（食品科学专业论文）甜荞蛋白质组分功能特性评价及对火腿肠质构特性的影响研究.pdf

甜莽蛋白质组分功能特性评价及对火腿肠质构特性的影响研究 摘要 荞麦蛋白作为一种新型蛋白资源，其特殊的营养和生理功能已经引起了国内食 品行业的重视。但目前对养麦蛋白的提取制备工艺、荞麦蛋白质组分的分离及其理 化特性、功能特性缺乏研究，限制了荞麦资源的深度开发利用。本文以甜荞为原料， 优化了甜荞粗蛋白的提取工艺，探讨了甜养蛋白质组分的理化特性，评价了甜荞蛋 白质组分的功能特性，初步研究了甜荞蛋白质组分对火腿肠色泽和质构特性的影响。 主要研究结果如下： 1 、甜养粗蛋白的提取工艺优化 比较了碱法和酶法提取甜荞粗蛋白的提取条件以及提取率的差异。碱法提取的 最佳工艺为p h 值1 0 0 ，提取温度5 0 ( 2 ，料液比1 ：5 ，浸提时间8 0m i l l ，此时蛋白 的提取率为8 3 6 ，纯度为7 4 5 ；酶法提取的最佳工艺为酶解温度4 0 ，加酶量 ( e s ) 为0 2 ，酶解p h1 0 0 ，酶解时间5 0 m i l l ，此时蛋白的提取率为8 8 7 ，纯 度为7 2 5 。 2 、甜荞蛋白质组分的理化特性分析 采用分步提取法分离收集甜荞清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，并比较其 理化特性。结果表明，甜荞清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量分别占总蛋 白的2 1 9 1 、1 9 3 6 、2 2 6 和1 9 9 5 ，等电点分别为p h 4 加、5 0 0 、4 8 0 和4 6 0 ， 蛋白干粉变性温度分别为7 9 3 9 * ( 2 、7 0 3 6 1 2 、8 0 0 4 和8 3 0 9 ，蛋白稀溶液变性温 度分别为8 8 3 8 ，7 5 4 2 ，7 5 8 5 和1 0 2 1 3 ；前三种蛋白白色略偏黄，而谷蛋 白偏红色；甜养清蛋白、球蛋白和谷蛋白的必需氨基酸含量丰富；甜养清蛋白含铁 量高，醇溶蛋白含锌量高，球蛋白含镁量高，而铅、锡、砷在各蛋白质组分中的含 量均很低；甜荞清蛋白的s d s p a g e 电泳图谱主要有5 条谱带，其相对分子量依次 约为3 6 8k d a ，2 9 0k d a ，2 4 3k d a ，2 2 4k d a ，2 1 1k d a ；球蛋白主要有3 条谱带， 其相对分子量依次约为5 7 9k d a ，3 2 7k d a ，1 9 2k d a ：醇溶蛋白主要有4 条谱带， 其相对分子量依次约为2 8 4k d a ，2 3 3k d a ，2 1 6k d a ，1 7 7k d a ；谷蛋白主要有3 条谱带，其相对分子量依次约为6 3 9k d a ，4 7 5k d a ，3 8 2k d a 。 3 、甜荞蛋白质组分的功能特性评价 以甜荞粗蛋白和大豆分离蛋白作为对照，对甜荞蛋白质组分的持水性、持油性、 溶解性、乳化性和起泡性进行了评价。结果表明，p h 、温度对供试蛋白的溶解性影 华中农业大学2 0 0 7 届硕士学位论文 响较为明显：在各实验条件下，甜荞粗蛋白在供试的六种蛋白中溶解性最佳；蛋白 浓度、p h 、温度对供试蛋白的起泡能力和泡沫稳定性有较为明显的影响；在各实验 条件下，甜荞球蛋白和谷蛋白的起泡能力和泡沫稳定性较佳；p h 、蔗糖浓度对大豆 分离蛋白的乳化能力及乳化稳定性影响极明显，蛋白浓度、n a c i 浓度对甜荞清蛋白 乳化能力及乳化稳定性的影响明显；在各实验条件下，甜养谷蛋白皆表现出较佳的 乳化能力和乳化稳定性；甜荞清蛋白的持水性明显优于其它几种供试蛋白，而甜荞 粗蛋白的持油性最佳。 4 、甜荞蛋白质组分对火腿肠色泽和质构特性的影响 在火腿肠中添加一定量的甜养清蛋白和谷蛋白，同时以添加甜荞粗蛋白和大豆 分离蛋白作对照。结果表明添加供试蛋白可以提高火腿肠的得率，其中甜养粗蛋白 的添加在四种供试蛋白中对得率的影响最为显著；添加供试蛋白对火腿肠产品的色 泽有一定的影响，其中添加甜养谷蛋白在四种供试蛋白中对火腿肠色泽的影响最为 显著；添加供试蛋白可以明显改善火腿肠的质构特性，甜荞清蛋白、甜养粗蛋白、 大豆分离蛋白在添加量为2 3 时，火腿肠的凝胶强度、硬度、弹性和内聚性较 好，甜荞谷蛋白在添加量为3 4 时，火腿肠的各质构特性较好。 关键词：甜养；清蛋白；球蛋白；醇溶蛋白；谷蛋白；理化特性；功能性质； 火腿肠；质构特性 甜养蛋白质组分功能特性评价及对火腿肠质构特性的影响研究 a b s t r a c t a st h en e wp r o t e i nr e s o u r c e ，t h es p e c i a ln u t r i t i o n a la n db i o l o g i c a lf u n c t i o no f b u c k w h e a tp r o t e i na r ea l r e a d yp a i da t t e n t i o nb yd o m e s t i cf o o di n d u s t r y t h ed e e p d e v e l o p m e n to fb u c k w h e a tr e s o u r c ei sl i m i t e da sf e ws t u d i e so nt h ee x t r a c t i n gp r o s so fb u c k w h e a t p r o t e i n , i s o l a t i o n , p h y s i c o - c h e m i c a la n df u n c t i o n a lp r o p e r t i e so fp r o t e i nf r a c t i o n s i nt h i s p a p e r , u s i n g 只e s c u l e n t u mm o e n c ha sr a wm a t e r i a l ，t h ee x t r a c t i n gp r o c e o fc r u d ep r o t e i n a n dt h ep h y s i c o c h e m i c a la n df u n c t i o n a lp r o p e r t i e so fp r o t e i nf r a c t i o n sw c r es t u d i e d e f f e c t so fp r o t e i nf r a c t i o n s0 1 1c o l o ra n dt e x t u r ep r o p e r t i e so ft h es a u s a g ew e r ep r i m a r i l y d i s c u s s e d t h em a i nr e s u l t sw e r es h o w e da sf o l l o w s ： 1 t h eo p t i m i z a t i o no fe x t r a c t i n gp r o c e s so f f e s c u l e n t u mm o e n c hc r u d ep r o t e i n d i f f e r e n c e so fe x t r a c t i n gc o n d i t i o na n dr a t eo ff e s c u l e n t u mm o e n c hc r u d ep r o t e i n b ya l k a l im e t h o da n de n z y m a t i cm e t h o dw e r ec o m p a r e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e o p t i m u mc o n d i t i o n sf o ra l k a l ie x t r a c t i o nw e r ea sf o l l o w s ：p h = 1 0 0 ，t e m p e r a t u r e5 0 c ，t h e r a t i oo fs t u f ft ow a t e r1 ：5 ，e x t r a c t i n gt i m e8 0 m i n , w h e nt h ee x t r a c t i o nr a t eo fp r o t e i nw a s 8 3 6 a n dp u r i t yo fp r o d u c tw a s7 4 5 t h eo p t i m u mc o n d i t i o n sf o re n z y m a t i c e x t r a c t i o nw e r ea sf o l l o w s ：p h1 0 0 ，t e m p e r a t u r e4 0 ，t h er a t i oo fs t u f ft ow a t e r1 ：1 0 ， d o s a g eo fa l c a l a s e0 2 h y d r o l y z i n gt i m e5 0 m i n , w h e nt h ee x t r a c t i o nr a t eo fp r o t e i nw a s 8 8 7 a n dp u r i t yo fp r o d u c tw a s7 2 5 2 t h ep h y s i c o - c h e m i c a lp r o p e r t i e sa n a l y s i so f f e s c u l e n t u mm o e n c hp r o t e i nf r a c t i o n s a l b u m i n , g i o b u l i n e ，p r o l a m i n , g l u t e i nw e r eo b t a i n e db ym u l t i p l e s t e p e x t r a c t i o n m e t h o da n dt h e i rp h y s i c o - c h e m i c a lp r o p e r t i e sw e r ec o m p a r e d t h ep r o t e i nc o m p o s i t i o n d i s t r i b u t i o no fa l b u m i n ，g l o b u l i n e ，p r o l a m i n , g i u t e i nw a s2 1 9 1 ，1 9 3 6 ，2 2 6 ， 1 9 9 5 ，t h ei s o e l c c t r i cp o i n tw a sp h 4 4 0 ，5 0 0 , 4 8 0 , 4 6 0 ，t h ed e n a t u r a t i o nt e m p e r a t u r e o ft h ep o w d e rw a s7 9 3 9 ，7 0 3 6 ，8 0 0 4 ，8 3 0 9 a n dt h a to ft h ed i l u t es o l u t i o nw a s 8 8 3 8 ( 2 ，7 5 4 2 。c ，7 5 8 5 ，1 0 2 1 3 c ，r e s p e c t i v e l y 皿em a i nc o l o ro fa l b u m i n , g i o b u l i n e ， p r o l a m i nw a sw h i t e ，s o m e w h a ty e l l o wa n dt h a to fg l u t e i nw a sr e d t h ee s s e n t i a la m i n o a c i dw a sa b u n d a n ti na l b u m i n , g l o b u l i n e g l u t e i n t h e ，e s c u l e n t u mm o e n c hh a sh j i g h c o n t e n to ff ei na l b u m i n ，z ni np r o l a m i n ，m gi ng l o b u l i n e ，a n dv e r yl o wc o n t e n to fp b ，s n ， a si ne a c hp r o t e i nf r a c t i o n s s d s p a g es p e c t r u mo fa l b u m i nw a sm a i n l yc o m p o s e do f f i v eb a n d sw i t hm o l e c u l a rw e i i g h to f 3 6 8 k d a , 2 9 0k d a ，2 4 3 k d a , 2 2 4 k d a , 2 1 1 k d a , t h a t o fg l o b u l i n ew a sm a i n l yc o m p o s e do ft h r e eb a n d sw i t hm o l e c u l a rw e i g h to f5 7 9 k d a , 3 2 7 k d a , 1 9 2 k d a ，t h a to fp r o l a m i nw a sm a i n l yc o m p o s e do ff o u rb a n d sw i t hm o l e c u l a r w e i g h to f2 8 4 k d a ，2 3 3 k d a ，2 1 6 k d a , 1 7 7 k o aa n dt h a to fg l u t e i nw a sm a i n l yc o m p o s e d i n 华中农业大学2 0 0 7 届硕士学位论文 o ft h r e eb a n d sw i t hm o l e c u l a rw e j i g h to f6 3 9 k d a , 4 7 5 k d a ，3 8 2 k d a 3 t h ef u n c t i o n a lp r o p e r t i e se v a l u a t i o no f f e s c u l e n t u mm o e n c hp r o t e i nf r a c t i o u s c o m p a r i n gw i t ht h o s eo f 只e s c u l e n t u mm o c n c hc r u d ep r o t e i na n ds o y b e a np r o t e i n , w a t e r - h o l d i n ga b i l i t y , f 乱一h o l d i n ga b i l i t y , s o l u b i l i t y , e m u l s i f y i n gp r o p e r t y f o a m i n g p r o p e r t y o fee s c u l e n t u mm o c n c hp r o t e i nf r a c t i o n sw e r es t u d i e d p hv a l u ea n d t e m p e r a t u r eh a dag r e a ti n f l u e n c eo ns o l u b i l i t yo fp r o t e i nt e s t e da n dc r u d ep r o t e i nh a dt h e b e s ts o l u b i f i t ya td i f f e r e n te x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s t h ep r o t e i nc o n c e n t r a t i o n , p hv a l u e a n dt e m p e r a t u r eh a da g r e a te f f e c to nf ca n df so fp r o t e i nt e s t e d g l o b u l i n ea n dg l u t e i n h a db e t t e rf ca n df sa td i f f e r e n te x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s p hv a l u ea n ds u c i d c o n c e n t r a t i o nh a dag r e a ti n f l u e n c eo ne ca n de so fs o y b e a np r o t e i n ，w h i l et h ep r o t e i n c o n c e n t r a t i o n , n a c ic o n c e n t r a t i o nh a dag r e a te f f e c to na l b u m i n g l u t e i nh a dp r e f e r a b l e e ca n de sa td i f f e r e n te x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s t h ew ao fa l b u m i nw a so b v i o u s l yb e t t e r t h a nt h a to fo t h e r p r o t e i nt e s t e d , w h i l et h ef a o fc r u d ep r o t e i nw a st h eb e s t 4 e f f e c t so fp r o t e i nf r a c t i o u so nc o l o ra n dt e x t u r ep r o p e r t i e so ft h es a u s a g e a d d i n gs o m ea l b u m i na n dg l u t e i ni ns t e r i l i z e ds a u s a g e ，e s c u l e n t u mm o e n c hc r u d e p r o t e i na n ds o y b e a np r o t e i nw e r ec o n t r a s t s t h er e s u l t ss h o w e d t h a tt h ea d d i n ga m o u n to f p r o t e i nt e s t e dc o u l di n c r e a s et h ey i e l do fs t e r i l i z e ds a u s a g ea n dt h ec r u d ep r o t e i nh a dt h e m o s tp r o m i n e n ti n f l u e n c ei nf o u rp r o t e i nt e s t e d t h ea d d i n gm o u n to fp r o t e i nt e s t e da l s o h a di n f l u e n c eo nt h ec o l o u ro fs t e r i l i z e ds a u s a g ea n dt h eg l u t e i nh a dt h eg r e a t e s te f f e c ti n f o u rp r o t e i nt e s t e d t h et e x t u r ep r o p e r t yo fs t e r i l i z e ds a u s a g ec o u l db es i g n i f i c a n t l y i m p r o v e dd u et ot h ea d d i t i o no fp r o t e i nt e s t e d w h e nt h ea d d i n gm o u n to fa l b u m i n , c r u d ep r o t e i no rs o y b e a np r o t e i nw a s2 3 ，t h eh a r d n e s s ，s p d n g n e s sa n dc o h e s i v e n e s s o fs a u s a g ew e r eb e t t e r w h e nt h ea d d i n ga m o u n to fg l u t e i nw a s3 4 t h et e x t u r e p r o p e r t i e sw e r e a l ls a t i s f a c t o r y k e y w o r d s ：只e s c u l e n t u mm o e n c h ；a l b u m i n ；g l o b u l i n e ；p r o l a m i n ；g l u t e i n ； p h y s i c o - c h e m i c a lp r o p e r t y ；f u n c t i o n a lp r o p e r t y ；s t e r i l i z e ds a u s a g e ；t e x t u r ep r o p e r t y 甜养蛋白质组分功能特性评价及对火腿肠质构特性的影响研究 p i s d s p a g e t h s d s c f c 耶 e c e s f a 彤l 缩略语表 i s o e l e c t r i cp o i n t s o d i u md o d e c y l s u l f a t e p o l y a c r y l a m i d eg e le l e c t r o p h o r e s i s t r i sh y d r o x y m e t h y la m i n o m e t h a n e d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y f o a m i n gc a p a c i t y f o a m i n gs t a b i l i t y e m u l s i f y i n gc a p a c i t y e m u l s i f y i n gs t a b i l i t y f a t - h o l d i n ga b i l i t y w a t e r - h o l d i n ga b i l i t y v 等电点 十二烷基硫酸钠 聚丙烯酰胺凝胶电泳 三羟甲基氨基甲烷 差示扫描量热 起泡能力 泡沫稳定性 乳化能力 乳化稳定性 持油性 持水性 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 否如需保密，解密时间年月日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究x - 作及取得的研究 成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 研究生橼印嫌 帆仞d 年6 月膨日 学位论文使用授权书 本人完全了解“华中农业大学关于保存，使用学位论文的规定”，即学生必须 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版 和电子版，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存，汇编学位论文本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传 播学位论文的全部或部分内容 注：保密学位论文在解密后适用于本授权书 学雠文储挠唧橡 导师挠潘思堤 签名日期：溯年后月加 签名日期： 哆年6 月卯日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 甜养蛋白质组分功能特性评价及对火腿肠质构特性的影响研究 第一章前言 1 荞麦资源简介 养麦是蓼科( p o l y g o n a c e a e ) 、养麦属( f a g o p y r u mm i l l ) 的双子叶禾谷类作物， 荞麦又叫乌麦、花麦或三角麦，有苦荞( e t a t a r i c u m ，又称野养麦、鞑靼养、万年养、 野南养) 、甜养( e e s c u l e n t u m ，又称普通荞麦) 、金荞、齿翅野荞四种，我国常见的 有苦荞和甜养两种( 林汝法，1 9 9 4 ) 。早在公元前3 5 世纪，神农书中的。八谷 生长篇”就有荞麦生长发育的记载，表明中国是栽培养麦最早的国家( 李钦元和杨 曼霞，1 9 9 2 ) 。荞麦是世界上许多地区的一类重要作物，俄罗斯是目前最大的养麦生 产国，中国仅次之，位居世界第二( b e r n a d c t t ae ta 1 ，2 0 0 5 ) 。目前世界上以甜荞种 植最广，而苦荞在我国西南山区种植较多。养麦在我国的主要产区分布在西北、东 北、华北以及西南一带高寒山区，i 四) l l 省凉山彝族自治州是苦养麦的主要产区和起 源地之一。养麦是我国传统的出1 ：3 商品粮食之一，远销美国、日本和欧洲，仅日本 每年进1 ：3 我国荞麦就约5 x 1 0 4t 6 x 1 0 4t ，占日本进口量的7 0 。 2 荞麦的营养成分 养麦营养成分全面，富含蛋白质、脂肪、淀粉、矿物质和维生素以及丰富的生 物类黄酮。因此，与其他的大宗粮食作物相比，具有许多独特的优势。养麦的主要 营养成分如下： 2 1 蛋白质和氨基酸 荞麦的蛋白质含量较高，其面粉的蛋白质含量约为1 0 1 5 ，高于大米、小 麦、玉米和高梁。养麦蛋白是荞麦的主要生物活性成分，它不同于禾谷类作物蛋白， 而有其独特的特点( 赵钢等，1 9 9 9 ) 。荞麦蛋白具有高的生物效价，氨基酸组成合 理，8 种必需氨基酸含量丰富，尤其是精氨酸、赖氨酸、色氨酸、组氨酸含量较高， 所以荞麦与其它谷类粮食有很好的互补性。 2 2 脂肪和脂肪酸 荞麦脂肪含量在1 3 左右，和大宗粮食相比不相上下，但脂肪酸的组成较 合理，含9 种脂肪酸，不饱和脂肪酸含量丰富，其中油酸和亚油酸含量最多，占总脂 华中农业大学2 0 0 7 届硕士学位论文 肪酸的8 0 左右( k a y a s h i t aj ，e ta 1 ，1 9 9 9 ) 。荞麦中脂肪酸含量因产地而异，北方荞 麦的油酸、亚油酸含量高达8 0 以上，而西南地区如四川养麦含油酸、亚油酸7 0 8 7 6 3 。由于荞麦富含亚油酸，而亚油酸在体内可通过加长碳链合成花生四烯酸，花 生四烯酸不仅能降低血脂，而且是合成对人体生理调节方面起必需作用的前列腺素 和脑神经组分的重要成分之一。 2 3 淀粉和膳食纤维 养麦淀粉含量在7 0 以上，但研究发现甜荞和苦荞的体外消化率均较低，约 4 6 2 6 2 4 。现代研究表明，淀粉按其消化性可分为三类：快速消化淀粉，缓慢 消化淀粉和抗性淀粉，抗性淀粉被定义为在小肠中不被吸收，而在大肠中可能发酵 的淀粉部分。养麦中的抗性淀粉比例高( 与小麦粉面包相比) ，葡萄糖分子释放缓 慢，可作为糖尿病人良好的补充食品( 魏益民，1 9 9 5 ) 。 膳食纤维是一类天然高分子化合物，由单糖脱水聚合而成的非淀粉多糖，不能 被人体内消化酶分解，但又是维持健康不可缺少的碳水化合物，被称为“第七营养 素”，包括纤维素、半纤维素、果胶、木质素、藻胶等。膳食纤维本身具有持水、 持油、强吸水膨胀及强吸附能力的特征，从而具有降低血压、胆固醇、调控血糖、 整肠通便等生理功能。养麦种子的总膳食纤维中，2 0 3 0 是可溶性膳食纤维， 尤其含有胶质状的葡聚糖，这些膳食纤维对防止糖尿病和高血脂具有积极的作用。 2 4 维生素和生物类黄酮 养麦中含有丰富的v b l 、v b 2 、v e 和v c ，并且含有其他谷物中所没有的尼克酸 和叶绿素。养麦中的v b 。、v b 2 是面粉中含量的2 倍多，尼克酸则是3 4 倍；养麦维 生素e 中t 生育酚含量最多，其抗氧化能力强，对动脉硬化、心脏病，肝脏病等老年 病有预防和治疗效果，对过氧化脂质所引起的疾病有一定疗效。 荞麦中还含有黄酮类物质，d i e r y c h s z o s t a k 等从荞麦种子中分离并确定了6 种黄 酮类物质( 张瑕等，2 0 0 0 ) ，它们是芦丁( r u t i n ) 、荭草苷( o r i e n i n ) 、牡荆碱( v i t e x i n ) 、 槲皮素( o u e r c e t i n ) 、异牡荆碱( i s o v i t e x i n ) 和异荭草苷( i s o o r i e n t i n ) ，其中芦丁 的含量在所有的植物中较高。芦丁是组成维生素p 的主要成分之一，荞麦叶片和籽粒 中所含的芦丁可以提高毛细血管的通透性，维护微血管循环，加强维生素c 的代谢 作用及促进其在体内蓄积的功能，因此芦丁常用于治疗毛细血管变性引起的出血症 2 甜荞蛋白质组分功能特性评价及对火腿肠质构特性的影响研究 及高血压的辅助药物。此外，黄酮类物质具有消炎、抗过敏、利尿、解痉、镇咳， 降血脂、强心等方面的作用，对治疗血管病、糖尿病、肥胖病有疗效。 2 5 矿物质 荞麦籽粒中矿物质元素充足，钾、镁、铜、钙、铁、锰、锌、铬等含量都大大 高于禾谷类作物，还含有硼、碘、钴、硒等微量元素( 辛力等，1 9 9 9 ) 。高含量的 镁、铬对人体有独特保健功能。镁能促进人体纤维蛋白的溶解，使血管扩张，抑制 凝血酶生成，对急性贫血性心脏病和高血压具有一定疗效。铬( c 一) 是构成“葡 萄糖耐受因子( 0 ，r f ) ”的活性中心，可以调节人体血糖含量，降低血清胆固醇。 3 荞麦的开发应用现状 养麦自古以来是人类的口粮，养麦食品在我国具有悠久的历史，食用极其普遍， 传统荞麦食品花样繁多，主要有面条、烙饼、凉粉、养米、胶团、麻食等。养麦食 品在外国也特别风行，西欧主要荞麦食品有意大利面条、养麦米、养麦粉等：东欧 主要制作各种养麦饭食及荞麦糕点；日本主要养麦食品有荞麦面食、通心粉等，且 在日本荞麦面条象征着健康长寿；尼泊尔、朝鲜等国更是视养麦食品为家常便饭， 这些传统荞麦食品食香味美，营养保健功能明显。 随着人民生活水平的提高，对养麦食品的认识增强，荞麦的加工利用有了深度 和广度的发展，各种养麦深加工食品不断出现在市场中，主要有荞麦粥、荞麦方便 面、荞麦营养快餐粉、养花糖、荞酥、养麦茶等，还有一些荞麦发酵食品如养麦面 包、荞麦发酵酸奶、养麦啤酒、养麦酱油、养麦醋、养麦豆酱等。不仅如此，养麦 的一些深加工提取物还被作为药用，比如荞麦外壳配上中药被制成了清心明日枕芯。 养麦的应用前景广阔，但是我国目前对于养麦的开发利用还大多停留在一些附加值 低的大众食品中，缺乏具有高技术含量，附加值高的产品，养麦中的各种活性成分 没有得到充分的开发利用。荞麦蛋白作为养麦中的主要生理活性成分，应该对其进 行深入的研究，以推进荞麦的生产和加工业，形成新的经济增长点和替代产业。 4 国内外荞麦蛋白质的研究进展 4 1 荞麦蛋白质的结构组成 养麦的蛋白质含量较高，其面粉的蛋白质含量约为1 0 1 5 ，高于大米、小 麦、玉米和高梁。养麦蛋白质组成不同于一般粮食组成，其水溶性清蛋白和盐溶性 华中农业大学2 0 0 7 届硕士学位论文 球蛋白占有较大的比例，近似于豆类蛋白。 j a v o m i k 等报道，养麦蛋白含有1 8 清蛋白，4 3 球蛋白，1 醇溶蛋白和3 8 谷 蛋白及其余蛋白( j a v o r n i ke ta 1 ，1 9 8 1 ) p o m e r a n z 报道中指出荞麦蛋白中8 0 为清蛋白和球蛋白( p o m e r a n z ，1 9 8 3 ) 。 t a h i r 和f a r o o q 分别测定了4 个不同品种的荞麦蛋白组分，研究发现， ( 清蛋白+ 球蛋白) ：醇溶蛋白：谷蛋白：残余蛋白为3 8 4 4 ：2 5 ：2 1 2 9 ： 2 8 3 7 ( t a h i ra n df a r o o q ，1 9 8 5 ) 。 魏益民等分析发现荞麦蛋白质的组分同小麦粉差异较大，水溶性清蛋白的含量 较高( 3 1 8 4 2 3 ) ，谷蛋白含量次之( 2 s 4 2 6 1 ) ，醇溶蛋白含量最低( 1 7 2 3 ) ( 魏益民等，1 9 9 5 ) 。 f p b e j o s a n o 等研究发现，荞麦蛋白中清蛋白和球蛋白含量为5 5 4 ，谷蛋白和 残基含量为4 2 8 ，醇溶蛋白含量仅为1 8 他们还通过s d s p a g e 说明谷蛋白和 球蛋白由几种不同分子量范围( 由高到低) 的亚基构成，而清蛋白大部分由低分子 量的亚基构成。荞麦蛋白的醇溶蛋白组分包含中等到低分子量范围的亚基 ( f p 1 k j o s a n oc ta 1 ，1 9 9 9 a ) 。 4 1 1 荞麦清蛋白 t o m o t a d ao n o 等人对荞麦清蛋白进行研究，测定其扩散系数d 与沉降系数s 分别 为1 3 1 矿c m 2 s 、l l x l o - ”s ，s l a b g e l 盘式电泳出现1 2 条谱带；s d s p a g e 非还原样品 ( 未用b 巯基乙醇处理) 出现两条谱带，分别为1 3 0 0 0k d a 、8 0 0 0k d a ：用巯基乙醇 处理后，分解为7 0 0 0 8 0 0 0d a 的多肽链，这说明多肽链之间存在二硫键( t o m o t a d a o n oc ta 1 ，1 9 7 8 ) 。 r s r a d o v i c 等人对甜荞麦清蛋白进行研究，用蔗糖密度梯度离心法测定其沉降 系数为2 s ，在还原条件和非还原条件下对s d s p a g e 分析表明：清蛋白主要是由分 子量在8k d a 1 2k d a 与1 6k d a 的多肽链组成，不存在分子内及分子间二硫键。对于 双子叶植物2 s 蛋白来说，荞麦清蛋白单一的多肽链极为特殊，但是与向日葵清蛋白 性质相似( r s r a d o v i ce ta 1 ，1 9 9 9 a ) 。 4 1 2 荞麦球蛋白 j a v o m i k b 等认为养麦球蛋白最具有代表性的为2 8 0k d a 的1 3 s 球蛋白，此蛋白由 3 条多肽链组成，分子量范围分别为5 5 6 0 ( a ) ，3 2 4 4 ( b ) ，1 6 2 9 ( t ) k d a 4 甜养蛋白质组分功能特性评价及对火腿肠质构特性的影响研究 ( j a v o r n i k be ta 1 ，1 9 8 1 ) 。 b e i o z e r s k y 等人根据其沉降系数及亚基性质归类于豆类蛋白( b e l o z e r s k ye ta 1 ， 1 9 8 3 ) 。 r s r a d o v i c 等通过蔗糖密度梯度离心把甜养麦球蛋白分为组分i 、l i 和，分 别占7 5 、1 5 和1 0 。非还原条件下的s d s p a g e 分析表明组分i ，即1 3 s 球蛋自 由8 种分子量在4 3k d a 6 8k d a 的亚基组成；组分主要由分子量在5 7k d a 5 8k d a 的多肽组成；组分主要由分子量在6k d a 3 6k d a 的多肽组成。二维凝胶电泳表明 组分i 由一个酸性亚基与碱性亚基通过二硫键连接组成，组分在还原条件下的 s d s p a g e 中没有变化，且其性质与沉降系数为8 s 的豌豆球蛋白有些类似，之所以 与1 3 s 球蛋白一起洗脱出来可能是由于聚合的缘故( r s r a d o v i c e t a l ，1 9 9 9 b ) 。 s a n g e e t a 等研究发现荞麦1 3 s 球蛋白2 6k d a 亚基的氨基酸序列分别与阿拉伯咖啡 1 1 s 球蛋白有9 3 的同源性和与西葫芦籽1 1 s 球蛋白b 亚基有7 5 的同源性。这种亚基 可以区别的特点是具有相对高水平的赖氨酸和蛋氨酸( s a n g e e t ae ta 1 ，2 0 0 3 ) 。 4 1 3 荞麦醇溶蛋白 j h s k e r d t t 通过氨基酸分析、电泳和免疫学方法对甜荞麦醇溶蛋白进行研究，并 与小麦醇溶蛋白作比较，结果表明，二者性质存在很大的不同养麦醇溶蛋白富含 赖氨酸、精氨酸和甘氨酸。s d s p a g e 分析表明，养麦醇溶蛋白分子量在1 0k d a 2 8k d a ，但是电泳谱带分散，分辨率不高( j h s k e r r i t t ，1 9 8 6 ) a e r z s e b e t 等用酶联免疫吸附试验( 叫s a ) 测定了养麦中醇溶蛋白的含量，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。化 学、电泳、免疫学研究及流变学测试表明，养麦的醇溶蛋白不具有小麦面筋的性质 ( a e r z s e b e te ta 1 ，1 9 9 4 ) 。 n t a m a m i 等研究发现不同浓度的醇溶蛋白均含有一个分子量范围在3 0k d a 4 0 k d a 的窄带多肽链。与其他成分相比，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( n t a m a m ie ta 1 ，1 9 9 5 ) 。 4 1 4 荞麦谷蛋白 到目前为止，有关养麦谷蛋白结构的报道很少。n t a m a m i 等的研究表明碱溶谷 蛋白显示出分子量为8 0k d a 9 0k 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( n t a m a m ie ta 1 ，1 9 9 5 ) 。李志西等通过对养麦籽粒谷蛋白亚基结构分 5 华中农业大学2 0 0 7 届硕士学位论文 析，认为荞麦谷蛋白亚基分子量较小，其高分子谷蛋白亚基的数量和含量远小于小 麦( 李志西，1 9 9 3 ) 4 2 荞麦蛋白质的生理活- 眭功能 荞麦蛋白具有独特的生理功能是对其进行深入研究的一个重要原因，也是开发 养麦功能食品的重要依据。近年来，对养麦蛋白生理活性功能及机理的研究论文相 继出版，概述如下： 4 2 1 降低血浆胆固醇 k a y a s h i t a 等人首次发现了摄入养麦蛋白提取物能够降低血浆胆固醇。同大豆分 离蛋白和酪蛋白相比，养麦蛋白有显著的降低肝的胆固醇的作用。他们初步认为荞 麦蛋白之所以有此功效，是由于其氨基酸组成与大豆蛋白和酪蛋白不同。饮食的蛋 白质中赖氨酸精氨酸的比率决定血浆胆固醇的水平，甘氨酸的含量也同样对降低胆 固醇有影响。对荞麦蛋白的氨基酸分析表明：其赖氨酸，精氨酸比率较低，甘氨酸含 量高于大豆蛋白和酪蛋白。此外，养麦蛋白含有的一些脂质也可能有降低胆固醇的 效果( k a y a s h i t ae ta 1 ，1 9 9 5 ) 。 k a y a s h i t a 等人再次对养麦蛋白质进行研究的结果表明，提高粪便中中性甾醇排 泄量可调控养麦蛋白降胆固醇功效，且荞麦蛋白的低消化性也与此存在一定关系。 实验同时否定荞麦蛋白中的脂类具有降胆固醇功能的假设( k a y a s h i t ac ta 1 ，1 9 9 7 ) 。 t o m o t a k e 等人分别用荞麦蛋白，大豆蛋白及酪蛋白喂养小鼠，与上述实验不同 的是，饲料中均不含有胆固醇和胆酸钠，研究结果表明，养麦蛋白同样具有降胆固 醇功能，并且不仅提高了粪便中中性甾醇的排泄量，而且提高了酸性甾醇的排泄量。 食用富含胆固醇和不含胆固醇饲料的小鼠，其粪便中胆汁酸含量为何不同目前还不 清楚( t o m o t a k ee ta 1 ，2 0 0 0 ) 。 4 2 2 抑制脂肪蓄积，促进肌肉增长 k a y a s h i t a 等分别用荞麦蛋白、大豆蛋白和酪蛋白喂养正常健康的大白鼠，结果 表明：荞麦蛋白组脂肪组织的重量最低，这预示了其对脂肪蓄积的良好抑制作用。 养麦蛋白的降低脂肪机制，目前还不是很明确，有可能是它抑制肝中合成脂肪的酶 活性，即降低了肝脂肪酸的合成。另外，荞麦蛋白含有丰富的精氨酸，这可作为其 生理作用的一个解释。已经证明：缺乏精氨酸会引起肝脏中胆固醇和甘油三脂含量 6 甜养蛋白质组分功能特性评价及对火腿肠质构特性的影响研究 的升高( k a y a s h i t a e ta 1 ，1 9 9 9 a ) 。 他们还发现与摄食酪蛋白相比，摄食养麦蛋白能引起白鼠的肌肉营养过度，即 能增加肌肉量的功效。另有文献报道富含精氨酸的溶液能提高患肝瘤白鼠的肌肉蛋 白合成，可见养麦蛋白的促进肌肉增长功效可能与它含有丰富的精氨酸有关( o k a t e ta l ，1 9 9 4 ) 。 4 2 3 阻止7 ，1 2 二甲苯蒽诱发的乳腺癌 k a y a s h i t a 等人用含有7 ，1 2 - - q a 苯葸的酪蛋白或荞麦蛋白的饲料喂养小鼠6 1d ， 结果发现，食用荞麦蛋白的小鼠当中，有可触摸乳腺瘤的小鼠比例及血清雌二醇均 低于酪蛋白组，由此可以推断荞麦蛋白可以通过降低血清雌二醇而阻止乳腺癌的发 生。 研究同时发现，小鼠屠杀后，每只荷瘤鼠中瘤的平均数量和质量不