麦芽蛋白质Z稳定啤酒泡沫机制的研究

发布时间：2018-05-20 19:31

本文选题：蛋白质Z + 二级结构　；参考：《江南大学》2017年博士论文

【摘要】：啤酒泡沫是一种能够直观体现啤酒质量的重要特征,丰富、细腻的泡沫不仅可以给消费者带来较为新鲜的感受,而且可以防止啤酒中风味物质的溢出和啤酒中的物质因空气影响而发生的氧化。影响啤酒泡沫的物质很多,蛋白质作为啤酒中的重要组成部分,对啤酒泡沫的品质起到至关重要的作用。蛋白质Z是啤酒中发现的拥有较高表面粘度和弹性的蛋白质,在酿酒过程中能够抵抗酶解与高温的影响,最终对啤酒泡沫的稳定性与啤酒质量产生影响。目前对于酿造过程中蛋白质Z的结构、理化特性以及对泡沫影响的研究较少,因此研究酿造过程中蛋白质Z的结构和修饰特性对探究其稳定啤酒泡沫的机理有重要意义。本论文建立了啤酒泡沫稳定性评价方法、确定了蛋白质Z与泡沫稳定性的正相关性、分析了酿造过程中蛋白质Z二级结构的变化规律、使用毕赤酵母表达体系获取糖基化修饰的蛋白质Z、对比分析糖基化与糖化修饰对蛋白质Z结构与特性影响,最终确定了对啤酒泡沫稳定性有利的蛋白质Z结构和修饰特性。主要研究结论如下:(1)采用超声振荡的方式利用啤酒中溶解的CO2进行起泡,建立了适用性较广的泡沫稳定性评价方法。通过分析样品预处理温度、超声振荡频率以及超声振荡时间对啤酒泡持值测定的影响,确定对泡持值测定的影响程度依次为样品预处理温度超声振荡频率超声振荡时间,根据单因素实验确定该方法测定啤酒泡沫泡持值的条件为样品预处理温度20℃、超声振荡频率28 k Hz、超声振荡时间15 s。采用响应面分析法确定三种因素之间没有显著的相互影响,并优化得到最佳测定条件与单因素实验结果相同。(2)对18种市售啤酒样品中蛋白质含量、氨基酸组成以及疏水性分析发现,啤酒起泡后泡沫中蛋白质含量相对啤酒中有所富集,泡沫蛋白质的疏水性比啤酒蛋白质疏水性低。分析啤酒与泡沫蛋白质酸水解氨基酸的组成,确定富含Met、His、Phe、Cys和Lys的蛋白质理论上能够提高啤酒泡沫的稳定性,而含有Glu和Pro的蛋白质则对啤酒泡沫稳定性产生负面影响。使用光密度分析法和酶联免疫吸附法测定了啤酒、泡沫中蛋白质Z含量的变化,确定不同样品啤酒与泡沫中蛋白质Z的相对含量范围分别为3.52%-27.46%、8.16%-35.90%,蛋白质Z含量分别为7.14μg·m L-1-55.53μg·m L-1、10.41μg·m L-1-86.95μg·m L-1,泡沫中蛋白质Z含量较啤酒中有明显富集。分析蛋白质Z与啤酒泡持值相关性确定蛋白质Z作为一种啤酒中含量较多的蛋白对啤酒泡沫的稳定性具有正相关性。(3)通过40%-60%饱和度硫酸铵沉淀结合阴离子交换、凝胶过滤层析建立了蛋白质Z的纯化方法。使用圆二色谱法发现麦芽蛋白质Z以β-折叠和β-转角结构为主,并含有一定量的α-螺旋和无规卷曲结构。跟踪测定啤酒酿造糖化、煮沸、发酵过程中蛋白质Z二级结构的变化,结果显示蛋白质Z部分二级结构从α-螺旋和β-折叠形式逐步转化为β-转角和无规卷曲形式,α-螺旋与β-折叠相对含量分别从13.25%与35.03%降低至10.09%与25.05%,而β-转角与无规卷曲的相对含量分别从37.15%与14.57%增长为45.62%与19.24%,发酵过程中蛋白质Z结构稳定。酿造过程后蛋白质Z整体结构更延展,更有利于啤酒泡沫的稳定。经实验分析确定温度、p H、乙醇浓度并不是引起蛋白质Z结构变化的主要因素,糖化修饰的发生为主要因素。(4)使用毕赤酵母表达系统成功获得重组蛋白质Z,分子量因糖基化作用增长为45k Da。重组蛋白质Z中α-螺旋、β-折叠、β-转角以及无规卷曲结构相对含量分别为14.99%、24.54%、46.31%、14.15%。对比分析确定β-折叠与β-转角结构为麦芽蛋白质Z与重组蛋白质Z的主要结构,重组蛋白质Z中拥有更多的α-螺旋结构,在相同温度、p H、乙醇浓度下具有更高的结构稳定性。(5)对比分析麦芽蛋白质Z与重组蛋白质Z的蛋白特性,确定麦芽蛋白质Z具有更低的疏水性,两种蛋白质Z水解氨基酸中对泡沫有利的Lys、His相对含量都较高。质谱分析确定两种蛋白质Z糖基化都以标准甘露糖结构为主,重组蛋白质Z含有高度糖基化修饰。麦芽蛋白质Z、重组蛋白质Z糖化反应结果显示,两种蛋白质Z对反应糖类具有选择性,高温更有利于糖化反应的发生,麦芽蛋白质Z比重组蛋白质Z更易发生糖化反应。经过糖化修饰的蛋白质Z能够明显提高啤酒泡沫泡持值,而添加糖基化的蛋白质Z对啤酒泡沫稳定性并没有积极作用。蛋白质Z的糖化修饰才是其稳定啤酒泡沫能力的关键所在,同时糖化修饰也是引起蛋白质Z结构变化的主要因素。
[Abstract]:Beer ' s foam stability evaluation method is established to determine the influence of protein Z on the stability of beer foam . The results showed that the relative contents of protein Z and 尾 - fold were 14.99 % , 24.54 % , 46.31 % and 14.15 % , respectively . The results showed that the relative contents of protein Z and 尾 - fold increased from 13.25 % and 35.03 % to 10.09 % and 25.05 % , respectively .
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS262.5

【参考文献】