反胶束法萃取玉米胚芽蛋白及其性质研究.docx

反胶束法萃取玉米胚芽蛋白及其性质研究.docx

《反胶束法萃取玉米胚芽蛋白及其性质研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《反胶束法萃取玉米胚芽蛋白及其性质研究.docx（77页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

反胶束法萃取玉米胚芽蛋白及其性质研究

反胶束法萃取玉米胚芽蛋白及其性质研究

学院：

食品与生物工程学院

专业班级：

食品质量与安全092班

姓名：

叶洪雨

学号：

2009057045

指导教师：

任健教授

摘要

玉米胚芽是一种优质的蛋白质资源，其蛋白含量在20%以上，但是目前尚未得到有效地利用。

本文以玉米胚芽为原料，经过超临界CO2流体萃取技术脱脂后，采用反胶束萃取其中的蛋白质，并对提取工艺条件进行了优化，研究了玉米胚芽分离蛋白的结构性质和功能性质，并对其改善火腿肠品质进行了应用研究。

反胶束萃取玉米胚蛋白分为前萃取和后萃取两个过程。

经过对萃取工艺条件的优化，得出最佳前萃取工艺条件为：

前萃取条件为AOT浓度为2.19g/50mL异辛烷、萃取pH值7.17、萃取温度38℃，此条件下前萃取率为58.36%；通过响应面分析得出最佳后萃取工艺条件为：

KCl浓度为1.14mol/L、萃取pH值为10.14和萃取时间为53min，此条件下后萃取率为64.57%，计算得蛋白总萃取率为36.15%。

经浓缩、脱盐、冷冻干燥、洗涤等处理后，玉米胚芽分离蛋白蛋白纯度可达81.26%。

研究了玉米胚芽分离蛋白的功能性质。

结果表明：

玉米胚芽分离蛋白溶解度在pH4时最低。

在考察范围内，温度的升高和氯化钠浓度的增加有助于玉米胚芽分离蛋白的溶解。

在等电点附近和碱性范围、温度在30℃~50℃时，玉米胚芽分离蛋白黏度较好。

在温度在30℃~50℃、NaCl浓度为0.15mol/L时，玉米胚芽分离蛋白持水性较好。

玉米胚芽分离蛋白在蛋白浓度较低、蔗糖浓度较高时表现出良好的起泡性和泡沫稳定性；蛋白浓度较低时，其起泡性优于大豆分离蛋白。

玉米胚芽分离蛋白的吸油性、乳化性和乳化稳定性优于大豆分离蛋白，凝胶形成性略差。

研究了玉米胚芽分离蛋白的化学组成和结构性质。

结果表明：

玉米胚芽分离蛋白中必需氨基酸含量丰富，其中Thr、Val、Phe和His的含量均高于FAO/WHO成人推荐值和儿童推荐值，Lys、Ile、Leu含量高于成人推荐值，略低于儿童推荐值。

玉米胚芽分离蛋白中含有较多的疏水性氨基酸，是一种酸性蛋白质。

凝胶层析分析表明玉米胚芽分离蛋白主要含有五个组分，分子量分别为359109Da、81203Da、47750Da、31225Da、13352Da。

玉米胚芽分离蛋白具有良好的耐热性和热稳定性，经差式量热扫描（DSC）分析表明玉米胚芽分离蛋白热变性温度为90.39℃，变性热为122.4J/g。

FT-IR图谱分析表明其二级结构中β-折叠﹑β-转角和α-螺旋含量分别是43.55％、23.91％和11.85％。

将玉米胚芽蛋白应用于火腿肠中，可明显提高火腿肠得率，并且可显著改善火腿肠感官品质和质构特性。

关键词：

反胶束法；萃取；玉米胚芽分离蛋白；性质；应用

目录

摘要I

目录Ⅱ

1绪论1

1.1玉米胚芽资源及其现状1

1.2玉米胚芽粕资源及其现状2

1.3玉米胚芽蛋白研究现状3

1.3.1玉米胚芽蛋白的分离提取3

1.3.2玉米胚芽蛋白的研究进展4

1.3.3玉米胚芽蛋白在食品中的应用研究5

1.4反胶束法萃取蛋白质及研究现状6

1.4.1反胶束法的提出与发展6

1.4.1反胶束法原理6

1.4.1反胶束法在食品中的应用9

1.5本论文研究的目的和意义10

1.5.2主要研究内容11

2反胶束法萃取玉米胚芽分离蛋白的工艺研究12

2.1引言12

2.2材料与方法12

2.2.1实验材料与仪器设备12

2.2.2脱脂玉米胚芽粉制备13

2.2.3脱脂玉米胚芽粉基本化学组成分析13

2.2.4反胶束体系制备[52]13

2.2.5反胶束法萃取玉米胚芽蛋白工艺流程13

2.3反胶束法前萃取玉米胚芽蛋白工艺研究14

2.3.1前萃取单因素实验15

2.3.2反胶束法前萃取玉米胚芽蛋白响应面试验设计[53]15

2.4反胶束法后萃取脱脂玉米胚芽蛋白工艺研究16

2.4.1后萃取单因素实验16

2.4.2反胶束法后萃取玉米胚芽蛋白响应面实验设计17

2.5脱脂玉米胚芽分离蛋白的制备18

2.6结果与讨论18

2.6.1脱脂玉米胚芽粉基本化学组成分析18

2.6.2反胶束法前萃取玉米胚芽蛋白工艺研究18

2.6.3反胶束法前萃取玉米胚芽蛋白工艺优化21

2.6.4反胶束法后萃取玉米胚芽蛋白工艺研究23

2.6.5反胶束法后萃取玉米胚芽蛋白工艺优化25

2.6.6玉米胚芽分离蛋白的制备28

2.7本章小结28

3玉米胚芽分离蛋白功能性质研究29

3.1引言29

3.2材料与方法29

3.2.1实验材料与仪器设备29

3.2.2可溶性蛋白含量的测定30

3.2.3溶解性的测定30

3.2.4黏度的测定30

3.2.5持水力（WHC）的测定[68]31

3.2.6起泡性及泡沫稳定性的测定31

3.2.7乳化性及乳化稳定性的测定32

3.2.8凝胶形成性和吸油性的测定32

3.3结果与讨论33

3.3.1可溶性蛋白标准曲线测定33

3.3.2溶解性测定33

3.3.3黏度的测定36

3.3.4WHC的测定39

3.3.5FA及FS的测定42

4.3.6EAI及ESI的测定46

3.3.7凝胶形成性和吸油性的测定51

3.4本章小结52

4反胶束法萃取玉米胚芽蛋白结构性质研究54

4.1引言54

4.2实验材料与仪器设备54

4.3玉米胚芽分离蛋白基本成分分析55

4.4玉米胚芽分离蛋白氨基酸组成分析[75]55

4.5玉米胚芽分离蛋白的营养指标估算55

4.6凝胶层析法测定玉米胚芽分离蛋白的分子量分布56

4.7玉米胚芽分离蛋白变性温度测定56

4.8玉米胚芽分离蛋白FT-IR分析56

4.9结果与讨论57

4.9.1玉米胚芽分离蛋白基本成分分析57

4.9.2玉米胚芽分离蛋白氨基酸组成分析57

4.9.3玉米胚芽分离蛋白的营养指标估算58

4.9.4凝胶层析法测定玉米胚芽分离蛋白的分子量分布59

4.9.5玉米胚芽分离蛋白变性温度测定61

4.9.6玉米胚芽分离蛋白FT-IR分析62

4.10本章小结63

5玉米胚芽分离蛋白在火腿肠中的应用研究65

5.1引言65

5.2材料与方法65

5.2.1实验材料与仪器设备65

5.2.2火腿肠制作工艺流程65

5.2.3加工制作方法[73]66

5.2.4质量评价标准67

5.2.5火腿肠得率的测定67

5.2.6火腿肠质构性质的测定67

5.3结果与讨论67

5.3.1感观评价分析67

5.3.2玉米胚芽分离蛋白对火腿肠得率的影响68

5.3.3玉米胚芽分离蛋白对火腿肠质构性质的影响68

5.4本章小结72

结论73

参考文献75

1绪论

1.1玉米胚芽资源及其现状

玉米胚芽的质量虽然仅占籽粒重量的10%~15%，但是其营养价值远远高于胚乳，籽粒中22%的蛋白质、84%的脂肪和83%的矿物质都集中在玉米胚芽当中。

与此同时，由于包含了籽粒中一半以上的油脂，因此玉米胚芽亦被作为一种油料资源，用于制取玉米胚芽油[1]。

玉米胚芽油的油酸和亚油酸占80%以上，维生素含量也十分可观，同时具有预防皮肤病、提高肌体免疫力、促进伤口愈合的功能，具有很好的实用价值[2]。

我国现有玉米淀粉厂年产量百万吨以上的厂家五百多家，对玉米淀粉副产物的综合利用水平很低，致使资源白白流失，降低了经济效益，而且还带来环境污染。

淀粉工业是国民经济中占重要地位的产业，生产淀粉时伴生了大量的副产品，这其中就包括营养价值较高的玉米胚芽。

通常，作为玉米淀粉生产副产物的玉米胚芽未经加工或简单加工后，作为饲料饲喂畜禽，在一定程度上造成了植物蛋白资源的浪费[3]。

玉米胚蛋白主要由白蛋白和球蛋白构成，含量超过60％。

其中有多于7.3％水溶蛋白，79.9％的碱溶蛋白，含醇溶蛋白1％，4.6％盐溶蛋白[4]。

通过酶解测定，玉米胚芽蛋白质的生物学价值以及总蛋白或主要组成碱溶蛋白，均不低于酪蛋白和鸡蛋白。

玉米胚芽蛋白的氨基酸构成符合国际卫生组织全价蛋白的规定值，近似于人奶和鸡蛋生物学价值[5]。

玉米胚芽主要成分及玉米胚芽蛋白的必需氨基酸组成见表1.1及表1.2。

表1.1玉米胚芽的成分（干基）

Tab.1.1Componentsofcorngerm（drybasis）

成分

粗蛋白

脂肪

淀粉

灰分

粗纤维

含量

13～24%

35～36%

18～22%

7～16%

2～5%

表1.2玉米胚芽蛋白的必需氨基酸组成（g/100g）

Tab.1.2Componentsofessentialfattyacidsoncorngermprotein（g/100g）

氨基酸

鸡蛋

玉米胚芽蛋白

赖氨酸

7.0

5.9

色氨酸

1.7

1.3

苏氨酸

4.7

4.1

异亮氨酸

5.4

4.0

组氨酸

2.2

3.4

亮氨酸

8.6

8.3

苯丙氨酸＋酪氨酸

9.3

6.7

蛋氨酸＋半胱氨酸

5.7

3.7

缬氨酸

6.6

6.1

21世纪以来，国内外对玉米胚芽的综合利用研究逐步加深，以其为原料制备蛋白质添加剂，在实验研究中广泛应用于肉制品、焙烤食品中，在膨化小食品生产方面、医药、化妆品等领域也有所运用。

但迄今为止，玉米胚芽粕的主要用途还是作为饲料或者是饲料添加剂，在食品中的应用实例很少[6]。

1.2玉米胚芽粕资源及其现状

我国每年处理玉米量逾两千万吨，每百万吨玉米约能够分离出近七百吨玉米胚芽，玉米胚芽产量相当可观。

作为玉米油厂的主要副产物，玉米胚芽粕是一种以蛋白质和玉米纤维为主的高营养物质。

玉米胚芽粕中粗蛋白含量约为为23%～25%[7]，生物效价PER值与WHO/FAO推荐值相近，与大豆酪蛋白的营养价值相似，高于大米和精制面粉，是一种优质的植物蛋白资源[8]，因此人类对玉米胚芽粕的重视日益加强。

玉米胚芽榨油后，除油脂含量降低外，其他营养成分基本全部保留在胚芽粕中，但国内工厂一般对玉米胚芽粕做饲料处理，并没有较大发挥其潜在的生物价值[9]。

玉米胚芽粕中各种氨基酸含量见表1.3。

在世界资源日益消耗，蛋白资源日益缺乏的今天，积极采取有效措施加强对玉米胚芽粕的综合利用，将廉价的玉米胚芽蛋白转化为优质食品蛋白质具有较大的社会和经济意义。

表1.3玉米胚芽粕中各种氨基酸含量

Tab.1.3Thecontentoffattyacidsondefattedcorngerm

氨基酸类别

占胚芽粕/%（干基）

占胚芽粕中蛋白质/%（干基）

丙氨酸

1.4

6.5

精氨酸

1.3

5.8

天冬氨酸

1.4

6.5

胱氨酸

0.4

1.8

谷氨酸

3.2

14.2

甘氨酸

1.1

4.9

组氨酸

0.7

3.1

异亮氨酸

0.7

3.1

亮氨酸

1.8

8.0

赖氨酸

0.9

4.0

蛋氨酸

0.6

2.7

苯丙氨酸

0.9

4.9

脯氨酸

1.3

5.8

丝氨酸

1.0

4.4

苏氨酸

1.1

4.9

色氨酸

0.2

0.