPH·]、[O2-·]、[OH]自由基的能力，并且其清除率與其濃度之間呈現(xiàn)良好的劑量