（应用化学专业论文）荞麦多肽的制备及其抗氧化活性的研究.pdf

上海水产大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我 对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：珞勿甸义 日期：彩7 年月歹) ，日 上海水产大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海水产大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密皆 ，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密 口 学位论文作者等名：鸯缸舀叉 日期：呻年钿7 y 同。 拯日 + 目肜名 獬产磁7 瓤砝 导期瞎日 上海水产大学硕士学位论文 荞麦多肽的制备及其抗氧化活性的研究 摘要 利用现代生物技术从天然食品蛋白质中获取的生物活性肽叫做功能肽。科学 实验证实：功能肽不仅能提供人体生长发育所需的营养物质，而且具有特殊的生 理学功能：如降低血脂、延缓衰老、抗氧化等；还能促进人体对蛋白质，维生素 及各种有益微量元素的吸收。研究也证明相对分子量在3 4 0 0 以下的肽类不会引起 过敏发应。功能肽是筛选药物、制备疫苗和食品添加剂的天然资源宝库。 荞麦起源我国，栽种范围广，资源丰富。荞麦营养素全面，氨基酸属平衡氨 基酸。荞麦蛋白质是一种新型的蛋白质资源，其独特的营养与生理功能正受到世 界各国的关注，并被誉为2 1 世纪新的优质功能食品资源。将荞麦蛋白制成荞麦多 肽可大大降低荞麦蛋白的抗原性，使荞麦应用范围扩大，还可提高其可食性、营 养性。目前抗氧化荞麦多肽的研究方面比较薄弱，国内外的研究报导也非常少。 荞麦产区及国内外市场急需荞麦的深加工食品研究和开发技术。本研究可以为荞 麦抗氧化肽的研究提供研究资料，并且可为工业化生产提供理论依据和工艺参数。 本课题对荞麦的一般理化性质进行了研究，实验结果显示：荞麦种子含水量 在1 0 左右；荞麦的外粉层和芯粉层所占比重较大，芯粉层中蛋白质含量高于外 粉层；荞麦的麸皮层中各微量元素的含量相对比较高。 经过正交实验确定荞麦蛋白复合物最佳浸提条件为：浸提p h 值为9 0 ，浸提 时间为1 h ，浸提固液比为1 ：9 。以多肽浓度和水解度( d h ) 作为评价指标，研 究采用p a p a i n 、p r o t a m e x 酶、a l c a l a s e 酶、f l a v o u r z y m e 酶和n e u t r a s e 酶将荞麦蛋 白水解成为低分子量的多肽，确定了各种蛋白酶的最佳水解工艺。结果表明p a p a i n 酶、p r o t a m e x 酶、a l c a l a s e 酶较适合制备荞麦多肽。 以p a p a i n 水解养麦蛋白制备养麦多肽为例，研究超声波预处理对制取荞麦多 肽效果的影响。结果显示：超声波处理可以提高酶解液中养麦多肽的得率以及水 解度，且其最佳预处理条件为：超声波功率4 0 ，超声作用时间6 m i n 。研究还以 p a p a i n 和f l a v o u r z y m e 酶为研究对象，尝试采用二次回归正交旋转组合设计方法 l 上海水产大学硕士学位论文 研究双酶复合对荞麦蛋白水解的影响，确定了p a p a i n 和f l a v o u r z y m e 酶复合酶双 酶水解的最佳工艺条件：酶解温度5 5 - - - 6 5 ，p h 值5 5 - - 6 0 ，酶解时间4 h ，固 液比为1 ：1 2 及酶比为8 ：5 到8 ：6 。 本研究采用亚油酸一硫氰酸钾体系研究蛋白酶种类、水解时间对水解物抗氧 化活性的影响。结果显示：五种酶经不同酶酶解得到的荞麦多肽液的抗氧化活性 有所不同，其中p r o t a m e x 酶水解2 h 后的荞麦多肽液( p ：) 抗氧化活性和a l c a l a s e 酶水解l h 后的荞麦多肽液( a 。) 较强。 采用s d s p a g e 电泳、质谱、超滤、s e p h a d e xg 一2 5 凝胶过滤层析等方法对所 得的荞麦多肽a 。和p 。进行预分离，结果显示，抗氧化较强的荞麦多肽的分子量在3 0 0 1 0 0 0 左右。采用亚油酸一硫氰酸钾体系、邻苯三酚自氧化体系、d p p h 法以及 k i 法测定荞麦多肽a 和p ：抗氧化活性的实验结果显示：荞麦多肽具有较强的清除自 由基活性和抑制油脂氧化活性。但是由两种酶制备的荞麦多肽的抗氧化活性有所 不同，经a l c a l a s e 酶水解得到的抗氧化活性要比由p r o t a m e x 酶水解得到的好，尤 其表现在清除o 2 一超氧阴离子自由基和k i 法测定的抗氧化值上。 关键词：荞麦蛋白，荞麦多肽，酶解，多肽浓度，水解度，抗氧化活性 上海水产大学硕士学位论文 t h ep r e p a r a t i o na n dt h ei n v e s t i g a t i o n so fa n t i o x i d a n t a c t i v i t yo fp e p t i d e sf r o mb u c k w h e a t a bs t r a c t f u n c t i o n a lp e p t i d ei sab i o a c t i v ep e p t i d em a d ef r o mn a t u r a lf o o dp r o t e i nb y m o d e r nb i o t e c h n o l o g y s c i e n t i f i ce x p e r i m e n t sh a v ec o n f i r m e df u n c t i o n a lp e p t i d ec a l l n o to n l yp r o v i d en u t r i e n t sf o rg r o w i n g ，b u ta l s oh a sas e r i e so fp h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n s ， e g b l o o dl i p i dd e p r e s s i o n ，c a d u c i t yd e l a y i n g ，a n t i o x i d a n ta b i l i t y , e t c i tc a l la c c e l e r a t e a b s o r p t i o no fp r o t e i n ，v i t a m i na n dw h o l e s o m et r a c ee l e m e n t sf o rb o d y s t u d i e sa l s o s h o w e d p e p t i d e ，w h o s e m o l e c u l a r w e i g h ti sb e l o w3 4 0 0 d 钆w i l ln o ti n s p i r e h y p e r s e n s i t i v i t y f u n c t i o n a lp e p t i d e sa r en a t u r a lw e a l t hf o rm e d i c i n e ，b a c t e r i na n df c i o d a d d i t i v e s b u c k w h e a to r i g i n a t e df r o m c h i n aa n dd i s t r i b u t ew i d e l yi no u rc o u n t r y i tc o n t a i n s m o r en u t r i t i o ni n g r e d i e n t s ，t h ea m i n oa c i d so fw h i c hb e l o n gt ob a l a n c ea m i n oa c i d s i n r e c e n ty e a r s ，t h ef o o dn u t r i t i o na n dm e d i c i n es p e c i a l i s t sa r o u n dt h ew o r l dp a ym o r e a t t e n t i o nt ot h eb u c k w h e a tp r o t e i n a n db u c k w h e a tp r o t e i nh a sb e e nc o n s i d e r e da so n e o fe x c e l l e n tf u n c t i o n a lf o o dr e s o u r c e si n21s tc e n t u r yb e c a u s eo fi t sn u t r i t i o na n d p h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n s b u c k w h e a tp e p t i d ew h i c hh a sl o w e ra n t i g e n i c i t yh a sam o r e w i d e l yu s e f u l n e s s ，m o r ee d i b i l i t ya n dm o r en u t r i e n t sc o m p a r i n gt ob u c k w h e a tp r o t e i n b yn o w , t h e r ew e r el i t t l es t u d i e sa n dr e p o r t sa b o u ta n t i o x i d a n tb u c k w h e a tp e p t i d e s d o m e s t i cy e t ，e v e no v e r s e a s t h i st h e s i sc a l lp r o v i d ed a t af o rf u r t h e rr e s e a r c ha n d t h e o r e t i cg u i d a n c ea n dt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sf o rp r o d u c t i o no fb u c k w h e a tp e p t i d e o u rs t u d i e so f f e r e dt h e o r e t i c a l g u i d a n c ea n dt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sa b o u t b u c k w h e a tp e p t i d ef o rf u r t h e rp r o c e s s i n go fb u c k w h e a t t h er e g u l a rc h a r a c t e r so fb u c k w h e a tw e r ea n a l y z e d r e s u l t ss h o w e db u c k w h e a t s e e dc o n t a i na b o u tlo w a t e r , e x t e r n a la n di n t e m a lp a r t so fp o w d e rl a y e ro c c u p i e d m o r ew e i g h t ，c o n t a i n e dm o r ep r o t e i nt h a no u t e r , a n dt h eb r a nc o n t a i n e dm o r et r a c e e l e m e n t st h a no t h e rp a r t s t h eb e s tc o n d i t i o n sf o rb u c k w h e a tp r o t e i ne x t r a c t i o nf r o mo r t h o g o n a lt e s tw e r e o b t a i n e d ：p h9 0 ，t i m e9 h ，s u b s t r a t e ：s o l v e n t = l ：9 s i g hw i t hp e p t i d ec o n c e n t r a t i o na n d d e g r e eo fh y d r o l y s i s ，t h eo p t i m u mc o n d i t i o n so fp a p a i n ，p r o t a m e xe n z y m e ，a l c a l a s e e n z y m e ，f l a v o u r z y m ea n dn e u t r a s ef o rh y d r o l y i n gb u c k w h e a tp r o t e i ni n t o l o w m o l e c u l a rw e i g h tp e p t i d ew e r es t u d i e d r e s u l t ss h o w e dp a p a i n ，p r o t a m e xe n z y m ea n d a l c a l a s ee n z y m ew e r em o r ef e a s i b l et op r e p a r eb u c k w h e a tp e p t i d e e f r e c to fu l t r a s o n i cd i s p o s a lb e f o r eh y d r o l y z a t i o no fb u c k w h e a tp r o t e i nb y p a p a i no np e p t i d ec o n c e n t r a t i o na n dh y d r o l y s i sd e g r e e ( d h ) h a sb e e ns t u d i e d r e s u l t s s h o w e du l t r a s o n i c d i s p o s a l c o u l di n c r e a s ep e p t i d ea n dd h a n d4 0 p o w e ro f u l t r a s o n i ca n d6 m i nw e r ea p p r o p r i a t ef o rh y d r o l y s i so fb u c k w h e a tp r o t e i ni n t op e p t i d e d e e ph y d r o l y s i sr e s e a r c hw a so p e r a t e di nm u l t i - e n z y m e ( p a p a i na n df l a v o u r z y m e ) t h eb e s tc o n d i t i o n so fm u l t i - e n z y m e ( p a p a i na n df l a v o u r z y m e ) w e r eo b t a i n e db yt h e l l i 上海水产大学硕士学位论文 d e s i g n o fr o t a t i o n - r e g r e s s i o n - o r t h o g o n a l c o m b i n a t i o n ：t e m p e r a t u r e5 5 - 6 5 ，p h 5 5 - 6 0 ，t i m e4 h ，s u b s t r a t e ：s o l v e n t = l ：1 2 ，a n de n z y m er a t i o8 ：5 - 8 ：6 t h ee f f e c to fv a r i e t i e so fe n z y m e sa n dh y d r o l y s i st i m eo na n t i o x i d a n ta c t i v i t yo f h a db e e nd e t e r m i n e du s i n gl i n o l e i ca c i d k s c nm e t h o d r e s u l t ss h o w e dt h ea n t i o x i d a n t a c t i v i t yo fh y d r o l y s a t e so b t a i n e db ye n z y m e sm e n t i o n e da b o v ed i f f e r e d i nw h i c ht h e h y d r o l y s a t e sb yp r o t a m e xe n z y m ef o r2 h ( p 2f o rs h o a ) a n db ya l c a l a s ee n z y m ef o rlh ( a if o rs h o r t ) r e p r e s e n t e dm o r ea c t i v e p 2a n da 1w e r es e p a r a t e db ys d s - p a g e ，m a s ss p e c t r u ma n a l y s i s ，u l t r a f i l t r a t i o n t e c h n o l o g ya n ds e p h a d e xg - 2 5g e lf i l t r a t i o nc h r o m a t o g r a p h y t h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h em o l e c u l a rw e i g h to fb u c k w h e a tp e p t i d ew a sa b o u t3 0 0 - 1 0 0 0 d a t h ea n t i o x i d a n t a c t i v i t yo fb u c k w h e a tp e p t i d e sh a db e e nd e t e r m i n e du s i n gl i n o l e i ea c i d k s c nm e t h o d p y r o g a l l o lm e t h o d d p p h m e t h o da n dk im e t h o d t h er e s u l t ss h o w e db u c k w h e a t p e p t i d e sp o s s e s s e da n t i - l i n o l e i c a c i dp e r o x i d a t i o nc a p a c i t ya n dr a d i c a ls c a v e n g i n g a c t i v i t y b u tt h ea n t i o x i d a n ta c t i v i t yo fp 2d i t i e r e df r o ma l ，t h el a t t e ro fw h i c hw a s s t r o n g e rt h a nt h ef o r m e r , e s p e c i a l l yr e p r e s e n t i n gi nt h es c a v e n g i n go 2 一a n da n t i o x i d a n t v a l u eb y m e t h o d k e yw o r d s ：b u c k w h e a t p r o t e i n ，b u c k w h e a tp e p t i d e s ，e n z y m o l y s i s ，p e p t i d e c o n c e n t r a t i o n ，h y d r o l y s i sd e g r e e ，a n t i o x i d a n ta c t i v i t y i v 卜 上海水产人学硕士学位论文 目录 中文摘要i 英文摘要i i i 第一章引言1 1 1 养麦综述1 1 1 1 中国荞麦的资源与分布1 1 1 2 中国荞麦的营养与功能3 1 1 3 中国荞麦的加工开发现状5 1 2 荞麦蛋白( b w p ) 的研究进展5 1 2 1 养麦蛋白结构组成的研究进展6 1 2 2 荞麦蛋白的生理活性功效7 1 3 植物抗氧化活性肽的研究进展9 1 3 1 植物抗氧化肽的作用机理9 1 3 2 目前研究较多的几种植物抗氧化( 活性) 肽1 0 1 3 3 植物多肽抗氧化活性的检测评价方法1 2 1 3 4 植物抗氧化肽的应用1 3 1 4 本研究的课题的立题背景、研究意义和主要研究内容1 5 1 4 1 立题背景、研究意义1 5 1 4 2 主要研究内容1 6 第二章养麦理化性质的测定及荞麦蛋白的制备1 7 2 1 实验材料与仪器1 7 2 1 1 实验材料1 7 2 1 2 实验仪器与设备1 7 2 2 实验方法1 8 2 2 1 荞麦水分的测定1 8 2 2 2 养麦的粉碎与分离1 8 2 2 3 荞麦不同部位蛋白质含量的测定1 8 2 2 4 荞麦不同部位微量元素含量的测定1 8 2 2 5 荞麦蛋白的制备1 8 2 3 结果与讨论1 9 卜 上海水产大学硕士学何论文 2 3 1 荞麦中水分含量1 9 2 3 2 荞麦各部分含量及其比例1 9 2 3 3 荞麦中不同部位的蛋白质含量1 9 2 3 4 荞麦不同部位微量元素的含量2 0 2 3 5 荞麦蛋白( b w p ) 的制备工艺2 0 第三章荞麦多肽的制备2 2 3 1 实验材料与仪器2 2 3 1 1 实验材料2 2 3 1 2 实验仪器2 3 3 2 实验方法2 3 3 2 1 蛋白酶比活力的测定2 4 3 2 2 酶解液多肽浓度的测定2 5 3 2 3 酶解液水解度( d h ) 的测定2 5 3 2 4 各种酶最佳酶解工艺的研究2 6 3 2 5 超声波处理对酶解效果的影响2 6 3 2 6 二次回归正交旋转组合设计法研究双酶水解荞麦复合蛋白为荞麦多肽的工 艺2 7 3 3 实验结果2 7 3 3 1 蛋白酶比活力测定结果2 7 3 3 2 多肽标准曲线绘制2 9 3 3 3 酪氨酸标准曲线绘制2 9 3 3 4 荞麦复合蛋白酸解液- n h ：总量的测定2 9 3 3 5p r o t a m e x 酶水解荞麦蛋白为荞麦多肽的工艺3 0 3 3 6a l c a l a s e 酶水解荞麦蛋白为荞麦多肽的工艺3 2 3 3 7p a p a i n 酶水解荞麦蛋白为荞麦多肽的工艺3 4 3 3 8f l a v o u r e z y m e 酶水解荞麦蛋白为荞麦多肽的工艺3 7 3 3 9n e u t r a s e 酶水解荞麦蛋白为荞麦多肽的工艺3 9 3 3 1 0 超声波处理对酶解效果的影响4 1 3 3 1 1 双酶水解荞麦蛋白为荞麦多肽的工艺研究4 3 第四章荞麦抗氧化多肽的分离4 6 4 1 实验材料与仪器4 8 4 1 1 实验材料4 8 4 1 2 实验仪器4 9 上海水产大学硕士学位论文 4 2 实验方法5 0 4 2 1 电泳方法5 0 4 2 2 质谱测定荞麦多肽的分子量5 0 4 2 3 超滤法分离荞麦多肽水解液5 0 4 2 4s e p h a d e xg 2 5f i n e 凝胶柱层析方法5 0 4 2 5h p l c 灏 定多肽中氨基酸含量5 1 4 2 6 改进的亚油酸一硫氰酸钾方法5 l 4 2 7 抗氧化能力的测定5 2 4 2 8 邻苯三酚方法5 2 4 2 9d p p h 法5 3 4 3 实验结果5 3 4 3 1 各单酶酶解多肽液随水解时间变化的抗氧化活性对比5 3 4 3 2 电泳实验结果5 4 4 3 3 质谱结果分析5 5 4 3 4 凝胶层析结果5 6 4 3 5h p l c 测定荞麦多肽液中氨基酸5 9 4 3 6k i 法测定荞麦多肽的抗氧化能力6 1 4 3 7 亚油酸一硫氰酸钾法测定荞麦多肽抑制油脂氧化的能力6 1 4 3 8 邻苯三酚法测定荞麦多肽清除o2 。超氧阴离子自由基的能力6 2 4 3 9d p p h 法测定养麦多肽的清除自由基的能力6 2 第五章结论6 3 5 1 荞麦理化性质及荞麦蛋白的提取工艺6 3 5 2 荞麦多肽的制备6 3 5 3 各单酶酶解得到的多肽液随水解时间的抗氧化活性变化6 4 5 4 荞麦多肽的分离及其抗氧化活性6 6 参考文献6 8 致谢7 3 卜 上海水产大学硕+ 学位论文 1 1 荞麦综述 第一章引言 1 1 1 中国荞麦的资源与分布 荞麦属于蓼科荞麦属，是唯一作粮用的蓼科植物。尽管荞麦不属于水稻、小 麦、玉米禾本科大宗作物，但出于粮用目的，人们习惯把它归为禾谷类小宗作物。 荞麦是中国重要的小宗粮食之一，也是中国传统的出口贸易粮食。 荞麦有两个栽培品种，一是1 7 9 1 年定名的f a g o p y r u mt a t a r i c u m ( l i n n ) g a e n c h ，二是1 7 9 4 年定名的f a g o p y r u me s c u l e n tr u mm o e n c h ，译为鞑靼荞麦和 普通荞麦。2 0 世纪八十年代以来，中国科学院经过对荞麦起源、史实、栽培及利 用的研究认为，鞑靼荞麦冠名苦荞、普通荞麦冠名甜荞更加妥帖，且日渐被世人 所认同。 荞麦起源于中国。据不完全统计，中国荞麦的种植面积已达1 0 0 1 0 4 h a ，产 量为1 0 5 1 0 4 t ，其中甜荞种植面积为7 0 1 0 a ，产量为7 5 1 0 4 t ；苦荞种植面 积为3 0 x1 0 4 h a ，产量为3 0 1 0 4 t ：甜荞的种植区域主要分布在内蒙古、陕西、 甘肃、宁夏和山西省，每年有1 0 1 0 4 t 出口：苦荞的种植区域主要分布在云南、 四川、贵州、陕西、山西、甘肃和宁夏，苦荞种植面积和产量均居世界第一位。 中国养麦种质资源经广泛收集，种植整理，鉴定分析，编目并贮存于国家种质资 源库的有2 7 8 5 份，其中苦荞资源为8 7 9 份昭3 ，见表1 - 1 。 卜 上海水产大学硕十学位论文 表1 - 1 入编并贮存国家种质资源库的苦荞种质资源 t a b l el 一1t a r t a r yb u c k w h e a tg e r mp l a s mr e s o u r c ee d i t e da n ds t o r e d i nt h en a t i o n a lg e r m p l a s mr e s o u r c es t o r e h o u s e 从表1 - 1 可见，四川、云南、山西三省有较多的苦荞资源，约占入编资源的 4 6 8 2 0 5 ，分别占1 9 0 6 0 5 、1 4 9 0 0 5 和1 2 8 6 。 苦荞性喜阴湿冷凉，多种植于高山地域，垂直分布高度约为海拔1 2 0 0 3 0 0 0 m 。 2 l ， 上海水产大学硕+ 学位论文 图1 1 苦荞种质资源分布图 f i g1 1t h ed i s t r i b u t i o no ft a r t a r yb u c k w h e a tg e r mp l a s mi nc h i n a 从图1 - 1 中可见，苦养资源在中国广为分布，但集中于黄土高原和云贵高原 的山西、陕西、青海、甘肃、云南、四川、贵州及鄂西北和湘西的武陵山区。 1 1 2 中国荞麦的营养与功能 近几年来，荞麦的营养价值已引起我国和世界各国如美国、加拿大、日本、 瑞典、韩国等国家的食品营养及医学界的广泛关注。与其它禾谷类大宗粮食相比， 荞麦具有较多的营养成分，详见表卜2 。 表1 - 2 荞麦和大宗粮食营养成分比较表 t a b l el 一2c o m p a r i s o no fn u t r i e n t sb e t w e e nb u c k w h e a ta n dl a r g ed o m e s t i c a t e dc e r e a lc r o p s 3 卜 上海水产大学硕士学位论文 荞麦中的矿物质营养素含量明显高于其它粮种，它含有微量元素f e 、c a 、p 、 c u 、z n 、m g 和极微量的b 、i 、n i 、c o 、s e 等，其中m g 、k 、z n 、f e 等元素的含量 高于大米、小麦的2 3 倍，s e 含量更为丰富。 荞麦中还含有以黄酮类化合物为主要成分的荞麦多酚，如芦丁、槲皮素、儿 茶素。荞麦含有较多的药用成分一一生物类黄酮( f l a v o n o i c l s ) 和荞麦糖醇 ( f a g o p y r i t 0 1 s ) 。其中养麦茎、叶中的含量比种子中多，苦荞比甜荞含量多。 苦养子实中含量约为1 6 左右。 荞麦蛋白质富含1 8 种氨基酸，8 种必需氨基酸组成合理，符合w t o 推荐的标 准，特别是赖氨酸含量丰富，可与豆类蛋白相媲美，是其他粮食作物无法比拟的。 详见表卜3 。 表1 - 3 苦荞中的氨基酸含量( 水份1 2 5 j l ，总蛋白质1 2 2 ) t a b l el 一3a m i n o p h e n o lc o n t e n t si nt a r t a r yb u c k w h e a t ( m o i s t u r e1 2 5 ，t o t a lp r o t e i n1 2 2 ) 现代研究提示养麦具有较大的营养生理功能潜力，如苦荞提取物可明显降低 高血糖大鼠空腹血糖，并改善高血糖大鼠的耐糖量，还可以使大鼠血清总胆固醇 的浓度显著降低。常食苦荞粉可降低胆固醇和低密度脂蛋白。中国卫生部迄今为 止已批准了1 6 种苦养保健食品，它们均具有降糖、降脂和增强免疫力的作用。 国际植物遗传资源研究所已将荞麦归到“未被充分利用的作物 之列，专家 4 上海水产大学硕十学位论文 预言荞麦特别是苦养是本世纪人类的重要食物资源，将成为世界性的新兴作物。 1 1 3 中国荞麦的加工开发现状 1 1 3 1 初级产品多，营养美味食品少 荞麦加工企业一直处于小规模粗加工状态，主要以加工面粉、挂面和荞麦糊 为主，产品凭借特色原料对有食用习惯、部分疾病患者等特定人群的吸引，占有 一定市场。此外，山西寿阳的“荞苷素 ，灵丘的“苦荞茶等新产品在该省内 有部分市场，但品种单一，适口性差。尚无以荞麦为原料制作的烘焙类、饮料类 具有一定保健功能的产品，远远不能满足人们对于营养、美味、快捷、方便和保 健产品的消费需求。 1 1 3 2 产业链条短，经济效益低 荞麦茎、叶及籽粒皮壳中含有较多的芦丁，荞花蜜中含有4 0 的葡萄糖，营养 价值极高。现在开发的仅仅是荞麦籽粒中营养物质的利用，加工产品单一。应从 茎、叶、花和果实全方位进行多层次的综合加工利用，通过工艺延伸和技术改造， 将荞麦原料“榨干”，提高企业规模效益，促进荞麦加工产业增值。 1 1 3 3 企业规模小，技术装备差 荞麦加工企业绝大多数是中小型民营企业，点多面广，分散经营，技术装备 水平低，生产规模小，产品输出功能弱，难以入围国内、国际大型连锁超市和满 足出口需求，企业缺乏自主创新和产品优化升级能力，严重制约了荞麦加工产业 的进一步发展壮大。 1 1 3 4 科企结亲少，创新机制弱 养麦加工企业只重视现实利益而缺乏对新产品、新工艺的研究开发，又没有 科研院所和大专院校科技的支撑，新技术应用、新成果转化的超前创新意识非常 淡薄。荞麦加工科技创新的动力来自企业，加强企业与科研单位之间的横向协作 开发研究，对促进荞麦加工产业的技术创新，将起到极其重要的推动作用。 本课题就是在深入研究上述现状，力图通过对荞麦蛋白的深入研究，寻求一 条将养麦蛋白加工工艺延伸，开发荞麦肽食品的工艺和技术，以大大增强荞麦加 工的附加值，整体提高荞麦食品在国内外市场上的竞争力。 镰 1 2 荞麦蛋白( b w p ) 的研究进展 养麦蛋白是由养麦种子经粉碎、碱抽提、分离淀粉残渣、浓缩中和分离液、 上海水产大学硕+ 学位论文 再经杀菌、喷雾干燥制得的。它具有荞麦芳香和蛋白质特有的风味，无苦味，含 蛋白质6 5 8 、脂肪2 2 、糖质5 9 、粗纤维o 1 、水分3 1 、灰分3 1 。研究证 实养麦蛋白质具有降低胆固醇和抑制脂肪蓄积等多种保健功效，可以添加到食品 中以增强食品的营养保健功能口，。 氨基酸分析显示，荞麦蛋白氨基酸含量丰富，种类齐全，比例适当，必需氨 基酸大部分高于或接近于w h o 提出的模式，是全价蛋白。据测必需氨基酸总含量 为4 0 8 1 ( m g l o o g 蛋白质) ，其中谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸和亮氨酸含量较高， 分别为1 8 1 8 、9 0 9 、9 9 2 和6 5 3 ( m g 1 0 0 9 蛋白质) ，精氨酸含量明显高于酪 蛋白，只有蛋氨酸和胱氨酸的含量比模式低得多，为第一限制性氨基酸。荞麦蛋 白质氨基酸组成的一个最显著的特点是富含其它谷类作物的限制性氨基酸赖 氨酸，蛋白质评分与鸡蛋蛋白相比是7 8 ：8 3 ，其氨基酸组成模式符合w h o f a o 推 荐标准，具有较高的生物价h 1 。 1 9 9 7 年有人提出“抗消化性蛋白 的概念，抗消化性蛋白具有类似膳食纤维 的作用。荞麦蛋白就是其中的一种，已有研究表明荞麦蛋白具有一定的降胆固醇 功效，此功效与该蛋白的低消化性有关陋1 。荞麦蛋白尽管消化性较低，但生物价几 乎高于其它所有的植物蛋白，且其低消化性在一定程度上对人体健康是有利的。 还有资料表明养麦具有一定的抗原性，这在国外案例较多，而在国内，尤其是荞 麦产区几乎为零。有些国外资料表明，养麦的抗原性与一些分子量大的荞麦蛋白 有一定的关系。 1 2 1 荞麦蛋白结构组成的研究进展 荞麦蛋白质的结构组成是其发挥功能特性的物质基础。相对于其他豆类和谷 类蛋白质，对荞麦蛋白质的研究报道较少。这方面的研究主要集中在荞麦的球蛋 白和清蛋白上。p o m e r a n z 报道了荞麦蛋白质主要由8 0 的清蛋白和球蛋白组成。 t a h i r 和f a r o o q 发现( 清蛋白+ 球蛋白) ：醇溶蛋白：谷蛋白：其余蛋白为 3 8 4 4 ：2 5 ：2 1 2 9 ：2 8 - 3 7 。i m a i 和s h i b a t a 报道了商品荞麦粉中含有4 0 - 7 7 清蛋 白和球蛋白，0 7 一2 o 醇溶蛋白，2 3 5 9 谷蛋白及其余蛋白阳1 。a e e z s e b e t n l 等 也用酶联免疫吸附试验( e l i s a ) 测定了荞麦中醇溶蛋白的含量，也证实了其在去 壳谷粒和粉中的含量很低，认为养麦适于作为腹腔疾病患者的饮食。 n t a m a m i 哺1 等结合s d s - p a g e 和氨基酸分析研究了荞麦粉的主要蛋白。结果表明： 其清蛋白和球蛋白都含有一个表观分子量为2 5 k d a 的多肽链亚基，并且多肽链的 模式与s d s p a g e 前处理条件有关。在这些可溶组分里，含硫氨基酸和脯氨酸的含 量是显著不同的；而天门冬氨酸、酪氨酸、甘氨酸和赖氨酸的含量差别不大。不 同浓度的醇溶蛋白均含有一个分子量范围在3 0 - 4 0 k d a 的窄带多肽链。与其他成分 6 上海水产大学硕士学位论文 相比，这些醇溶蛋白质富含谷氨酸和脯氨酸，而赖氨酸和天门冬氨酸含量较少。 碱溶谷蛋白显示出分子量为8 0 9 0 k d a 的单一多肽链带。其氨基酸组成介于球蛋白 和清蛋白之间。 作为荞麦种子蛋白质主要成分的盐溶性球蛋白，其含量可占种子总蛋白的 4 3 ，主要是由分子量为2 8 1 0 5 的1 3 s 蛋白质构成。根据其沉淀常数和亚基组成， 将其归于类似为豆类的贮存蛋白。j d o i 阳1 等用0 5 m o l l n a c l 从荞麦中提取出球蛋 白。并进一步采用柱层析和电泳分离，得到了分子量为6 7 9 1 0 5 和4 4 3 1 0 5 的 两种球蛋白。作为球蛋白主要组分的后者在s d s - p a g e 图谱上出现2 3 个带。用 6 m o l l 盐酸胍处理后，在凝胶过滤色谱上产生1 个分子量为1 7 9 1 0 5 的单一峰。认 为荞麦中的主要球蛋白由2 - 3 个多肽链构成，每1 个分子量为1 7 9 1 0 5 ，之间以氢 键相连。 r m a n o jkn 们等纯化了1 3 s 球蛋白的一条2 6 k d a 的碱性亚基，其氨基酸组成与w h o 推荐模式一致，属营养平衡的蛋白质。此蛋白质n 末端的1 7 个氨基酸序列表明了它 与大豆1 1 s 球蛋白和豌豆蛋白分别有7 3 3 和6 6 7 同源性。 s r r a d o v i c 1 等用蔗糖密度梯度离心法分离荞麦种子蛋白，得至u 1 3 s 球蛋白 和一个新发现很小的8 s 贮存蛋白。进一步用二维凝胶电泳分析表明：象豌豆种子 贮存蛋白。以前将5 7 - 5 8 k d a 的蛋白归为1 3 s 的一个较特别的亚基，现在证实其实际 上是荞麦种子贮存蛋白中最小的蛋白亚基。这两部分分别占整个种子蛋白3 3 和 6 5 。 s r r a d o v i c n 2 1 等也用蔗糖密度梯度离心法分离得到占荞麦种子蛋白总量3 0 的2 s 清蛋白，它们主要是由分子量在8 - 1 6 k d a 的多肽链构成。还原条件和非还原条 件下的s d s - p a g e 分析表明：多肽链间没有二硫键形成。清蛋白占全部盐溶蛋白的 2 5 ，；但是在缺硫条件下生长的荞麦，则所占比例显著下降。对清蛋白的氨基酸 组成的分析表明：其内有较高的甲硫氨酸( 9 2 ) 和赖氨酸( 5 6 ) 含量。此特 性有利于将其单个清蛋白多肽链的基因引入必须氨基酸含量较低的谷物和豆类作 物。 前人的研究成果表明占荞麦蛋白大多数的是碱性蛋白，这在很大程度上类似 于大豆蛋白，而目前工业上广泛应用于大豆分离蛋白的“碱溶酸沉 生产工艺将 对本研究提供借鉴和启发。 1 2 2 荞麦蛋白的生理活性功效 已有报道n 3 1 称通过给小鼠和大鼠投喂苦荞提取物，观察