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米渣蛋白酶解物的制备与微囊化特性及其对SD鼠生长性能的影响

李湘

  本论文以淀粉糖工业的主要副产物米渣为原料,采用可控生物酶法制备米蛋白的多肽混合物,然后以此多肽混合物为主要壁材组成成分建立其稳定的O/W乳化体系,制备出米肽壁材型微囊化调和油,并对所制得多肽混合物及其壁材型微囊化脂肪的营养效应进行研究,旨在探讨制备米蛋白的多肽混合物、米渣蛋白酶解物壁材型微囊化脂肪的技术,并对在断奶鼠肠组织形态和生长轴因子方面的营养效应进行评定,为米渣蛋白资源的综合开发利用提供技术指导和理论依据。 1.以蛋白质得率(YP)、水解度(DH)为指标,通过二次响应面旋转中心组合设计优化出胰蛋白酶的工艺条件:PH7.6、52.83℃、E/RD 0.89:1000 (m/m)、RD/水0.17:1(g/m1)、水解2.43h。在此条件下米渣蛋白水解度、蛋白质得率分别为6.94%、75.81%。水解度(DH)和蛋白质得率(YP)的预测模型分别为: 2.运用实验研究结合数学推导的方法,对最优参数下胰蛋白酶有限水解米渣蛋白的动力学机制进行了研究。结果表明:在反应过程中底物存在着促进反应速度和抑制酶活性的双重作用,酶催化的水解速率随水解进程呈指数下降;由实验数据推导出胰蛋白酶限制性水解米渣蛋白的水解速率(V)动力学模型和水解度(x)动力学模型分别为: 3.采用化学分析法、凝胶排阻色谱法对所制备米渣蛋白酶解物的常规养分、氨基酸组成,及肽分子量分布进行了分析。结果表明:米渣蛋白酶解物是一种主要由小肽(52.2%)和游离氨基酸(18.7%)组成的混合物;以FAO/WHO/UNU(1985)中鸡蛋、牛奶为参考蛋白,酶解物蛋白的EAAI分别为0.93和0.96,非必需氨基酸中Glu、Arg含量分别为180.61、90.61 mg/g。这些表明米渣蛋白酶解物是一种优质的蛋白质资源。 4.研究了干燥方法对米渣蛋白酶解物功能特性、理化特性和蛋白质分子二级结构的影响。结果表明:米渣蛋白酶解物在pH 2-12范围内的氮溶解指数>80%、乳化活性>30%、乳化稳定性>45%;喷干粉、冻干粉的表面疏水性指数分别为62.633和16.725,变性起始温度分别为88.96℃和98.64℃、峰值温度分别为107.3℃和99.53℃、热焓值分别为20.058 J/g和25.432 J/g;FTIR分析表明干燥方法对酶解物蛋白质分子酰胺I带二级结构影响较大,而对酰胺Ⅲ带二级结构影响较小,喷干粉酰胺I带p-折叠结构(23.68%)比冻干粉少16.38%、α-螺旋结构(8.33%)比冻干粉少1.48%、p-转角(20.33%)比冻干粉少6.13%,而无规卷曲结构(47.66%)比冻干粉多24.00%。这些表明,真空冷冻干燥有利于酶解物蛋白质分子稳定结构的形成,而喷雾干燥使酶解物蛋白质亚基进一步暴露。 5.采用喷雾干燥法研究了米渣蛋白酶解物对富含MCFA调和油的微胶囊化工艺。通过单因素和正交试验确定其稳定体系最优工艺条件为:芯材含量25%,壁材中米渣酶解物(RP):麦芽糊精(MD)=5:5(m:m),乳化剂添加量3%、吐温-80:单甘酯:蔗糖酯=16:81:3(m:m:m),羧甲基纤维素添加量0.45%,黄原胶添加量1%,45℃乳化20 min,乳液固形物含量20%,10 MPa均质二次,喷雾干燥进风温度、出风温度分别为190℃、95℃。在此条件下,所制乳液稳定性好,乳液平均粒径为261 nm,微囊化效率达83.6%。微囊化工艺优化中,壁材组成对微囊化效率影响最大但不具有统计学显著性。 6.通过分析乳液粒度、流变学特性和乳液稳定性,比较研究了壁材组成中RP、MD、变性淀粉(MS)的不同配比对O/W乳液性质的影响,并对喷雾干燥所得的微胶囊产品进行电镜扫描分析。结果表明:不同壁材体系所配制乳液的粘度相差不大,但以RP:MD=5:4、4:5体系的乳液较稳定,其乳液平均粒径较小(分别为152.4、132.1 nm),体系表面张力最小(30.492、29.904 mN/m),60℃水浴30mmin后的稳定性分别为97.81%、98.15%,所得微胶囊产品颜色浅黄,粒径较小(10-20um),颗粒表面形态光滑、结构完整。 7.通过差示扫描热分析和Schaal烘箱加速储藏试验研究了壁材组成中RP、MD、MS的不同配比对微胶囊玻璃化转变特性、贮藏稳定性的影响。DSC结果表明:RP的添加可使玻璃化转变温度(Tg)降低;MD比例的增加使玻璃化转变时壁材组分间的相变协同性降低,使Tg值升高、相变热焓增加;MS比例的增加使玻璃化转变时壁材各组分间的相变协同性增强,相转变温度范围变窄,相变热焓降低。TG-DTG分析表明,调和油经微囊化后其分解温度油由270℃左右升高到>300℃。加速储藏试验中,MS:MD:RP=2:2:2、1:4:1、4:1:1壁材型微胶囊POV随储藏天数呈指数型上升,而其它含米渣蛋白酶解物相对较多的壁材型微胶囊POV有明显下降趋势,储藏23天时芯材油脂的自动氧化反应仍处于诱导期。 8.通过红外光谱分析研究了壁材蛋白质和芯材脂肪分子结构的变化。结果表明:喷雾干燥微囊化过程能使壁材中蛋白质分子的β-折叠结构解开向α-螺旋结构转变,同时伴随有无规卷曲结构的减少、β-转角结构的增加,壁材中较多量MD有利于减少酰胺I带无规卷曲结构的增加,而较多量MS有利于减少酰胺Ⅲ带无规卷曲结构的增加;加速储藏6个月后,壁材中RP较多时蛋白质分子结构较稳定,而壁材中碳水化合物较多时,蛋白质分子表现有向较不稳定二级结构转变的趋势,同时芯材分子不饱和双键断裂成C=O,不饱和酯含量有所减少。 9.以大豆蛋白日粮为对照,对米渣蛋白(RD、RD-H)饲喂断奶后SD鼠生长的影响及其相关作用机制进行了研究。与对照组相比,米蛋白有利于促进断奶后小肠组织的恢复、生长,提高日粮转化效率,使动物生长性能提高,且RD-H日粮的饲喂效果稍优于RD日粮。血液指标分析表明:尽管机体对RD-H日粮有较长的适应阶段,但与RD、SB日粮相比,RD-H日粮有利于改善和提高机体的蛋白质代谢状况;各组血清IgG浓度相近。RD、SB、RD-H曰粮对脏器发育程度的影响相当。real-time RT-PCR分析表明:RD-H组肝GHR mRNA的表达7d明显高于SB组、略高于RD组,肝(28d除外)、肌肉IGF-1 mRNA表达略高于RD、SB组;全期各组间肌肉GHR mRNA的表达差异很小。这些结果显示,与RD、SB相比,日粮中添加RD-H有利于改善断奶后动物的生长状态。 10.以21日龄SD鼠为动物模型,以常规断奶方式(28d断奶+大豆蛋白日粮)为对照,对米渣蛋白酶解物(RP)及其壁材型微胶囊脂肪(MF)的提前断奶效应及相关影响机制进行了研究。与对照组相比,断奶日粮中添加RD-H、MF能使断奶期提前,且生长性能不受影响。14d时MF日粮组血清UN水平明显低于RD-H、CK组(p<0.05),28d时各组间差异不明显;各处理组动物血清IL-2、Ig G浓度相当,血清Ins水平相近;14d时提前断奶组血清GH浓度明显高于常规断奶组(p<0.05),RD-H明显高于MF组(p<0.05);但14d时RD-H日粮组皮质醇浓度明显高于CK组、MF组(p<0.05)。各处理间脏器发育水平相当。14d时,CK组肠组织形态仍处于受损后的恢复阶段。real-time RT-PCR分析表明,14d时RD-H组肝、肌肉IGF-1mRNA的表达水平稍高于MF组(p>0.05)、明显高于CK组(p<0.05),28d时RD-H、MF组肝中FAS mRNA表达料CK组明显上调(p<0.05)。这些结果表明,日粮中添加MF、RD-H日粮有利于提前断奶。 11.以大豆蛋白为对照,通过消化代谢试验对RD、RD-H、MF的营养效价进行了评定。结果表明:与大豆蛋白相比,米渣蛋白能显著提高SD鼠的体氮沉积、促进脂肪的消化(P<0.01);豆粕(SB)、米渣(RD)、米渣蛋白酶解物(RD-H)、壁材型米渣蛋白酶解物(MF)四种日粮的氮沉积指数分别为0.538g/d、0.590g/d、0.605g/d、0.625g/d;米渣蛋白的体外低度酶解、脂肪的体外预乳化不影响机体内对蛋白、脂肪的吸收利用(P>0.05)。……   
[关键词]:米渣蛋白酶解物;微囊化特性;SD鼠;生长性能
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:南昌大学2010年