一種電子束輻照聯合酶法改善麥胚蛋白功能性質的方法與流程
2023-10-25 04:16:02 7
本發明涉及植物蛋白改性以及農產品精深加工的技術領域，尤其是涉及一種電子束輻照聯合酶法改善蛋白質功能性質的方法。
背景技術：
小麥胚芽是麵粉加工業的副產品，含有豐富的澱粉、蛋白質、不飽和脂肪、維生素以及礦物元素，被營養學家譽為「人類天然的營養寶庫」。小麥胚芽組分中，蛋白質含量佔30％左右，麥胚蛋白是一種完全蛋白，含有8種人體所必需胺基酸，尤其富含其他穀物缺乏的賴氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸。而且，必需胺基酸配比與WHO/FAO推薦的模式值基本接近，營養價值可與雞蛋蛋白媲美。儘管麥胚蛋白營養價值高，但它的功能性質卻低於大豆蛋白和酪蛋白，限制了其在食品工業中的應用。目前，麥胚的儲量在200～300萬噸，數量十分可觀，有很大的開發空間。如何減少麥胚資源浪費，增加其附加值，發揮麥胚蛋白的優勢，具有重要的經濟和理論意義。
傳統的蛋白質改性的方法有化學法(烷基化、磷酸化、脫醯胺化、酸鹼改性等)和物理法(超聲、高壓、輻照等)，化學法存在安全性差、蛋白品質降低、不易控制等問題，而物理法相對安全，工藝簡單。其中，輻照技術在保鮮、鈍酶、滅蟲殺菌以及破壞抗營養因子等方面發揮重要的作用，近幾年在其他方面也有了相應的研究，所以電子束的處理技術越來越受到國內外學者的關注。但是，關於電子束對蛋白鹼性溶液輻照後，聯合生物酶適當水解，來產生吸水性、吸油性、乳化性、起泡性提高的蛋白的方法鮮有研究。
技術實現要素：
針對現有技術存在的上述問題，本申請人提供了一種電子束輻照聯合酶法改善麥胚蛋白功能性質的方法。相對於烷基化、磷酸化、脫醯胺化等化學改性方法，電子束輻照聯合酶法技術是工藝簡單、安全環保，有效的實現的麥胚資源的精深利用，拓寬了其應用領域。
本發明的技術方案如下：
一種電子束輻照聯合酶法改善麥胚蛋白功能性質的方法，以脫脂小麥胚芽為原料，參照osborne和鹼溶酸提的方法提取清蛋白、球蛋白、谷蛋白和分離蛋白，將4種蛋白分別配成懸濁液並調成弱鹼性後裝於透明密封袋中，放平，然後利用電子束輻照技術對以上蛋白懸濁液進行處理，輻照後的蛋白樣品利用生物酶進行水解，產物沸水滅酶，冷凍乾燥。
提取的4種蛋白分別按w/v為10～40％的料液比與去離子水完全混合，形成懸濁液。懸濁液的pH控制在7.5～8.5。
將所述懸濁液密封於密封袋中，密封袋放平後，懸濁液厚度為1～2cm，密封袋為食品級、耐輻照的材料。電子束輻照處理的輻照劑量0～10kGy，輻照條件1.5～5.0MeV/20～40mA。
所述生物酶包括鹼性蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、複合蛋白酶、風味蛋白酶中的任意一種。所述的生物酶的水解條件為各個酶的最佳水解條件，水解時間為2～15min。將水解後的產物的pH調為中性後，冷凍乾燥得到產品。
本發明有益的技術效果在於：
本發明避免了高輻照劑量造成營養成分的流失以及高輻照劑量不被食品行業所接受的局面；改善低劑量條件下對輻照對蛋白質乾粉結構性質無明顯影響的狀況；實現在較低的輻照劑量下，通過輻照，弱鹼性的懸濁液產生HO、·e-aq、H·等活性基團，利用這些活性基團間接作用於蛋白質，使蛋白質變舒展，內部活性基團暴露，有利於生物酶的結合，從而在生物酶的進一步作用下改善蛋白的吸水性、吸油性、乳化性、起泡性等。本發明工藝簡單、時間周期短、易控制、安全無汙染。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發明進行具體描述。
實施例1
將清蛋白與去離子水按料液比(40％，w/v)混合均勻，形成弱鹼性的(pH 8.5)懸濁液後，分裝於透明的自封袋中，裝液後的自封袋的厚度控制在1～2cm。將含有蛋白懸濁液的自封袋平鋪於傳送帶上，置於電子加速器下輻照處理，輻照條件為輻照劑量5、10kGy，5.0Mev/20mA。輻照後的清蛋白懸濁液與風味蛋白酶混合水解。水解條件：加酶量0.5％(w/w)，溫度50℃，pH 7.0，水解7min。處理過後的樣品沸水滅酶，調回中性後，並冷凍乾燥。最後，進行吸水性、吸油性、乳化性、起泡性的檢測。
(1)吸水性和吸油性測試：取0.5g蛋白分別分散於10mL去離子水(或花生油)中，渦旋震蕩30min，離心去除未吸附的水或油，吸水性WA和吸油性OA按下面的計算公式計算：
W0是幹樣品的重量(g)，W1是幹樣品加離心管的重量(g)，W2是離心後吸過水的樣品重量加離心管的重量(g)；
O0是幹樣品的重量(g)，O1是幹樣品加離心管的重量(g)，O2是離心後吸過油的樣品重量加離心管的重量(g)；
(2)乳化特性測試：5mL的大豆油與0.1％(w/v)蛋白溶液(0.01M磷酸緩衝液，pH7.0)的混合物於均質機下30000r/min均質1min形成乳化物，分別於0min和10min時從試管底部取50uL乳化液與5mL 0.1％(w/v)SDS混勻，在500nm處測混合物的吸光值。0min時的吸光值定義為乳化性，乳化穩定性按下面的公式計算：
A0是0min中的吸光值，△t＝10，△A為10min的時間間隔吸光值的差值
(3)起泡特性檢測：40mL 1.0％(w/v)的蛋白溶液(0.01M磷酸緩衝液，pH7.0)於均質機下30000r/min均質1min，起泡性和起泡穩定性按下面的公式計算：
V0是原始蛋白溶液體積(ml)，V1均質後0min時的蛋白液體積，V2均質後30min時的蛋白液體積。測試結果如表1所示。
表1電子束輻照對麥胚清蛋白功能性質的影響
實施例2
將球蛋白與去離子水按料液比(40％，w/v)混合均勻，形成弱鹼性的(pH 8.5)懸濁液後，分裝於透明的自封袋中，裝液後的自封袋的厚度控制在1～2cm。將含有蛋白懸濁液的自封袋平鋪於傳送帶上，置於電子加速器下輻照處理，輻照條件為輻照劑量5、10kGy，5.0Mev/20mA。輻照後的球蛋白懸濁液與鹼性蛋白酶混合水解。水解條件：加酶量0.5％(w/w)，溫度50℃，pH 8.0，水解7min。處理過後的樣品沸水滅酶，調回中性後，冷凍乾燥，最後進行吸水性、吸油性、乳化性、起泡性的檢測。測試方法同實施例1，測試結果如表2所示。
表2電子束輻照聯合酶法對麥胚球蛋白功能性質的影響
實施例3
將谷蛋白與去離子水按料液比(40％，w/v)混合均勻，形成弱鹼性的(pH 7.5)懸濁液後，分裝於透明的自封袋中，裝液後的自封袋的厚度控制在1～2cm。將含有蛋白懸濁液的自封袋平鋪於傳送帶上，置於電子加速器下輻照處理，輻照條件為輻照劑量5kGy，5.0Mev/20mA。輻照後的谷蛋白懸濁液與複合蛋白酶混合水解。水解條件：加酶量0.5％(w/w)，溫度50℃，pH 6.5，水解7、15min。處理過後的樣品沸水滅酶，調回中性後，冷凍乾燥，最後進行吸水性、吸油性、乳化性、起泡性的檢測。測試結果如表3所示。
表3電子束輻照聯合酶法對麥胚谷蛋白功能性質的影響
實施例4
將分離蛋白與去離子水按料液比(20％、40％，w/v)混合均勻，形成弱鹼性的(pH 7.5)懸濁液後，分裝於透明的自封袋中，裝液後的自封袋的厚度控制在1～2cm。將含有蛋白懸濁液的自封袋平鋪於傳送帶上，置於電子加速器下輻照處理，輻照條件為輻照劑量5kGy，5.0Mev/20mA。輻照後的分離蛋白懸濁液與複合蛋白酶混合水解。水解條件：加酶量0.5％(w/w)，溫度50℃，pH 6.5，水解7min。處理過後的樣品沸水滅酶，調回中性後，冷凍乾燥，最後進行吸水性、吸油性、乳化性、起泡性的檢測。測試結果如表4所示。
表4電子束輻照聯合酶法對麥胚分離蛋白功能性質的影響
由以上結果可以看出適當的電子束輻照聯合酶法處理條件，能提高麥胚蛋白的吸水性、吸油性、起泡性、乳化性。