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中国 食物与 营 养 F o o d a n d Nu t r i t i o n i n Ch i n a No 3,2 0 0 6 甘薯浆液的放置时间对甘薯分离蛋白品质的影响 薛友林 ,孟 宪军 ,孙艳 丽 ( 沈阳农业大学食品学院,沈阳 1 1 0 1 6 1 ; 中国农业科 学院农产品加工研 究所,北京 1 0 0 0 9 4 ) 摘要:通过分析从放置不同时间的甘薯浆液提取 出的甘薯分离蛋白中各组分 ( 粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、水 分、 灰份 、总糖)含量、氨基酸组成 、 S D S P A G E 和 色泽 , 研 究放 置时间对 甘薯分 离蛋 白产品质 量的影响。结果表明 , 随着放置时间的延长, 提取的甘薯分离蛋 白品质明显下降, 其中蛋 白含量呈显著降低趋势, 有大分子量聚合物生成, 颜 色变暗,营养价值降低 。 关键词:甘薯浆液;放置时间;甘薯分离蛋白 甘薯 ( I p o mo e a b a t a t a s )是旋花科甘薯属的一个重 要栽培品种,原产 J 南美洲,位 J 小麦、稻谷、玉米、 马铃薯、大麦和木磐之后,为世界第七大农作物。其世 界年产量为 1 3 3 亿t ,而其中中国年产量为 1 2 5 亿t ,占 世界甘薯产骨9 0 。 但是 , 由于人部分甘薯产区不能 保证常年生产,同时深加工设备的投资较大,目前, 我 国广大的 日 鲁 产区进行最多、范 最广、规模最大、最 容易形成加工产、 化的是利用鲜薯提取淀粉, 或是以甘 磐淀粉为原料生产各种食品。 然而, 作为副产物的甘薯 蛋白往 丰 被作为废物而被排放掉, 这不仅使环境受到污 染,而且还造成了资源的极人浪费。 本课题组已经在实验室中探索出一种从鲜 日 菩 中提 取甘薯分离蛋白的方法。 但是, 由于甘薯生产的季节性 和设备条件限制, 用 J : 分离蛋白提取的甘磐浆液往往得 不到及时的处理。 本研究使用同样的提取方法从放置不 同时间的甘薯浆液中提取出分离蛋白, 并对其部分理化 指标进行了比较, 以期为我国甘薯分离蛋白的牛产、 质 量标准的制定和进一步应用提供理论依据。 1 材料与方法 1 1 材料 甘薯样品取自科研合作单位北京大兴区菁阳禾田农 产品有限公司收获的品种“ 5 5 2 ” ( 蛋白含量为9 4 g l O O g 干物质) 。 1 2 实验方法 1 2 1 提取方法 甘薯一选择与清洗一加入 1 5 倍 I Na H S O 打浆一 分别取鲜浆液,室温 卜 放置 l d 和放置 1 5 d的浆液。 上清液一p H 4 沉淀一离心取沉淀一p H 7溶解一超滤一冻干 f l 不同处理浆液一离心一沉淀一 甘 薯淀粉 j 薯分离蛋白 1 2 2 蛋白,纤维、脂肪含量测定 使用瑞典F o s s 公司K i e l t e c A n a l y s i s e r 测定甘薯分离 蛋白中蛋白质含量。 使用瑞典F o s s 公训F i b e r t e c 2 0 1 0 测定甘薯分离蛋白 中纤维含量。 使用瑞典 F o s s 公刮S o x t e x A v a n t i 2 0 5 0测定甘薯 分离蛋白中脂肪含量。 作右简介:薛发林 ,男,在 凄硕士研究生 、研究方向为食品化学 营养 ( 5 5 2 ,5 5 2 a 和 5 5 2 b ) 1 2 3 水分 灰分和总糖测定 水分测定和灰分测定参照黄伟坤的方法_ 2 】 。 总糖含 量测 定参照 G B T 9 6 9 5 3 1 - 9 1 1 2 4 S D S -聚丙烯酰胺凝胶电泳 ( S D S P A G E ) S D S 一 聚丙烯酰胺凝胶电泳是依照L a e m ml i 方法 【 , 使用 日本A T T O株式会社A E 一 6 4 5 0 型电泳仪 , 分子量标 样 S D S 7 购 自美国 S I G MA公司。 维普资讯 薛友林等 :甘薯浆液的放置时 自 j 对甘薯分离蛋白晶质的影响 2 9 1 2 6 电子显微镜观察 使用 日立 s 5 7 0 型扫描电子显微镜。 用双面胶布将 冷冻干燥后的样品粘牢在试料台上,镀膜 ( 日立E I K O I B 5 )后,在加速电压为 1 2 k V的条件下用扫描电子显 微镜进行观察。 1 2 6 色彩色差计观察 使用 日本柯尼卡美能达色彩色差计 C R 4 0 0 来测量 不同蛋白粉颜色。 光源c在日光下使用, a v e r a g i n g m o d e 每个样读数8 次。仪器使用标准 白瓦片外部校准,使用 三色协调系统L , a ,b ( C I E L * a * b * c o l o u r s c a l e )表 示颜色。L 表示心理明度,黑色为 0 ,白色为 1 0 0 。坐 标原点的颜色为无色 ( a = O,b ; 0 ) 。在水平轴,正a 表示颜色红,负a 表示颜色绿。在纵轴,正 b 表示颜 色黄,负b 表示颜色蓝 l 4 】 。 1 2 7 氨基酸分析 称取经干燥的分离蛋白2 mg , 加入2 ml 5 7 N的H C 1 , 置于 1 1 0 C的烘箱中水解2 4 h , 然后除去过量H C I , 加缓 冲液稀释到一定体积, 取一定量的水解样品进样于日立 L 8 8 0 0 全自动氨基酸分析仪。 色氨酸测定采用荧光分光 光度法 ( G B T 1 8 2 4 6 2 0 0 0 ) 。 2 结果与讨论 2 1 不同甘薯分离蛋白成分比较 由表 1 可以看出,随着放置时间的延长,甘薯分离 蛋白的蛋白质、粗纤维含量呈显著下降趋势;灰分、 水 分和总糖含量呈 著上升趋势; 脂肪含量则先下降后上 升。 新浆液所提取的分离蛋白质量较好, 蛋白含量达到 8 6 8 9 , 放置后的浆液所提取的分离蛋白的蛋 白含量明 显降低。 脂肪含量的不规则变化可能是由于短时间的放 置,浆液中不饱和脂肪的氧化导致形成烷氧化自由基, 这些 自由基继续与蛋白质反应生成脂一蛋白质自由基 , 从而增加了所提取蛋白的脂肪含量 , 随着放置时间的延 艮, 脂一蛋白结合 自由基能使蛋白质聚合 , 交联而沉淀, 从而降低浆液中分离蛋白的提取率与脂肪含量 l 5 】 。 水分 和灰分含量的增加显示分离蛋白的结构有细微改变, 从 而使其截留水和吸附矿物质及无机盐的能力有所不同。 总糖含量的增加说明l放置之后的甘薯浆液不同程度地 发生了美拉德反应, 使蛋白分子 结合了更多的糖, 这 与色差比较的结果相符合。 2 2 电泳结果比较 电泳结果表明,鲜浆液和放置 1 d的浆液中所提取 的分离蛋白其主要蛋白质是一致的。 在不添加巯基乙醇 表1 三种甘薯分离蛋白成分 ( wW, ) ( -次实验平均值) 汪: 本实验采用邓肯 氏、值多重 比较 ( S P S S 软件 ) 字母表 0 0 5 水平 的显 著性差 异,下同。 的条件下,均能检测到分子量为2 2 0 0 0 、3 1 0 0 0 和4 1 0 0 0 蛋白质的存在 , 其中4 l k D a 的蛋白可能为2 2 k Da 蚩白的 二聚体; 在添加巯基乙醇的条件下, 主要蛋白带为分 子量 2 5 0 0 0 的蛋白质 , 这与Ma e s h i ma( 1 9 8 5 ) l 6 和Ye h ( 1 9 9 7 )l 7 】 所得的结果相一致 ,说明短时间的放置不会 使甘薯分离蛋白的结构发生改变。而放置 1 5 d 后的再提 取的分离蛋白结构变化明显, 在不添加巯基乙醇的条件下 4 1 k Da 的蛋白不再出现。 无论在添加或不添或巯基乙醇 的条件下,电泳结果都显示出有大分子量的聚合物生 成, 可能是由于浆液放置过程中发生的酶促褐变, 美拉 德反应和 自由基反应所致。 2 3 电镜观察结果比较 通过观察甘薯分离蛋白扫描电镜照片, 冻干后各种 甘薯分离蛋白均呈 规则片状,平面光滑,呈现多孔。 从各分离蛋白的断面来看,5 5 2的断面为光滑多孔结 构, 5 5 2 a 在此基础上有较多的突起 , 而5 5 2 b 断面则呈 鳞片状多孔结构。 这样的结构适于截留更多的水和吸附 更多的矿物质及无机 在分离蛋白内, 进 步揭示了长 时间放置的浆液分离蛋白含水量和灰分增加的现象。 2 4 色彩色差比较 甘薯分离蛋白的色差分析运用的是L a 系绕 表示心理明度; a 、b 为心理色度。+ a 表示红色,一 a 表示绿色, + h 表示黄色, - 1 ) 表示蓝色。 表2 结果表明, 5 5 2 分离蛋白明度较好, 色泽较浅, 黄度较高;5 5 2 a 分 离蛋白的红度较高;而5 5 2 b 分离蛋白的颜色很暗,红 度与黄度都很低 , 肉眼观察其颜色接近黑色 , 说明其发 生了较严重的褐变反应。 其中, 多酚氧化酶能催化浆液 中的酚类物质生成醌并与蛋白巯基及a 氨基缩俞形成高 分子量的褐色素1 5 。 此外, 美拉德反应也部分促进了褐 变 的发生。 2 5 氨基酸比较 表3 结果表明, 放置 同时问后提取的分离蛋白含 有各种人体所需要的氨基酸, 但其氨基酸总量随着放置 维普资讯 3 0 中 国 食物与 营 养 表 2 三种甘薯分离蛋白色彩色差比较 ( 三次实验平均值 ) 时间的延长而降低, 可能是由于放置过程中所发生的美 拉德反应使部分蛋白在浆液中聚合沉淀, 从而降低了蛋 白的提取率所致。 随着氨基酸总量的降低, 其分离蛋白 的氨基酸构成也有所改变 , 且无明显规律町循, 这可能 是由于所发生的美拉德反应和自由基反应不仅使部分蛋 白聚合生成沉淀无法提取 , 还使得一些原本短链的很难 提取的短肽聚合生成可提取的蛋白, 于是得到了不同氨 基酸组成的分离蛋白,但其E N ( 必需氨基酸 非必需 氨基酸)和E r r( 必需氨基酸 总氨基酸) 相差不大。虽 然分离蛋白间的E f N和E T比较接近,但经过酶促褐变 和美拉德反应后所提取的分离蛋白, 其赖氨酸的生物有 效性已严重损失 5 。 表 3 三种甘薯分离蛋白氨基酸比较 天门冬氨酸 ( A s p ) 苏氨酸 ( T h r ) 丝氨酸 ( S e r ) 谷 氨酸 ( Gl u ) 甘 氨酸 ( Gl y ) 丙氨酸 ( A l a ) 半胱氨酸 ( c y s ) 缬氨酸 ( v a 1 ) 蛋氨酸 ( M e t ) 异亮氨酸 ( I l e ) 亮氨酸 ( L e u ) 酪氨酸 ( T y r ) 苯丙氨酸 ( P h e ) 赖氨酸 ( L y s ) 色氨酸 ( T r p ) 组氨酸 ( Hi s )十 精氨酸 ( Ar g ) 脯氨酸 ( P r o ) 氨基酸总量 ( mg g )8 3 3 2 0 9 6 6 9 7 1 2 6 1 4 9 5 7 Fd N ( 必需氨基酸 j 必需氨簋酸)0 6 4 0 9 0 6 1 9 3 0 6 7 3 7 7 9 E 厂 r( 必需氨基酸 总 氨基酸) 0 4 0 6 8 O 3 9 5 5 O 4 3 1 1 5 5 注:+ 为必需氨基酸t率试验数据束自沈阳农业大学分析测试中心。 3 结论 本实验结果表明, 与从鲜浆液中提取的甘薯分离蛋 白相比, 从放置后的浆液中所提取的甘薯分离蛋白品质 明显下降;其蛋白态氮含量呈显著下降趋势, 灰分、含 水量及总糖含骨增加; 分离蛋白巾有大分子量聚合物生 成;分离蛋白粉术细微结构变得松散 , 颜色变暗;总氨 基酸含量降低, 其营养价值也由于经过了酶促褐变、美 拉德反应和 自由基反应而显著降低。 综上所述, 为了得 到高品质的甘薯分离蛋 白, 必须迅速加T所得f j J 薯浆液 或改进处理方式,以尽量减少酶促褐变、 美拉德反应和 自 t I 基反应的发生, 从而得到消费者易于接受的甘薯分 离蛋白产品应用于食品生产。 参考文献 1 I n t e rna t i o n a l P o t a t o C e n t e r , h t t p : wWw c i p o t a t o o r g 2 】黄伟坤,等 食品检验与分析 1 9 8 9 ,8 :1 8 【 3 】L a e mml i , U K C l e a v a g e o f s t r u c t u r a l p r o t e i n s d u r i n g t he a s s e mb l y o f t t m h e a d o f b a c t e r i o p h a g e T4 Na t u r e , 1 9 7 9 ,2 2 7 : 6 8 0 -6 8 5 【 4 】Mc Gu i r e , R G Re p o r t i n g o f o b j e c t i v e c o l o r i l l e a s u i e me n t s Ho r t i c u l t u r e S c i e n c e , 1 9 9 2,2 7:1 2 5 4 - 1 2 5 5 【 5 】F e n n e ma , 0 R F o o d C h e mi ar y: T h i r d E d i t i o n Ma r c e l De k k e r, I n c Ne w Yo r k 1 9 9 6, 4 l 4 4 l 5 6 Ma e s h i ma M, S a s a k i T, As a h i TC h a r a c t e r i x a t i o n o f ma j o r p r o t e i n s i n s we e t p o t a t o t u b e r o u s r o o t s P hy t o c h e mi s t r y, 1 9 8 5,2 4: 1 8 9 9 1 9 0 2 【 7 Y e h K W, C h e n J C, L i n M L , F u n c t o n a l a c t i v i t y o f s p o r a mi n f r o m s we e t p o t a t o ( I p o mo e a B a t a t a s L ) : a t u b e r s t o r a g e wi t h t r y p s i n i n h i b i t o r y a c t i

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