脱皮冷榨菜籽粕中菜籽蛋白的制备及其性质的研究

论文摘要

油菜是我国主要的油料作物,油菜籽总产量居世界第一。菜籽粕是油菜籽工业制油的主要副产物,我国每年可以开发利用的菜籽粕高达600万吨。脱脂后的菜籽粕中含有35-45%左右的蛋白质,营养价值较高,具有良好的开发前景,是一种潜在的植物蛋白资源。目前,由于菜籽粕中残留有抗营养因子以及热榨制油工艺所造成的菜籽蛋白质变性,对于菜籽粕的开发和利用相当有限,仅用作肥料或按一定比例添加作饲料,从而造成了菜籽粕资源的极大浪费。本论文以脱皮冷榨制油菜籽粕为原料,采用乙醇浸提法制备菜籽浓缩蛋白,对其进行超声波改性和微波改性后,获得具有特定功能性质的菜籽浓缩蛋白产品;其次采用低浓度碱液浸提菜籽粕、结合超滤分离制备菜籽分离蛋白,并以其为原料,通过酶的筛选及酶解工艺优化制备得到具有生物活性的菜籽分离蛋白酶解产物;最后对菜籽分离蛋白酶解产物的抗氧化活性进行研究,从而为菜籽粕的深度开发利用提供理论依据和有效途径,实现油菜籽加工业副产物的高效增值。菜籽浓缩蛋白的制备及物理改性。以脱皮冷榨的菜籽粕为原料、蛋白质量分数为考察指标,通过正交试验确定了制备菜籽浓缩蛋白的最佳工艺参数:乙醇浓度70%、浸提温度55℃、液料比为6:1、浸提次数5次、每次浸提时间25min,蛋白的质量分数为60.5%,得率为75.7%,其中抗营养因子成分单宁、植酸、硫苷分别被脱除90.5%,66.7%、99.3%,各项指标均达到国家农业行业标准——一级饲料用菜籽粕指标（GB NY/T 126—2005）的要求。对菜籽浓缩蛋白进行超声波改性和微波改性,正交试验筛选出超声波改性的最佳操作条件为:菜籽浓缩蛋白浓度3%,时间5min,超声波功率300W,pH值为11,改性菜籽浓缩蛋白的氮溶解指数可达到86.94%;正交试验筛选出微波改性的最佳操作条件为:菜籽浓缩蛋白浓度5%、微波功率300W、时间1min、pH值为10,改性菜籽浓缩蛋白的氮溶解指数可达到73.38%。相对于菜籽浓缩蛋白,经过超声波改性或微波改性的菜籽浓缩蛋白,其持水性、吸油性、起泡性与乳化性等功能性质均有一定程度提高。菜籽分离蛋白分离纯化及其特性研究。以脱皮冷榨的菜籽粕为原料、菜籽分离蛋白提取率为考察指标,单因素试验和正交试验分析得出低浓度碱液浸提菜籽蛋白工艺参数为:胶体磨间隙为10μm,浸提3次,浸提pH值为9.5、温度50℃、时间1.2h、固液比1:15,酸沉pH值为4.5,此条件下菜籽蛋白的提取率为88.1%;以膜通量为考察指标,对超滤分离条件进行优化,得到超滤分离制备菜籽分离蛋白的工艺参数为:质量分数10%,pH值为9.0,超滤压力0.20MPa、温度40℃、时间5h。经喷雾干燥得到淡黄色粉末状的菜籽分离蛋白产品,其蛋白质量分数为66.5%,蛋白最终得率为70%,抗营养因子硫苷、单宁和植酸均未检测出。氨基酸分析表明,菜籽分离蛋白含有人体所需的各种必需氨基酸,营养价值较高。菜籽分离蛋白酶解工艺的研究。以菜籽分离蛋白为底物,选用碱性蛋白酶Alcalase、中性蛋白酶Neutrase、风味蛋白酶Flavourzyme及复合蛋白酶Protamex,分别对菜籽分离蛋白进行酶解,以制备得到的酶解产物（Rapeseed protein hydrolysates,RPH）的水解度和对1,1-二苯基-2-苦肼基（DPPH）自由基的清除率为指标,筛选出适宜的蛋白酶。研究结果表明,菜籽分离蛋白的不同蛋白酶酶解产物均具有一定的抗氧化能力,其中Alcalase酶解时反应条件温和,酶解产物的抗氧化能力最强,因此确定Alcalase蛋白酶作为制备菜籽蛋白酶解产物的适宜用酶。在Alcalase酶解菜籽蛋白单因素试验的基础上,采用正交试验得到最优酶解条件为:pH值为8.5,温度55℃,底物浓度2.5%,酶浓度/底物浓度2.0%,时间4h,该条件下制备得到的菜籽分离蛋白酶解产物的水解度为24.45%,DPPH自由基清除能力为76.16%,对超滤法制备得到的不同分子量范围的菜籽分离蛋白酶解产物的抗氧化试验表明,菜籽分离蛋白酶解产物中具有抗氧化功能的成分主要集中在分子量3KDa以下。菜籽分离蛋白酶解产物的抗氧化能力的研究。体外抗氧化体系评价试验结果表明,菜籽分离蛋白酶解产物具有较高的还原能力,一定浓度范围的菜籽分离蛋白酶解产物可以在亚油酸体系中表现出显著的对其自氧化的抑制能力,在三种清除自由基模型中,菜籽分离蛋白酶解产物均表现出具有清除超氧阴离子自由基、羟自由基及DPPH自由基的能力,且有较显著的量效关系。体内抗氧化体系评价试验结果表明,菜籽分离蛋白酶解产物可以有效抑制D-半乳糖致衰小鼠体重的缓慢增加;对小鼠血清、肝脏和肾脏中的丙二醛含量、超氧化物歧化酶活力和谷胱甘肽过氧化物酶活力等指标进行测定,结果表明菜籽分离蛋白酶解产物可以显著提高衰老模型小鼠血清、肝脏和肾脏中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活力,并显著降低丙二醛含量,其作用效果随着菜籽分离蛋白酶解产物剂量的增加而增大,表明菜籽分离蛋白酶解产物具有有效改善D-半乳糖致衰小鼠的抗氧化能力,达到延缓衰老的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 油菜及油菜籽概况
• 1.1.1 油菜的类型及分布
• 1.1.2 油菜籽
• 1.1.3 双低菜籽粕
• 1.2 菜籽蛋白开发利用研究现状
• 1.2.1 菜籽浓缩蛋白
• 1.2.2 菜籽分离蛋白
• 1.2.3 菜籽肽的研究概况
• 1.3 课题的立项背景、意义及主要研究内容
• 1.3.1 立项背景及意义
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.4 论文研究的技术框架
• 参考文献
• 第二章 菜籽浓缩蛋白的制备及物理改性
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验原料及试剂
• 2.1.2 仪器与设备
• 2.1.3 检测方法
• 2.1.4 统计学分析
• 2.2 试验方案设计
• 2.2.1 菜籽浓缩蛋白制备及改性工艺流程
• 2.2.2 影响菜籽浓缩蛋白质量分数的单因素试验
• 2.2.3 菜籽浓缩蛋白制备最适工艺条件筛选
• 2.2.4 菜籽浓缩蛋白的改性
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 醇法制备条件对菜籽浓缩蛋白的影响
• 2.3.2 超声波改性
• 2.3.3 微波改性
• 2.3.4 指标检测结果
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 菜籽分离蛋白分离纯化及其特性
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验原料与试剂
• 3.1.2 仪器与设备
• 3.1.3 检测方法
• 3.1.4 统计学分析
• 3.2 试验方案设计
• 3.2.1 菜籽分离蛋白制备工艺流程
• 3.2.2 超滤实验系统配置及操作要点
• 3.2.3 原料预处理
• 3.2.4 菜籽分离蛋白的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 蛋白的等电点
• 3.3.2 低浓度碱液浸提菜籽分离蛋白
• 3.3.3 超滤分离制备菜籽分离蛋白
• 3.3.4 检测结果
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 菜籽分离蛋白酶解工艺的研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验原料与试剂
• 4.1.2 仪器与设备
• 4.1.3 检测方法
• 4.1.4 统计学分析
• 4.2 试验方案设计
• 4.2.1 菜籽分离蛋白酶解产物制备工艺流程
• 4.2.2 菜籽分离蛋白酶解用酶的筛选
• 4.2.3 酶解菜籽分离蛋白的单因素试验
• 4.2.4 酶解菜籽分离蛋白最佳工艺条件的确定
• 4.2.5 菜籽分离蛋白酶解产物的超滤处理
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 酶解菜籽分离蛋白用酶筛选结果
• 4.3.2 菜籽分离蛋白酶解单因素试验考察结果
• 4.3.3 酶解工艺参数的优化
• 4.3.4 验证试验
• 4.3.5 超滤对菜籽分离蛋白酶解产物抗氧化能力的影响
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 菜籽分离蛋白酶解产物的抗氧化活性研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 试验原料与试剂
• 5.1.2 仪器与设备
• 5.1.3 菜籽分离蛋白酶解产物指标检测
• 5.1.4 菜籽分离蛋白酶解产物体外抗氧化活力检测
• 5.1.5 菜籽分离蛋白酶解产物体内抗氧化活力检测
• 5.1.6 统计学分析
• 5.2 试验方案设计
• 5.2.1 菜籽分离蛋白的制备
• 5.2.2 菜籽分离蛋白的酶解
• 5.2.3 动物饲养
• 5.2.4 动物测试样品的准备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 菜籽分离蛋白酶解产物的成分分析
• 5.3.2 菜籽分离蛋白酶解产物的氨基酸组成
• 5.3.3 菜籽分离蛋白酶解产物的体外抗氧化效果
• 5.3.4 菜籽分离蛋白酶解产物的体内抗氧化效果
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 参加的科研项目