第一章 绪论
1.1 花生蛋白简介
花生(Arachis hypogaea L.)中含有 25-32%的蛋白(可消化吸收的蛋白约占 25%)及42-52%的油，全球年产量约 4000 万吨，是世界范围内最重要的油料作物之一。花生还是除大豆，棉籽外的第三大植物蛋白来源，占全球 11%的蛋白质供给。我国是花生的最大生产国，与大豆、棉籽等其它植物蛋白一样，花生蛋白由于其原料的可再生性和物种分布的广泛性，逐渐成为动物蛋白的替代物，在人类饮食和蛋白质摄入上发挥重大功效。花生蛋白中缺少 Lys、Met 等必需氨基酸并含有抗营养因子，通过与其它蛋白复配可以解决这一问题；花生蛋白的功能性质与其它植物蛋白相比较差，通过一定的物化条件可以得到较好的改善。因此，花生蛋白具有较大的开发潜力[1-3]。花生蛋白的主要成分是花生球蛋白、伴花生球蛋白 I 和伴花生球蛋白 II[4]。其中花生球蛋白是花生蛋白中最主要的成分，伴花生球蛋白 I 在这三种主要成分中分子量最小。花生球蛋白有 4 种主要的存在形式，其中以 α-花生球蛋白为主，另外 3 种形式的含量甚微[5]。氨基酸组成分析显示，花生球蛋白和伴花生球蛋白都含有较大比例的 Trp、Tyr 和Phe[6]。然而伴花生球蛋白中的盐基氮和极性氨基酸含量比花生球蛋白高，这也使得伴花生球蛋白比花生球蛋白具有更好的溶解性。此外，花生蛋白中含有 Ara h 1-8 共 8 个过敏原组分，它们会迅速引起人体过敏反应甚至威胁生命，以 Ara h 1 和 Ara h 2 为最主要的过敏原[7]。花生球蛋白和伴花生球蛋白中分别含有过敏原 Ara h 3 和 Ara h 1。更多花生球蛋白与伴花生球蛋白的区别如表 1-1 所示。
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1.2 花生蛋白的功能性质
蛋白质功能性质的定义为：影响加工、贮藏、烹饪以及消费环节的食品体系中蛋白质行为的一些物理及化学性质，这些物理化学性质包括蛋白质的粒径、形状、氨基酸组成及序列、净电荷、电荷分布、疏水性、亲水性、结构(包括蛋白质的二级、三级和四级结构)和分子流动性等[14]。蛋白质功能性质主要可分为三大类：(1)与水化作用相关，如油/水界面的吸附能力、溶解性、增稠性和增湿性等；(2)与蛋白质界面性质相关，如乳化性、起泡性和搅打性等；(3)与蛋白质结构和流变学相关，如粘性、弹性、粘着性、聚集性、凝胶性和成膜性等。结合近年来花生蛋白的研究重点和本论文主要内容，接下来具体介绍花生蛋白的溶解性(水化作用)、乳化性(界面性质)、粘性(流变学性质)和成膜性(结构性质)这四种功能性质。花生蛋白的溶解性属于水化性质范畴，是最基本功能性质之一，与蛋白质本身的性质(氨基酸组成及序列)和外界条件的变化(pH、离子强度和温度)有关。花生蛋白的等电点位于 pH 4.5-6 范围，在远离花生蛋白等电点时，花生蛋白的疏水残基减少、静电斥力增加、离子水合作用增大导致溶解度增加[15]。花生蛋白的溶解度会进一步影响其起泡性、乳化性以及凝胶性等其它功能性质。将溶解度高的花生蛋白溶液先调至酸性再恢复到中性时，它的乳化性、含油率和粘度会显著提高；溶解度高的花生蛋白溶液能够在液体/空气界面充分展开，暴露出更多疏水基团，进而促进液体形变，增强液体起泡[16]。酶解处理最能显著提高花生蛋白溶解性，花生球蛋白经过木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和真菌蛋白酶水解后，在等电点和 pH 7.0 下的溶解度都有了很大程度的提高，且酶解程度越大，溶解度越高[17]。将花生蛋白琥珀酰化后，其氨基酸的正电荷转化为负电荷，导致其等电点向酸性 pH 值范围偏移，因而在酸性 pH 值范围内溶解度减小，碱性范围内溶解度增大[18]。此外，一些其它处理方法例如高压均质、发酵等都能改善花生蛋白在特定 pH 范围下的溶解性[19, 20]。
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第二章 干法糖基化对花生分离蛋白理化性质的影响
2.1 引言
近年来，科学家试图通过蛋白质与多糖的共价交联来改善蛋白质的功能特性，这种共价交联反应的原理是基于糖基化反应，即蛋白质分子上的 ε-氨基和多糖分子上的还原末端羰基之间的反应。这种蛋白质-多糖共价交联产物在功能性质方面均优于蛋白质或者多糖本身，在工业生产中得到广泛应用[135, 136]。糖基化反应可以显著改善蛋白质的乳化性，还可提高蛋白质的溶解性、抗菌能力以及抗氧化性[137-139]。据文献报道，当致敏蛋白与多糖共价交联后，还可以大大降低其致敏性[140, 141]。此外，这种反应是一种自发反应，不需要加入任何化学试剂。因此，这种蛋白质改性方法是一种安全性很高的方法，在食品领域具有较好的应用前景。干法糖基化是较常使用的一种糖基化方法。一般来说，使用干法糖基化得到的蛋白质-多糖交联产物在溶解性、乳化性等功能性质方面均有改善。而这些功能性质的改善与多糖的种类以及反应条件息息相关。Dex 和 GA 由于具有良好的功能性质，在食品工业中常被用做增稠剂、粘合剂以及稳定剂。Dex 是蛋白质糖基化反应中应用最多的多糖，所形成的交联产物的功能性质能够得到较大提高。例如 Dex 与 β-乳球蛋白交联产物具有较好的乳化性和热稳定性，与大豆蛋白交联后能够形成高度稳定的乳状液体系[142, 143]。GA 是一种中性或弱酸性的复杂多糖，多糖结构中包含有阿拉伯半乳低聚糖，葡萄糖醛酸，鼠李糖以及一小部分糖蛋白。GA 是胶体中粘度最小的，也是溶解性最好的，主要可作为一种保护性胶体或稳定剂来使用，能够在较广的 pH 值范围内稳定乳状液。因此，本章选取 Dex 和 GA 为研究对象，研究其对于 PPI 功能特性的影响。
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2.2 材料与仪器
低温冷榨花生蛋白粕购自山东光大绿源食品科技有限公司。Dex(分子量 40,000)和GA(分子量 240,000-580,000)购自国药集团化学试剂有限公司(Shanghai，China)。1,8-苯氨基萘磺酸盐(ANS)购自 Sigma-Aldrich 公司(St. Louis, MO, USA)。福林酚试剂，o-邻苯二甲醛(OPA)，四硼酸钠，β-巯基乙醇，十二烷基硫酸钠(SDS)，甘油等其它试剂均购自国药集团化学试剂有限公司(Shanghai，China)。大豆油购自市场，实验时直接使用。MT1058A 型千分尺购自 Hautine 公司(Shanghai, China)。Agilent 1100 型高效液相色谱购自 Agilent 科技公司(Santa Clara, USA)，采用 ODS Hypersil 色谱柱(5μm, 250×4.6mm)。蛋白电泳系统购自 Bio-rad Laboratories 公司(Hercules, USA)。F-7000 型荧光光谱仪购自 Hitachi 公司(Tokyo, Japan)。Mos-450 型圆二色谱仪购自 Biologic 公司(Claix,France)。T18 Basic 高速搅拌机购自 IKA 公司(Staufen, Germany)。UltraScan Pro1166 型高精度分光测色仪购自 Hunterlab 公司(Reston, USA)。TA•XT2i 型物性测试仪购自StableMicroSystem 公司(London, U.K.)。
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第三章 湿法糖基化对花生分离蛋白理化性质的影响.......33
3.1 引言......... 33
3.2 材料和仪器.... 33
3.3 实验方法........ 34
3.4 结果与讨论.... 35
3.5 本章小结........ 46
第四章 糖基化反应程度对花生分离蛋白成膜性的影响..........48
4.1 引言......... 48
4.2 材料和仪器.... 49
4.2.1 实验材料........ 49
4.2.2 实验仪器........ 49
4.3 实验方法........ 49
4.4 结果与讨论.... 51
4.5 本章小结........ 67
第五章 糖基化反应对花生分离蛋白膜风味缓释.......68
5.1 引言......... 68
5.2 材料与仪器.... 69
5.3 实验方法........ 69
5.4 结果与讨论.... 71
5.8 本章小结........ 80
第五章 糖基化反应对花生分离蛋白膜风味缓释效应的影响
5.1 引言
风味物质是食品中的重要组成部分，同时也是决定食品品质的重要因素。然而，大多数的风味物质存在易挥发，在光、热以及空气作用下易降解等缺陷。因此，采用包埋技术提高风味物质的稳定性在食品和医药工业中具有重要意义[239]。某些大分子物质，例如蛋白质和多糖，经常被用作壁材来包埋风味物质。常用于包埋风味物质的蛋白质包括乳清蛋白、酪蛋白、大豆蛋白、明胶、玉米醇溶蛋白等。常用于包埋风味物质的多糖包括淀粉、纤维素、阿拉伯胶、果胶、壳聚糖等[240]。然而，采用单一的大分子物质作为壁材并不能获得较为理想的产物。因此，采用蛋白质和多糖共聚物作为壁材，成为了近些年的研究重点。蛋白质和多糖通过静电相互作用可以形成共聚物，这种共聚物常被用于包埋活性物质。然而这种壁材受外界环境影响显著，稳定性较差，且包埋过程中需要引入溶剂，这使得大量的芯材附着于壁材之上而未能有效包埋[241]。利用糖基化反应制备蛋白质与多糖交联产物用于活性物质的包埋在近年来得到了研究者们的广泛关注。Pan et al 将酪蛋白和葡聚糖制备成糖基化共聚物用于包埋 β-胡萝卜素，结果发现，该包埋产物不受 pH 值和离子强度变化的影响，此外该体系可以有效的防止 FeCl3所诱导的 β-胡萝卜素的氧化[242]。采用乳清蛋白和麦芽糊精糖基化反应共聚物包埋共轭亚油酸，结果发现，与单一组分或共混物相比，糖基化交联产物具有更高的包埋率、更好的水溶性以及更小的粒径[243]。本文的前期研究表明，利用糖基化反应可以制备 PPI-多糖共价交联产物，且这种交联产物展现出优良的功能特性。尤其是糖基化反应可以显著改善 PPI 膜的功能特性。因此，本章将研究共价交联产物膜在风味缓释中的应用。#p#分页标题#e#
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结论
1. 干法糖基化反应体系中，PPI 更易于与 GA 发生糖基化反应。糖基化反应后的 PPI-多糖共价交联产物中 α-螺旋结构减少，表面疏水性降低，空间结构更加松散。这些结构性质的变化导致糖基化反应后的 PPI-多糖共价交联产物的溶解性、乳化活性以及交联产物膜在水中的稳定性、延长率和水蒸气阻隔性能均有显著改善。多糖性质的不同显著影响最终形成交联产物的功能性质以及所成膜的性质。PPI 与 Dex 进行糖基化反应，对交联产物的溶解性改善更为显著，而与 GA 进行糖基化反应则对交联产物的乳化活性改善更为显著。PPI-Dex 交联产物膜的色泽较浅，延长率较高，而PPI-GA 交联产物膜在水中的稳定性，拉伸强度和水蒸气阻隔性能均较好。
2. 湿法糖基化反应体系中， PPI 较易于与 Dex 发生糖基化反应。超声波技术能够显著增加糖基化反应速率，且得到的 PPI-多糖共价交联产物具有更灵活的蛋白质二级结构，更高的表面疏水性和更为松散的空间结构。与传统湿法糖基化产物相比，超声波法糖基化产物具有更好的溶解性和乳化性，然而这两种糖基化反应产物的乳化活性与干法糖基化交联产物相比均较差。干法、传统湿法和超声波技术三种糖基化方法下交联产物的成膜性呈现显著差异。超声波法糖基化制备的交联产物膜的含湿量和水溶性最高，色差最大，且膜的机械性能和水蒸气阻隔能力也较差。三种糖基化方法中，以干法糖基化交联产物制备成膜的综合性能较好。多糖性质的不同显著影响最终所成膜的物理性质。PPI-Dex 膜具有更好的可塑性，而 PPI-GA 膜具有更高的拉伸强度和更好的水蒸气阻隔性能。
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参考文献（略）
