油料作物中有效成分分离制备及其检测方法研究

论文摘要

油脂和蛋白质是现代食品工业重要的原料。油料作物是植物油脂和蛋白质的最重要来源,在保证油脂和蛋白质的有效供给、改善食物结构、促进养殖业和加工业发展等诸方面均居重要地位。随着食品加工产业的发展,充分合理地利用油料资源,提高产品附加值,降低加工消耗成为食品加工产业发展的主要方向和科技发展的需求。油料种子是蛋白、油脂和众多次生代谢产物组成的复杂生物体系,充分研究和利用油料作物的各个有效组分是进行油料资源开发的基础。高效的分离技术为油料作物全资源利用提供了必需的手段和方法。而现代分离检测技术为提高油料产品的质量提供了技术支撑。本文将现代分离与检测技术应用于油料加工,用于满足人类对食物,特别是对油脂和蛋白不断增长的需要。主要研究工作如下：（1）超声和超滤技术的发展为食品科学提供了高效的分离富集手段。本研究将超声和超滤技术应用于菜籽蛋白的提取制备,以提高蛋白的提取率。菜籽蛋白是一种理想的全价蛋白,但等电点和分子量分布比较复杂,完全提取比较困难,限制了菜籽蛋白的应用。通过单因素实验和响应面分析优化了超声波辅助提取菜籽蛋白的工艺,最优工艺参数为超声波辅助功率为450W,超声时间为84min,料液比为1：24,pH=11.5,温度35℃,此工艺条件下菜籽蛋白的提取率为76.83+2.53%,较传统的水浴提取法提高了35.43+1.84%。因此,超声辅助提取是提取菜籽蛋白的快速有效的方法。采用超滤法对菜籽蛋白提取液进行浓缩纯化,超滤得到的粗蛋白RPs含量为863.4±5.1g/kg干重,高于碱溶酸沉蛋白RP5.8和RP3.6,吸油性、乳化性、起泡性和泡沫稳定性优于蛋白RP5.8和RP3.6。菜籽超滤蛋白的溶解性实验表明沉淀法分离菜籽蛋白时应采取二级或多级沉淀。超滤得到的菜籽蛋白可以作为大豆蛋白的潜在替代资源用于食品加工。（2）纳米包埋技术已被广泛应用于食品工业领域,在色、香、味、型、营养保健以及安全等方面发挥积极作用。本研究利用植物甾醇脂质体包埋纳豆激酶,为功能产品开发奠定基础。脂质体是由类似细胞膜的双层膜构成,利用植物甾醇生产纳豆激酶脂质体能够兼具植物甾醇和纳豆激酶的功效。实验采用正交试验优化了植物甾醇脂质体的制备过程,并测定了脂质体的性质。结果表明：利用纳豆激酶生产植物甾醇脂质体的最优条件为：NK活性为2500 U/mL,卵磷脂与甾醇摩尔比为2：1和甘露醇与卵磷脂的质量比为3：1。在此条件下得到NK脂质体的包封率为65.25%。植物甾醇脂质体的Z电位为-（51+3）mV,平均粒径为194.1+4.98nm,为圆形、形状规则、无粘性的颗粒。4。C储存实验表明脂质体比较稳定。（3）固相微萃取作为样品前处理技术广泛应用于食品工业中风味的研究。本实验利用固相微萃取技术研究了高低油酸花生中的主要风味成分。花生风味是影响消费者的接受性的重要特征,花生改良后至少应该保持原有的风味和香气。而且,食品的不同加工方式影响花生油的风味,实验采用固相微萃取-气质联用（SPME-GC-MS）分析和鉴定不同加工方式的高低油酸花生挥发性成分,优化了花生油挥发性成分的固相微萃取条件,比较了不同加工处理方式（焙烤、蒸煮和焙烤、微波焙烤）对花生油挥发性成分的影响。结果表明：花生油挥发性成分固相微萃取的最佳条件为：DVB/CAR/PDMS萃取头,萃取温度70。C,顶空萃取时间40min,质谱解析时间5min。主成分分析（PCA）表明,不同加工方式的高油酸花生油具有相似的挥发性成分,同种基因型的花生有类似的风味特征；不同加工处理下高低油酸花生的挥发性成分有明显不同,相同加工处理的花生油具有类似的挥发性成分,特别是同种油酸型的花生油,挥发性成分更接近。（4）质谱技术是目前脂质及其代谢产物分析检测中应用较多的方法,本研究利用质谱技术对油脂氧化的产物-氢过氧化物进行了分析。油脂氧化是油基食品品质劣变最主要的原因,氢过氧化物是脂质氧化早期的主要产物。实验构建了多重反应模式（MRM）高效液相色谱-三重四级杆-离子阱串联质谱（HPLC-ESI-MS-MS）快速分离检测氢过氧化物的方法,研究了高低油酸花生脂肪酸组成和处理方式对脂肪酶酶活和氢过氧化物产物的影响。结果表明,运用HPLC-ESI-MS-MS方法快速分离检测氢过氧化物的方法,在5.0-200 ng/mL时峰面积比与质量浓度的线性关系良好（r>0.99）,检测灵敏度高。利用典型相关分析研究了花生中油酸、亚油酸和亚麻酸含量与脂肪氧合酶酶活、氢过氧化物含量的关系。油酸含量和碱液浸泡决定脂肪酸组成与脂肪氧合酶酶活之间的关系,成负相关；亚油酸含量直接决定产物中氢过氧化物的量,成正相关；油酸含量与氢过氧化物HPOT的含量成负相关。以上与高油酸含量的花生抗氧化性增强的理论一致。油料作物成分复杂,既有含量较高的蛋白和油脂,又有含量极低的功能成分,而且含有多种结构和性质相近的物质。进行有效成分的提取、分离、鉴定及功能产品开发是目前国内外研究的热点和难点。通过研究现代分离检测技术在油料加工中的应用,对于我国的资源优势和科技优势转化为产业优势意义重大,并能为农业的可持续发展,饮食结构的改善和人民生活水平的提高带来积极影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 超声波、微波等物理辅助技术
• 1.3 样品前处理技术
• 1.4 质谱技术
• 1.5 高效分离与制备技术
• 1.6 纳米包埋技术
• 1.7 本文研究目的、意义及研究内容
• 2 超声、超滤制备菜籽蛋白及功能性质研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 3 纳米包埋技术在植物甾醇脂质体制备中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 4 SPME-GC-MS分析高油酸花生挥发性成分
• 4.1 前言
• 4.2 材料和方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 5 高低油酸花生氢过氧化物的鉴定及相关性分析
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结及展望
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 创新
• 6.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读博士学位期间发表的论文
• 附录2 英文缩写及中英文全名对照表