小麦面筋蛋白改性技术的研究

毕业论文小麦面筋蛋白改性技术的研究学 院： 生物食品学院 专 业： 生物工程专业 班 级： 姓 名： 指导教师： 小麦面筋蛋白改性技术的研究摘要小麦面筋蛋白(WGP)是一种传统的食品添加剂和品质改良剂，因含疏水性氨基酸较多而导致溶解度较低，限制了它的应用。本文介绍了目前常见的改性技术，并探讨了超高压处理对小麦蛋白乳化性和乳化稳定性以及对小麦胚芽蛋白表面疏水性的影响。采用不同的压力、蛋白浓度、作用时间和pH值处理样品,最后测定小麦蛋白的乳化性和乳化稳定性以及小麦蛋白的表面疏水性。结果:在pH 810的碱性溶液中,超高压处理小麦蛋白的乳化性和疏水性随着pH值的升高而增加,但乳化稳定性有降低的趋势;蛋白浓度为3%时乳化性能较强,乳化性和乳化稳定性以及疏水性均随着超高压处理时间的延长而降低。因此,在一定的条件下,利用适当的超高压处理可明显地提高小麦蛋白的乳化性,但同时乳化稳定性却可能有一定的降低。关键词小麦面筋蛋白；超高压；功能特性；改性技术Study on Modification Technology of Wheat Gluten ProteinAbstract：Wheat gluten Protein(WGP) is a kind of widely used food additive. But its application is limited because of its low solubility. This paper introduces the common modification technology and studied the effects of ultra-high pressure (UHP) on the emulsification activity and stability of wheat protein. Wheat protein was treated by UHP with the different pressure, protein concentration, work time and pH, and then the emulsification activity, stability and hydrophobic of wheat protein were tested. In the alkaline solution of pH 810, the emulsification activity and hydrophobic of wheat protein treated by UHP increased with the increase of pH values but the emulsification stability would be some what decreased. The emulsification activity of wheat protein reached its peak as the wheat protein concentration was 3%; and the emulsification activity, stability and hydrophobic would be reduced when treated longer under UHP .Under certain condition, using proper UHP treatment could evidently enhance the emulsification activity of wheat protein, but the emulsification stability might decrease at the same time.Keywords: Wheat gluten protein; Ultra-high pressure; Functionality；Modification technology目 录1 前言11.1 小麦面筋蛋白的结构组成与性质11.2 小麦面筋蛋白的应用21.3 小麦面筋蛋白改性的方法31.3.1 化学改性41.3.1.1 磷酸化作用41.3.1.2 酰化作用51.3.1.3 脱酰胺作用51.3.1.4 糖基化作用61.3.2 酶法改性61.3.3 基因工程改性71.3.4 物理改性72. 超高压小麦面筋蛋白改性实验72.1 实验材料和方法72.1.1实验材料72.1.2 试验方法82.2 结果与分析82.2.1 超高压对小麦胚芽蛋白乳化性和乳化稳定性的影响82.2.1.1不同pH值条件下的超高压处理82.2.1.2 不同浓度小麦蛋白的超高压处理92.2.1.3 不同作用时间下的超高压处理102.2.2 超高压处理对小麦胚芽蛋白表面疏水性的影响113 结论与展望12致谢13参考文献14附录一16附录二2013吉林农业大学发展学院 小麦面筋蛋白改性技术的研究1 前言小麦面筋蛋白，又称活性小麦谷朊粉，是生产小麦淀粉时得到的一种副产物，含有75%85%的蛋白质。从化学组成上看，小麦面筋蛋白主要由相对分子质量较小、呈球状、具有较好延伸性的麦胶蛋白和相对分子质量较大、呈纤维状、具有较强弹性的麦谷蛋白组成1。由于小麦面筋蛋白质肽链中含有较多的疏水性氨基酸，导致分子内疏水作用区域较大，溶解性低，限制了其在实际生产和应用中许多功能性质的发挥2。因此，采用物理的和化学的方法对小麦面筋蛋白进行改性，提高蛋白质的溶解性，进而改善面筋蛋白的功能性质（如起泡性、乳化性等），以满足不同食品加工和营养需求，为小麦面筋蛋白的深度开发利用开辟新的途径，为小麦加工业注入新的经济增长点。1.1 小麦面筋蛋白的结构组成与性质小麦经粉碎后，可分离为麦鼓和面粉两部分。小麦面粉一般含有9%14%的蛋白质，是人们日常所需蛋白质的主要食物来源。小麦面粉中加适量的水，再用手或机械进行揉合即得到勃聚在一起并具有劲弹性的面块。面块静置一段时间后，在水中搓洗，淀粉渐渐离开面团而悬浮于水中，最后只剩下一块具有黏性、延伸性和橡胶状的物质，这就是所谓的湿面筋。湿面筋烘去部分水分，就成为干面筋。面筋的主要成分是蛋白质。据测定，面筋蛋白占小麦蛋白的80%左右，是小麦蛋白的主体。化学分析证明面筋主要是由麦醇溶蛋白和麦谷蛋白组成的高度水化物，除此之外，还含有少量的淀粉、纤维、糖、脂肪、类脂和矿物质等。早在1728年意大利科学家Beccari从小麦面粉中洗出面筋蛋白，确立了小麦面筋的存在，但并未受到人们的重视，直到Osborne根据小麦籽粒中蛋白质的溶解特性，将它分成清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白等四种蛋白质。小麦面筋蛋白中主要含有麦醇溶蛋白和麦谷蛋白，合称储藏蛋白(占小麦蛋白干基的80%)，两者比例约1:1，除蛋白质外，小麦面筋蛋白中还含有少量的脂质、碳水化合物及矿物质队，小麦面筋蛋白组成见表1一1。因此，小麦蛋白的功能特性主要取决于储藏蛋白的功能性，对储藏蛋白的结构更加透彻的了解为我们以后对它的应用奠定了理论基础。表1 小麦面筋的化学成分Tab 1 Chemical compinents of whest gluten protein成分（%）醇溶蛋白麦谷蛋白其它蛋白淀粉脂肪糖类灰分Camg/100gP mg/100gFe mg/100g含量43.0239.104.406.452.803.122.00782006.2面筋蛋白中醇溶蛋白为单体蛋白，分子量较小，约35kD(道尔顿)，不溶于水及无水乙醇，但可溶于70一80%乙醇中，组成上的特点是脯氨酸和酞胺较多，非极性侧链远较极性侧链多，分子内既无亚基结构，又无肽链间二硫键，单肽链间依靠氢键、疏水键以及分子内二硫键连结，形成较紧密的三维结构，呈球形。它多由非极性氨基酸组成，故富于粘性和膨胀性，主要为面团提供延展性。麦谷蛋白是一种非均质的大分子聚合体，分子量为40kD一300kD，其中某些聚合体分子量可高达数百万kD。不溶于水，醇及中性盐溶液，但易溶于稀酸或稀碱。普通小麦籽粒中的麦谷蛋白一般由17一20种不同的多肤亚基组成，靠分子内和分子间二硫键连结，呈纤维状，其氨基酸组成多为极性氨基酸，容易发生聚集作用，肽链间的二硫键和极性氨基酸是决定面团强度的主要因素，它赋予面团以弹性。这两种蛋白独特的氨基酸组成赋予了小麦蛋白能够形成具有粘弹性的网络结构的特性，是其它蛋白质无法媲美的。当水分子与蛋白质的亲水基团互相作用时会形成水化物一湿面筋。水化作用由表及里逐步进行，表面作用阶段体积增大，吸水量较少。当吸水胀润进一步进行时，水分子进一步扩散到蛋白质分子中去，蛋白质胶粒犹如一个渗透袋，使吸水量大增。吸水后的湿面筋保持了原有的自然活性及天然物理状态，具有粘性、弹性、延伸性、薄膜成型性和吸脂乳化性。随着研究的不断深入，小麦面筋蛋白的用途不断得到扩展，这些都与其独特的功能特性密切相关，而它的功能特性则取决于贮藏蛋白的功能性。1.2 小麦面筋蛋白的应用小麦面筋蛋白因其独特的功能特性而在一些传统食品中得到应用，通常是作为食品添加剂和品质改良剂。这是因为小麦面筋蛋白与水混合后立即恢复其原有的活性，呈胶体状，具有很强的粘弹性、成团性、成膜性和形成立体网络的能力。面筋独特的粘弹性可提高面团的强度、形成时间和操作性能;它的成膜能力可以保留气体，并控制过度膨胀，达到提高面团体积、均匀性和组织结构改善的目的;它的凝固性有助必要的结构硬度和耐咬性，其吸水性能则提高了烘烤产品产量、柔软度，使食品的货架期延长。谷阮粉在食品工业的主要应用范围有如下几种:(1)在面包、蛋糕等烘焙食品中调节蛋白质水平，添加到筋力不足的面粉中，改良面粉的品质，并能防止食品老化。(2)在方便面制作中，使面条更有弹性，不易起糊，不易断裂，改善口感。(3)谷阮粉具有吸脂乳化性，可防止脂肪分离，给予肉类制品良好的粘和作用，保水作用及高温硬化(热凝固)效果，并是一种良好的蛋白来源。(4)谷阮粉的高粘合及营养成分特别适用于多种鱼用饲料。(5)谷阮粉可使早餐麦片更为松脆及更富营养价值。(6)可作为乳化剂，制作乳酪或高蛋白乳酸饮料，别有风味。(7)谷阮粉可制备可食性蛋白包装膜。(8)用于专用粉的生产，提高面筋含量和面团结构强度，改善面团的加工性能。从营养价值方面来说，虽然小麦面筋蛋白缺乏赖氨酸，但是将其与其他食用蛋白混合，便可保证营养充分。同时其中钙、磷、铁含量较高，面筋中的含量远远大于鸡蛋、牛肉等食品，因此面筋蛋白在保健食品、婴儿食品中得到了广泛利用。小麦面筋蛋白经酸或酶水解后，可用于饮料中;小麦面筋蛋白用于油炸食品可降低含油率;小麦面筋蛋白还可以作为口香糖的基料。由于小麦面筋蛋白资源充足且品质相对稳定，与其他合成聚合物相比价格低廉，同时小麦面筋蛋白是一种很好的可生物降解的材料，可存放期长，更重要的是小麦面筋蛋白生产的薄膜具有很好的机械和阻挡气体的性能，因此，小麦面筋蛋白除了在食品行业应用广泛外，在其他行业的应用亦得到蓬勃发展，如医用胶囊;发胶等化妆品;香烟的过滤嘴;鱼虾的饲料;环境保护工作者可将其作为处理废水的固化物。1.3 小麦面筋蛋白改性的方法蛋白质是由各种氨基酸相互联接而构成的具有空间结构的生物大分子。其理化性质(尤其是分子量、氨基酸组成、静电荷和表面疏水性等)和功能特性直接相联系。蛋白质改性就是用生物化学因素(如化学试剂、酶制剂等)或物理因素(如热、射线、机械化振荡等)使其氨基酸残基和多肽链发生某种变化，引起蛋白质大分子空间结构和理化性质的改变，从而获得较好功能特性和营养特性的蛋白质。对小麦面筋蛋白进行改性，可通过化学方法、物理方法、基因工程法和生化方法(即酶促改性)四种方法进行。化学方法主要有酸水解、酯化、酰化、磷酸化等作用;物理法主要集中在蛋白质的热处理和挤压、蒸煮等作用;酶法主要采用某些酶来处理蛋白质;基因工程法是通过重组蛋白质的合成基因，从而改变蛋白质的功能特性。1.3.1 化学改性化学改性:通过化学手段在植物蛋白中引入各种功能基团，改变蛋白质的结构，静电荷和疏水基，除去抗营养因子，使之具有特殊加工特性，从而改善蛋白质功能和营养性质。化学改性在产生预期效果的同时，可能在营养和毒理方面造成有害的效应。例如，蛋白质采用酸或碱处理后会造成某些氨基酸的损失，又如，采用各种化学药剂处理蛋白质时所产生的蛋白质衍生物所包含的非天然结构或许不能被人体代谢，甚至也有可能产生抑制作用或毒性。因此，蛋白质的化学方法改性在食品加工中的应用受到一定的限制。化学法通常有磷酸化改性，酰化改性，脱氨基改性，糖基化作用等。1.3.1.1 磷酸化作用蛋白质的磷酸化是有选择性地利用蛋白质侧链的活性基团，如丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、酪氨酸（Tyr）的-OH以及赖氨酸（Lys）的-NH2，分别接上一个磷酸根基团（-P2O3）。磷酸化的位置取决于反应的pH值，采用的磷酸化试剂有P2O5/H3PO4，H3PO4/CH3CCN，环状三磷酸盐，三聚磷酸钠，三氯氧磷等，其中三氯氧磷和三聚磷酸钠是大规模磷酸化食品蛋白最合适的试剂。Ferrel认为，重合磷酸盐可与蛋白质的-OH或-NH2反应。蛋白质分子中的自由羟基的活性较低，只有在pH9的环境中才能显示较高活性；而自由氨基的活性较大，在中性到碱性的条件下都可以反应。如果把反应条件控制在弱碱性（pH 79）时，则只有氨基表现活性，羟基就不起反应。磷酸化改性蛋白中由于引入了磷酸根基团，增加了蛋白质体系的电负性，提高了蛋白质分子之间的静电斥力，使之在食品体系中更易分散，因而提高了蛋白质的溶解度。此外，负电荷的引入也大大降低了乳化液的表面张力，使之更易形成乳状液滴；同时也增加了液滴之间的斥力，从而更易分散，因此改性蛋白质的乳化性能和乳化稳定性都有较大改善2。贾光锋等9采用三聚磷酸钠（Na5P3O10，STP）对小麦面筋蛋白进行了磷酸化改性。发现磷酸化小麦面筋蛋白的溶解度、乳化性、乳化稳定性以及起泡性等都较改性前有显著提高，其中乳化度（改性蛋白和大豆色拉油等量混合搅打后乳化层体积与总体积之比）高达100%，说明小麦面筋蛋白经磷酸化改性后，可成为一种高乳化性能的蛋白。有资料表明，用三聚磷酸钠对蛋白质进行改性是安全可行的，可同时改善食品蛋白质的功能特性和营养特性，且不影响食品蛋白的消化率22，是一种有发展前景的改性方法。1.3.1.2 酰化作用蛋白质的酰化反应是在碱性介质中，用乙酸酐或琥珀酸酐完成的。酰化试剂不仅要选择性地与一种功能基团，而且与所有亲核基团反应，这些基团包括氨基（N-末端的-NH2和赖氨酸的-NH2）、酪氨酸的苯环、丝氨酸和苏氨酸的-OH、组氨酸的咪唑基等，其中赖氨酸的-NH2具有较高的相对活性，更容易参加反应，是一种最容易酰化的基团。此时，中性的乙酰基或阴离子型的琥珀酸酐结合到蛋白质分子中，亲核的残基上引入大体积的乙酰基或琥珀酸根后，增加了蛋白质的净电荷，分子伸展，解离为亚单位趋势增强，蛋白质等电点降低，最终使蛋白质在弱酸、中性和碱性溶液中的溶解度增加，乳化能力也都获得了改善10。随着酰化试剂量的改变，蛋白质的功能特性也将发生改变。蛋白质的品种不同，酰化条件也发生变化。酰化作用对蛋白质的营养上利用效果和营养价值部分取决于蛋白质的类型、改性蛋白的量以及所选用的酰化剂类型，酰化改性后蛋白发生美拉德反应的敏感性降低。张红印等11,12分别采用乙酸酐和琥珀酸酐对小麦面筋蛋白质进行酰化改性。结果表明：经乙酰化和琥珀酰化改性后的面筋蛋白质，溶解度、乳化能力和起泡能力均得到显著提高，乙酰化小麦面筋蛋白质对弱筋粉粉质特性的改性效果强于普通谷朊粉；在相同的反应条件下，面筋蛋白的乙酰化改性程度大于琥珀酰化改性程度，两者对小麦面筋蛋白功能性的提高程度是不同的，琥珀酰化改性明显优于乙酰化改性。酰化改性在改善食品蛋白质的功能特性的同时，可提高蛋白质的营养特性。具体表现在性质不稳定的赖氨酸经过酰化改性被保护起来，从而减少赖氨酸在加工过程中的损失。酰化作用是可逆的，在消化过程中经过脱酰化作用，赖氨酸被复原13。1.3.1.3 脱酰胺作用从小麦面筋蛋白氨基酸组成来看，谷氨酰胺(Gln)和天冬酰胺(Asn)含量占氨基酸总量的1/3，对面筋蛋白的性质有重要影响。对面筋蛋白进行脱酰胺基作用，增大了蛋白质分子内静电排斥作用，降低分子中形成氢键的能力，其溶解度、乳化性能以及流变性质等大为改善。脱酰胺化学法改性可通过酸法和碱法进行，酸碱去酰胺改性是在比较温和的条件下进行的。酸性条件下，去酰胺反应是直接水解蛋白质酰胺键中的氨，脱氨形成羧酸14。用碱催化去酰胺改性仅台湾有报道，这种方法虽然速度快，但使得蛋白质中的氨基酸发生消旋作用，使必需氨基酸的L-对映体减少和消化率降低，并产生具有毒性的赖丙氨酸，因此研究较少15。有研究表明16,17，即使很小的脱酰胺作用，也能够使面筋蛋白的功能性质发生显著提高。1.3.1.4 糖基化作用糖改性蛋白质是近年来研究较多的一种蛋白质化学改性方法，它是在一定条件下使糖与蛋白质发生羰氨缩合反应，即Maillard反应，生成蛋白质糖共价化合物19。它的形成是基于蛋白质分子中氨基酸侧链的自由氨基和糖分子还原末端的羰基之间的反应，该化合物在溶解性、乳化性、抗氧化性、抗菌性以及热稳定性等方面比原始蛋白质有明显改善。这种大分子复合物对于外界环境条件具有较高的适应性，不会被热或pH的变化而受到破坏20。王亚平等21研究了谷朊粉与乳糖在控制条件下通过Maillard反应对其乳化性的改善作用。结果表明，乳糖改性明显地改善了谷朊粉的乳化活性(Emulsion Activity Index,EAI)。通过正交实验，得到Maillard反应改善谷朊粉乳化性的最佳条件为：pH=7、谷朊粉/乳糖比为3：1、谷朊粉浓度为12%、反应时间为10 d，此条件下的EAI达到33.02 m2/g。此外，利用不同的化学改性方法对面筋蛋白进行复合改性，可以产生协同增效作用，较单独化学改性进一步提升了面筋蛋白的功能性质。童群义等22利用乙酸酐和三聚磷酸钠对谷朊粉进行了乙酰化和磷酸化复合改性。结果表明，复合改性后谷朊粉的功能性质比单独采用乙酸酐和三聚磷酸钠改性有显著的改善，所制得的复合改性谷朊粉的溶解度为88.3%、乳化度为98.8%、起泡性为250 mL、起泡稳定性为180 mL。1.3.2 酶法改性食品蛋白质酶法改性分为两类:非水解改性和水解改性。其中蛋白质的水解改性具有重要的实用价值，除酶水解之外，酶法脱酚胺也能增加蛋白质的亲水性，从而提高溶解性及分散性能。目前发现很多酶可以催化蛋白质分子交联，其中以转谷氨酞胺酶最具代表性。蛋白质的酶法改性一般不会导致营养方面的损失，也不会产生毒理上的问题，还具有如下优点:（1）反应具有特异性;(2)在低酶浓度下也能产生很显著的效果;(3)可在温和条件下进行，能耗很低。Horinchi用胃蛋白酶水解小麦面筋蛋白，在55(酶:底物=1:50)水解20h，水解产物具有良好的起泡性和泡沫稳定性。Drago采用98热处理方式对小麦面筋蛋白进行酶解，使得其起泡性有了较大提高。舒展选用微生物蛋白酶对大豆分离蛋白进行水解改性，在温度45，pH值6.5-7.0酶浓度2.0X10-2(40,000I.U)g/g底物、固液比1:10的条件下水解1.5h，乳化度可以从54%增加到92%，乳化稳定度从42.8%增加到88.3%溶解度则从51%增加了约100%，扩大了大豆分离蛋白的使用范围。1.3.3 基因工程改性通过基因工程或选育优良野生系可改善植物蛋白的功能和营养特性。它是通过重组植物蛋白的合成基因来改进蛋白质的功能特性，但由于该技术周期长，见效慢，目前仍处于实验室阶段，尚未在生产中应用。1.3.4 物理改性物理改性:通过适度的物理方法改变蛋白质的高级结构和分子间的聚集方式，从而改善蛋白质的功能特性。物理改性一般不涉及蛋白质的一级结构，实际上物理改性就是在控制条件下蛋白质的定向变性，具有费用低、无毒副作用、作用时间短以及对产品营养性质影响较小等优点。物理法一般包括搅拌增溶，挤压冷冻，添加增稠剂，湿热处理，微波处理，质构化，超声波处理，Y射线处理等。根据Sehofield以及Hoseney的报道，即使高温下对小麦蛋白进行短暂处理，蛋白质的结构也能发生明显的变化。本文就超高压处理法做了进一步的研究。2. 超高压小麦面筋蛋白改性实验在物理方法中,超高压(又称高静水压)对蛋白质结构中的非共价键如氢键、二硫键、离子键,有一定的破坏作用,因此,利用超高压对蛋白进行改性有一定的理论依据5, 6。如余纲哲等7研究发现,采用适当的高压均质可提高花生蛋白的乳化性,但尚无利用高静水压技术改善小麦蛋白乳化性的报道3,4。本试验初步探讨超高压处理对小麦蛋白乳化性与乳化稳定性方面的影响。2.1 实验材料和方法2.1.1实验材料市售谷朊粉河南南阳天冠植物蛋白有限公司蛋白质含量:75.2%，水分含量:5.3%。主要仪器：仪器名称型号生产厂家高速组织粉碎机ZK江苏盐城龙岗医疗器械厂台式离心机TDL-5上海安亭科学仪器厂分析天平FA2004上海精科天平厂数显恒温水浴锅HH-4金坛市富华仪器有限公司数字显示转速电动搅拌机JB90-S上海标本模型厂分光光度计UV-1700Sigma公司，美国冷冻干燥机FD-1北京博医康实验仪器公司2.1.2 试验方法（1）小麦蛋白的制取小麦粉加水和面用水洗去淀粉得到湿面筋用0. 07 mol/L的NaOH溶液在搅拌下溶解面筋蛋白用盐酸调pH值使蛋白析出过滤后冷冻干燥得到固体蛋白粉。（2）样品的超高压处理方法将样品蛋白粉真空密封(排净多余空气)于二层聚丙烯塑料袋中,然后放入压力容器内腔,并注意使包装袋完全浸入加压油中,进行超高静压处理。处理后的样品置于冰箱中(4)保存24 h后进行测定分析。（3）乳化活性及乳化稳定性的测定方法参照Pearce和Kinsella的方法并有所改动10。取超高压处理后的蛋白质溶液50 mL,加入50 mL福临门一级大豆油,在高速组织捣碎机中均质, 10 000 r/min处理1 min,制成白色乳状液。在0,10 min取样,加0.1% (WV) SDS(pH 7.0)中,稀释100倍,以0.1% SDS溶液作空白,在500 nm处测其吸光度A,其中0 min吸光度表示为乳化活性EA。乳化稳定性用ESI表示:ESI=A0T/A式中:A00 m in吸光度;T时间的变化,m in;A吸光度的差值。2.2 结果与分析2.2.1 超高压对小麦胚芽蛋白乳化性和乳化稳定性的影响2.2.1.1不同pH值条件下的超高压处理分别配置不同pH值的小麦蛋白浓度为1%的样品溶液, pH 5. 08. 0采用0. 2 mol/L磷酸氢二钠柠檬酸缓冲液, pH 9. 010. 0采用0. 012 5 mol/L Na2B4O7-NaOH缓冲液。聚丙烯袋二层包装封口后用超高压处理,处理时间为5 min,处理压力分别为0, 100, 200, 300, 400, 500 MPa,处理完毕测定其乳化活性和乳化稳定性,结果见图1、2。图1 不同pH值时超高压处理对小麦蛋白乳化活性的影响Figure 1 Effect of ultra-high pressure on the emulsification activity of wheat protein with different pH 图2 不同pH值时超高压处理对小麦蛋白乳化稳定性的影响Figure 2 Effect of ultra-high pressure on the emulsificationstability of wheat protein with different pH由图1可看出,在pH 8. 010. 0碱性环境中,超高压处理的小麦蛋白乳化活性随着pH值的升高而增加。但由图2可知,此时乳化稳定性有降低的趋势,对此有待进一步深入研究。2.2.1.2 不同浓度小麦蛋白的超高压处理分别配制小麦蛋白浓度为0. 5%、1%、2%、3%、4%、5%的样品溶液, pH 9. 0,采用0. 012 5 mol/L Na2B4O7-NaOH缓冲液。聚丙烯袋二层包装封口后用超高压处理,处理时间为10, 15 min,处理压力为400MPa,另有一组对照不作处理,处理完毕测定其乳化活性和乳化稳定性,结果见图3。由此图3可知,随着小麦蛋白浓度的提高,乳化活性呈现先升高后降低的趋势,当小麦蛋白浓度为3%左右时乳化活性达到最高,但在本超高压处理条件下(400 MPa, 10 min或15 min,pH 9. 0)的样品乳化活性比未处理样品的略低。 图3 浓度对超高压处理小麦蛋白的乳化活性的影响Figure 3 Effect of wheat protein concentration on the emulsification activity with ultrahigh pressure2.2.1.3 不同作用时间下的超高压处理配置pH 9. 0的小麦蛋白浓度为3%的样品溶液,采用0. 012 5 mol/L Na2B4O7-NaOH缓冲液。聚丙烯袋二层包装封口后用超高压处理,处理时间为0, 5, 10, 15 min,处理压力为400MPa,处理完毕测定其乳化活性和乳化稳定性,结果见图4。由此图4可知,乳化活性和乳化稳定性均随着超高压处理时间的延长而降低,可见超高压处理时间的增加对其乳化活性和乳化稳定性没有正面的影响。图4超高压处理时间对小麦蛋白乳化活性和乳化稳定性的影响Figure 4 Effect of ultra-high pressure time on the emulsificationactivity and stability of wheat protein2.2.2超高压处理对小麦胚芽蛋白表面疏水性的影响 由图5可知,随着压力的升高，WGP（小麦胚芽蛋白）的表面疏水性均呈升高的趋势，pH9.0时表面疏水性达到最高，此时蛋白分子伸展并暴露出大量的疏水基团于分子表面。对比图1发现，乳化性的变化与表面疏水性的变化一致，说明疏水基团在蛋白分子表面含量越多，越有利于蛋白分子在油-水界面的吸附和展开。同时从图5中还可以看出，有部分样品在偏酸性的环境中表面疏水性是负值，说明此条件下蛋白分子链在经过超高压处理后，向收缩折叠的分子状态转变，使疏水基团由分子表面向分子内部转移。图5 超高压对WGP表面疏水性的影响Figure 5 Effect of ultra-high pressure on the hydrophobic of wheat protein face 由图6可知，随着高压处理时间的延长，表面疏水性降低，说明超高压处理使本来伸展的蛋白分子向折叠收拢的分子形态转变，使疏水基团由分子表面向分子内部转移，从而更加说明了乳化性和乳化稳定性随着超高压处理时间的延长而降低的原因。图6 超高压处理时间对WGP浓度对疏水性的影响Figure 6 Effect of ultra-high pressure on the hydrophobic of wheat protein with different time由图7可知，随着WGP浓度的提高，表面疏水性均有所提高，时间的延长导致表面疏水性的降低。图7 超高压条件下WGP浓度对疏水性的影响 Figure 7 Effect of ultra-high pressure on the hydrophobic of wheat protein with different concentration3 结论与展望本文着重介绍了常用与小麦面筋改进的方法，并对物理方法中的超高压法进行了深入的研究，结果表明在pH 810的碱性环境中,经超高压处理的小麦蛋白乳化活性得到提高,而且随着压力的增加乳化活性也增加。作为一种对蛋白质二、三级结构有作用力的超高压,随着压力的增加,对蛋白质的“破坏”作用就越强,一些被疏水基团包藏起来的亲水基团一点点暴露出来,其亲水亲油性就会发生改变,乳化作用就会增强。除了压力的作用外, pH值和小麦蛋白浓度也影响超高压处理的乳化活性。pH值的增加可以提高乳化活性,但是过强的碱性可能对小麦蛋白结构产生破坏作用而导致乳化稳定性有所下降。小麦蛋白浓度也一样,只有在一个适当的条件下,才能更好的表现乳化性。在超高压条件下,处理时间的延长降低了乳化活性和乳化稳定性,可能也是时间过长对蛋白质分子的结构破坏作用过强所致。此外，由于食品加工多方面的要求，单一的蛋白质改性技术往往不能达到目的。近些年来，应用2种或2种以上的方法对蛋白质改性的技术大量涌出，这就是复合法改性。复合改性的提出为小麦面筋蛋白的改性提供了新的方向。致谢本文是在刘春雷老师的精心指导下完成的。从论文的选题、试验设计、试验实施到论文撰写，都倾注了恩师大量的心血。四年的大学生活中刘老师渊博的学识、创造性的思维和严谨的治学态度，常常给我很深的启发，让我感受到了科研学习的乐趣和魅力。在此论文完成之际，向恩师多年来为我付出的心血与辛勤劳动表示由衷的敬意和诚挚的感谢。在四年的求学历程中，还得到了生物工程专业其他老师的热情指点与无私帮助，在此向他们表示衷心的感谢。同时，向论文所引用文献的作者也一并表示诚挚的谢意。感谢07级生物工程的同学们在生活和学习中对我真诚的鼓励和无私的帮助，值此论文完成之际，谨向他们致以我最诚挚的感谢。最后，特别感谢我的父母对我一如既往的的支持，感谢吉林农业大学发展学院为我提供了学习和实验的场所。 祝老师们身体健康，祝同学们工作顺利。同时也祝愿吉林农业大学发展学院,越来越美好！参考文献1 Ken M Magnuson. Uses and functionality of wheat glutenJ.Cereal Foods World，1995，30，(2):179-181.2 Bailey C.H.A Translation of Beeearis Coneeming Grain(1728):Cereal Chem，1991，18:555.3 Osborne T.B. The Proteins of the Wheat-Keme. Publication 84. Carnegie Institution of Washington，DC，2007.4 Orth R.A .Bushuk W.A. Comparative study of the Proteins of diverse baking qualities. Cereal Chemistry，1992，(49):268-275.5.Magnusson K.M. Use and functionality of vital wheat glutenJ. Cereal Food World，1995，30:179-181.6 Devlin T M. Textbook of Biochemistry with Clininal Correlations.3rd ed .John Wiley Sons ，Inc .,19927 佘纲哲，粮食生物化学M.北京:中国商业出版社，1997:287-3068 刘东儿.小麦蛋白制品的开发与利用J.食品科技， 1991，(l):25-27.9 贾光锋，范丽霞，王金水.小麦面筋蛋白结构、功能性及应用J.粮食加工，2004，2:11-1310 Stryer L .Biochemistry .4th ed .New York: Freeman W H and Comapany, 199611 Tortora G I, Funke B R, Case C L .Microbiology .4th ed .California: The benjamin/Cummings Publishing Company, 199212 Garrett R H, Grisham Chemistry .2nd ed. USA: Saunders College Publishing, 199913 McMurry I. Organic Chemistry .3nd ed .California: Brooks/Cole Publishing Company, 199214Oxtoby D W, Nachtrieb N H. Principles of Modern Chemistry .2nd ed .USA: Saunders College Publishing, 199015Meyers R. Molecular Biology and Biltechnology a Comprehensive Desk Reference .VCH Publishers Inc, 199516Mathews H R ,Freedland R R , Miesfeld R L .Biochemistry a Short Course . New York : John Wiley Sons , Inc .Publication17Barrett G C. Chemistry and Biochemistry of the Amino Acids .New York: Chapman and Hall, 199518Meister A. Biochemistry of the Amino Acids .2nd ed .Vol.1.New York: Academic Press, 199519Areenstein J P , Winitz M .Chemistry of the Amino Acids .John Wiley Sons .Inc . , 199120Zubay G. Biochemistry. Reading, Massachusetts, London, Sydney: Addison Wesley Publishing Company, 199321高福成,陈洁. 方便食品M. 北京 :中国轻工业出版社，200022张裕中 ,王景 .食品挤压加工技术与应用M .北京 :中国轻工业出版社，1998附录一Supplementation of Wheat Gluten ProteinAbstract：Male weanling Wistar rats were fed diets containing wheat gluten (group1), wheat gluten supplemented with lysine monohydrochloride (group 2 ),wheat gluten plus casein ( group 3 ), casein ( group 4 ), and egg albumin ( group 5 ) as the dietary protein sources , as well as a diet free of protein ( group 6 ) . The nitrogen growth index of 8.6 for the group 1 animals was improved by either method of supplementation to 16.7, values less than the 20.2 or 27.0 for the group 4 and 5 animals, respectively. Liver protein DNA and RNA / DNA ratios increased with both nitrogen intake and nutritive value of the dietary protein except in those animals in group 2. The values for these ratios in animals in group 1 and 2 were the same .In the muscle, these ratios increased with both type and quantity of dietary protein without exception. In the brain, these cellular parameters were compared at nitrogen intakes producing animals that gained 50 g over the experimental period of 28 days, considerable difference was noted in these quantities as a result of feeding the various proteins even though the animals would have gained the same weightWheat gluten is an example of a “un promoting qualities of unsupplemented balanced” protein, deficient in the amino acid, lysine (1). Supplementation of wheat gluten with an optimal quantity of this amino acid resulted in an increased rate of growth in young rat, a rate that was almost equal to that associated with rates fed casein. Gain in body weight is only one parameter that may be used to assess the nutritive value of a dietary protein. Recently, more attention has been given to responses of individual cells and tissues to dietary protein changes. Allison et al (2), for example, examined the response of protein / DNA and RNA /DNA increased in several tissues to variation in quantity and quality of dietary protein. These investigators found that protein / DNA increased with nitrogen intake in liver, muscle and kidney, but this ratio remained essentially constant in the brain, the ratio increased. Nutritive value had less effect upon protein / DNA in the kidney and little or no effect upon the ratio in the brain. The object of the present paper was to study the changes in some of the parameters associated with protein biosynthesis in various tissues which results from supplementation of wheat gluten protein with lysine or casein. These 2 supplemented proteins were compared with the growth promoting qualities of unsupplemented wheat gluten, casein and egg albumin protein.Wheat gluten Protein (WGP) is a kind of widely used food additive. But its application is limited because of its low solubility. This paper introduces the common modification technology and studied the effects of ultra-high pressure (UHP) on the emulsification activity and stability of wheat protein. Wheat protein was treated by UHP with the different pressure, protein concentration, work time and pH, and then the emulsification activity and stability of wheat protein were tested. In the alkaline solution of pH 810, the emulsification activity of wheat protein treated by UHP increased with the increase of pH values but the emulsification stability would be some what decreased. The emulsification activity of wheat protein reached its peak as the wheat protein concentration was 3%; and the emulsification activity and stability would be reduced when treated longer under UHP. Under certain condition, using proper UHP treatment could evidently enhance the emulsification activity of wheat protein, but the emulsification stability might decrease at the same time.2 METHODS Groups of 10 male weanling rats of the Wistar strain were fed diets containing wheat gluten, wheat gluten supplemented with lysine monohydrochloride (4.7 g / 100 g protein), wheat gluten plus casein (2.1:1), casein, or egg albumin protein. These diets were prepared in an agar gel base (table 1) (3) and fed ad libitum at several protein levels. Wheat gluten was supplemented with lysine and casein at levels that would produce an equivalent growth response over the experimental period. Daily food consumption and weekly body weight changes were recorded. After 28 days, the animals were killed and samples were taken of the brain, gastrocnemious muscle, and liver. A 2.0-g sample of the liver was homogenized in 10.0 ml of a 0.35 m sucrose solution buffered with bicarbonate to a pH of 7.4. Weighed samples of the brain and muscle were homogenized in 5.0 ml of the sucrose buffer. Ribonucleic acid (RNA) and deoxyribonucleic acid (DNA) were determined using a modification of the ultra-violet absorption techniques suggested by Hutchison and Munro (4). Total protein was estimated by the Biuret method of Layne (5) on an alkaline hydrolyzate of an acidinsoluble precipitate of the