离心场中燕麦浆液组分分布及燕麦蛋白水媒法提取工艺的研究

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燕麦作为一种绿色健康且营养价值较高的谷物,越来越被现代人推崇。随着燕麦深加工的不断推进,燕麦蛋白作为一种高营养价值的加工产品逐渐受到人们重视。与其他谷物相比,燕麦中脂质含量较高,一般采用溶剂浸出法进行脱脂,然后才能制备出蛋白质含量较高的燕麦蛋白产品。水媒法在加工过程中不使用有机溶剂,是一种符合绿色加工标准的植物蛋白提取方法。本课题着眼于未来发展趋势,在考察了燕麦原料前处理方式以及燕麦浆液中蛋白质、脂质分布规律的条件下,确定了一条不引入有机溶剂和酶制剂、符合绿色产品标准且蛋白质含量大于90%的燕麦蛋白制备工艺路线。本研究将为燕麦深加工工艺的进一步发展提供依据。主要研究结果如下:首先考察了燕麦原料前处理方式对燕麦浆液中蛋白质提取的影响。结果表明:干法粉碎后提取时,燕麦颗粒的水分含量对蛋白质与脂质的分离具有影响;且等电点沉淀后所得燕麦蛋白产品的蛋白质含量仅为55.16%,提取率为75.56%。采用湿法磨浆及等电点沉淀法所获产品的蛋白质含量可达到61.38%,提取率达82.56%。由此确定采用湿法磨浆的方式制备燕麦浆液。随后考察了料水比、pH、温度等条件对燕麦浆液中蛋白质提取的影响并对提取工艺进行优化。结果表明,在料水比1:12、提取pH 8.50、温度25℃的条件下,燕麦浆液中蛋白质的提取率最高为89.52%,等电点沉淀后产品的蛋白质含量为69.15%。接着研究了不同因素对燕麦浆液中蛋白质和脂质分布的影响,并采用蔗糖密度离心法探索燕麦浆液中蛋白质-脂质相互作用机理。结果表明,燕麦浆液中盐离子浓度越高,越易形成不溶性的蛋白质-脂质复合物;经冷冻-解冻处理的燕麦浆液所得不溶相中,蛋白质/脂质含量之比为22.97,远高于燕麦浆液经70℃加热处理的比值(7.01)。蔗糖密度离心后可将燕麦浆液分成油相、低密度可溶相、高密度可溶相及不溶相四部分。燕麦浆液冷冻-解冻处理会使脂质从高密度可溶相和不溶相转移至低密度可溶相和油相,油相中的脂质占比由68.12%提高至75.41%;蛋白质则向相反方向转移,不溶相中蛋白质含量由47.83%升高至63.84%,结果表明冷冻-解冻处理降低蛋白质、脂质之间的作用力,从而可在离心力的作用下实现分离。在此基础上研究了燕麦浆液分级沉淀制备燕麦蛋白的方法。结果表明,燕麦浆液经冷冻-解冻处理后,在温度50℃时,调节浆液pH 7.20,离心得到沉淀和上清液,沉淀中蛋白质含量为92.46%,提取率为42.46%,沉淀干燥即为燕麦分离蛋白(OPI)。上清液调节pH至5.20后,离心所得沉淀的蛋白质含量为65.14%,提取率为44.75%,沉淀稀释、中和、干燥后即为燕麦浓缩蛋白(OPC)。最后,对OPI与OPC的蛋白质组成、功能性质以及风味特性进行了表征,并对燕麦蛋白提取副产物的综合利用进行了研究。结果表明,OPI主要由球蛋白组成,包括12S、7S和3S组分;其中12S A肽链和B肽链的相对分子质量分别为32000~37000和19000~25000。OPC除球蛋白之外,其他蛋白质的种类更丰富。OPI与OPC中总必需氨基酸含量分别为33.40%、34.42%,与动物蛋白的平均值相当,满足WHO/FAO的推荐要求。OPI在pH 7.00条件下的乳化活性较好,达到33.56 m~2/g,高于OPC。OPI与OPC的整体风味较温和,呈现微弱的干草味和坚果味,主要挥发性成分为醛类和醇类。从燕麦蛋白提取副产物中可以得到燕麦淀粉和β-葡聚糖。其中燕麦淀粉的提取率可达90.72%,淀粉含量为95.75%,具有较好的功能性质;燕麦β-葡聚糖的提取率为88.21%,β-葡聚糖粗品纯度为68.72%。
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