棉籽蛋白结构功能特性与多肽抗氧化活性研究

发布时间：2020-05-12 07:16

【摘要】：棉籽饼是棉籽榨油后的副产物,其利用价值随棉花的品种、种植环境及榨油工艺的不同而有较大差异。棉籽饼中含有丰富的蛋白质,研究其蛋白功能结构特性与多肽抗氧化活性,为开发利用棉籽饼资源提供理论依据和指导。本文以4种热榨棉籽饼、2种冷榨棉籽饼、1种亚临界萃取棉籽饼为试验材料,以冷榨花生饼和冷榨大豆饼为对照,对不同棉籽饼粉理化特性进行研究;采用超声波辅助碱法提取棉籽蛋白,并对其蛋白质功能特性和结构特性进行系统分析;以热榨棉籽饼、冷榨棉籽饼为材料,采用微生物发酵和蛋白酶水解,分析其发酵多肽及其酶解多肽的抗氧化活性,并对抗氧化性较强的多肽进行分离纯化鉴定。主要研究结论如下:(1)热榨棉籽饼粗蛋白含量为56.23%~60.86%,显著低于冷榨饼、亚临界萃取棉籽饼。热榨棉籽饼游离棉酚含量为38~123 mg·kg~(-1),冷榨饼、亚临界萃取棉籽饼均未检测出游离棉酚。热榨棉籽饼粉的ΔE值和堆积密度高,表明其颜色较深,分散性差。亚临界萃取棉籽饼粉吸水能力最差,吸油能力最强。热榨棉籽饼的乳化性较差,乳化稳定性较优。棉籽饼在pH 3.0附近时溶解度最低。热榨棉籽饼溶解性最差,花生饼、大豆饼溶解性优于冷榨饼、亚临界萃取棉籽饼。(2)超声波辅助碱法提取棉籽蛋白的优化工艺参数为pH 11.0、液料比20:1(V/W,m L/g)、超声时间20 min、超声温度45℃、超声波功率600 W,蛋白提取率可达87.64%。所建棉籽蛋白提取回归模型高度显著(R~2=0.9956),拟合性好。与常规碱法相比,超声波辅助碱法提取棉籽蛋白所需时间短,温度低,提取率高。(3)棉籽蛋白分子量主要分布在45和50 kD,还原条件下在14和35 kD之间有亚基分布,存在相互作用的二硫键。棉籽蛋白的X射线衍射图谱中在2θ为8.5°、19.5°左右呈现衍射峰,存在结晶区。棉籽蛋白热变性吸热峰只有一个,峰值温度在94.31℃~97.72℃区间,焓变为3.51~7.87 J/g。热榨饼棉籽蛋白具有较高相对含量的β-折叠结构(38.3%~40.5%),较低含量的β-转角(22.2%~25.8%)和α-螺旋(15.8%~19.5%)结构,存在较高含量的变性蛋白结构。冷榨饼、亚临界萃取饼的棉籽蛋白表面疏水性和荧光强度远远高于热榨饼,具有低变性和更多折叠结构。(4)棉籽蛋白在pH 5.0时的溶解性最低,起泡性和起泡稳定性最差,pH 7.0时起泡性和起泡稳定性最好。冷榨饼棉籽蛋白的吸水性和吸油性高于热榨饼棉籽蛋白,亚临界萃取饼棉籽蛋白具有最高的吸水性、吸油性、乳化稳定性和起泡性,变性程度小,尽可能好地保留了棉籽蛋白的功能特性。(5)热榨益海棉籽饼经微生物发酵和蛋白酶水解产生的发酵多肽和酶解多肽的DPPH·清除能力和总还原力高于冷榨皖棉棉籽饼,而冷榨皖棉棉籽饼的发酵多肽和酶解多肽的羟基清除能力、ABTS~+·清除能力和亚铁离子螯合能力高于热榨益海棉籽饼。棉籽发酵肽的DPPH·清除能力、羟基清除能力和总还原力高于棉籽酶解肽,棉籽酶解肽的ABTS~+·清除能力和亚铁离子螯合能力高于棉籽发酵肽。棉籽酶解肽总还原力和DPPH·清除能力强于花生和大豆酶解肽。(6)热榨益海棉籽的蛋白酶解肽超滤后有三个组分,分别为UF-I(?10 kDa)、UF-II(3 kDa~10 kDa)和UF-III(3 kDa),其中UF-III抗氧化活性最强。采用Sephadex G 25凝胶色谱将UF-III分离得到三个组分F1、F2和F3,其中F3具有最强的抗氧化活性。对组分F3经Sephadex G-15纯化后,得到F3-1、F3-2两个组分,其中F3-2组分的DPPH·清除率、羟基清除率、ABTS~+·清除率、亚铁离子螯合率和总还原力显著高于F3-1组分,分别为67.9%、32.76%、57.78%、61.20%和0.24。组分F3-2氨基酸测序发现有23种肽序列,氨基酸数目为4~11个,肽的分子量范围为307~1148 Da。
【图文】：

棉籽饼粉,堆积密度

冷榨饼粉皖棉棉籽饼粉 82.81±0.01b 0.01±0.00f 11.25±0.01g 17.39±0.02g抗虫棉籽饼粉 80.66±0.11c -0.57±0.04g 12.09±0.03f 19.68±0.08f亚临界饼粉亚临界萃取棉籽饼粉86.95±0.11a -0.84±0.04h 9.69±0.04i 13.16±0.11i冷榨饼粉花生饼粉 75.29±0.16d 3.61±0.03e 10.46±0.06h 23.98±0.13e大豆饼粉 87.02±0.06a -2.24±0.01i 12.69±0.08e 15.26±0.02h棉籽饼粉的堆积密度积密度是指棉籽饼粉在自然堆积状态下单位体积的质量（宋振等 2015）。棉堆积密度测定结果如图 2-1 所示，可以看出，不同棉籽饼粉堆积密度有显著性 0.53~0.81 g/mL 之间变化。4 种热榨棉籽饼粉的堆积密度高于 2 种冷榨和亚临籽饼粉，表明其分散性差，其中亚临界萃取棉籽饼粉堆积密度最低，具有较好，，可能由于亚临界萃取油的工艺能较好地保持了原有组织结构，质地比较疏松艺由于物料经过高温、挤压使其结构紧密。堆积密度的高低影响其加工特性（2015）。

棉籽饼粉,溶解性,籽饼

金谷棉籽饼粉 5.51±0.16g 47.25±0.08b 16.95±0.59b 2益海棉籽饼粉 6.00±0.03f 36.02±0.44d 13.99±0.17de 3皖棉棉籽饼粉 13.92±0.13d 18.46±0.24gh 12.48±0.59f 1抗虫棉籽饼粉 14.36±0.13c 18.03±0.04h 14.60±0.10cd 18 亚临界萃取棉籽饼粉 15.04±0.17b 20.46±0.06f 14.00±0.65de 1花生饼粉 8.66±0.21e 25.82±0.62e 11.26±0.22g 18大豆饼粉 16.91±0.21a 19.17±0.41g 18.53±0.44a 1粉的溶解性-2 可知，在 pH 1.0～11.0 的范围内，棉籽饼粉的溶解性呈先降低.0 附近时溶解度最低。天康、新粮、金谷和益海棉籽饼粉的溶解下，棉籽饼粉间的溶解性差异较小。在碱性条件下，冷榨棉籽饼虫棉籽饼粉）和亚临界萃取棉籽饼粉的溶解性较高，这可能与棉程度有关。棉籽饼饼粉的溶解性均显著低于花生饼粉和大豆饼粉异性可能与粉中可溶性蛋白、可溶性多糖、纤维素含量的差别有
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ931

【参考文献】