２０１５年第２８卷第６期 粮食与油脂 ４３ 谷朊粉糖基化改性及其工艺优化 宋永令，李江河，王若兰，杨涛 （河南工业大学粮油食品学院，粮食储藏与安全教育部工程研究中心， 粮食储运国家工程实验室， 河南郑州４５０００１） 摘要：该实验以谷朊粉和果糖为主要原料，采用干法制备其接枝耦联产物，从而提高谷朊粉的功 能特性和应用价值。实验分析了反应时间、反应温度、谷朊粉／果糖（ｗ／ｗ）对糖基化接枝物的溶 解度的影响。并利用响应面法优化了谷朊粉与果糖接枝反应的工艺参数。研究结果表明：最佳反 应条件为反应温度５ｌ℃，谷朊粉／果糖（Ｗ／ ）９０％，反应时间２．５ ｄ（６０ ｈ），此时的平均溶解度 为４．２ｌ ｍｇ／ｍＬ，比天然谷朊粉提高了约１２倍。 关键词：谷朊粉；糖基化；溶解度 Ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｌｕｔｅｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ＳｏＮＧ Ｙｏｎｇ－ｌｉｎｇ，ＬＩ Ｊｉａｎｇ－ｈｅ，ＷＡＮＧ Ｒｕｏ－ｌａｎ，ＹＡＮＧ Ｔａｏ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｇｒａｉｎ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｇｒａｉｎ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｌｏｇｉｓｔｉｅｓ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ， Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００１，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔｏｏｋ ｗｈｅａｔ ｇｌｕｔｅｎ ａｎｄ ｆｒｕｃｔｏｓｅ ａｓ ｍａｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ ｉｔｓ ｇｒａｆｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｉｔｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，Ｇｌｕｔｅｎ／Ｆｒｕｃｔｏｓｅ（Ｗ／Ｗ）ｔｏ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎ ｇｒａｆｔ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｓｅｄ．Ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｉｔｓ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｗｅｒｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ５１ ｏＣ，Ｇｌｕｔｅｎ／Ｆｒｕｃｔｏｓｅ（Ｗ／Ｗ）ｏｆ ９０％ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ２．５ ｄ（６０ ｈ）．Ａｔ ｔｈｉｓ ｐｏｉｎｔ，ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｓｏｌｕｂｉｌｉｙｔ ｗａｓ ４．２ １ ｍｇ／ｍＬ，ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｂｏｕｔ １２ ｔｉｍｅｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｎａｔｕｒａｌ ｇｌｕｔｅｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｌｕｔｅｎ；ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎ；ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ 中图分类号：ＴＳ２１０．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—９５７８（２０１５）Ｏ６—００４３—０４ 谷朊粉是小麦加工的重要副产物，其含量为小麦 对谷朊粉糖基化反应因素进行分析和优化。以拓展 的ｌ０％～１５％，产量巨大…。同时谷朊粉的蛋白质含 糖基化改性技术的应用范围，同时开发谷朊粉的新用 量较高，约为７Ｏ％～８０％，除此之外还含有少量的淀 途，拓宽其应用领域，使其能被充分利用，创造更高 粉、脂肪、矿物质等，营养丰富 。谷朊粉作为添加剂 价值 。 广泛使用于食品以及饲料等行业 ］。但由于其自身 １材料与方法 的溶解性不佳而不能得到充分应用 。 １．１试验材料与设备 糖基化改性是化学改性的一种类型，是蛋白质的 １．１．１主要原料 ￡－氨基酸与多羟基化合物，如单糖或低聚糖在弱碱性 谷朊粉：封丘县华丰粉业有限公司；果糖（ＡＲ）： 环境中发生美拉德反应，生成糖基化蛋白。糖基化蛋白 天津市科密欧化学试剂有限公司；其它试剂均为分 在功能特性上比原蛋白有很大的改变 。布冠好等 析纯。 研究发现，通过糖基化修饰大豆蛋白后，其功能特性包 １．１．２主要设备 括溶解性、乳化特性、凝胶特性、热稳定性及过敏原性 ＨＷＳ恒温恒湿箱：宁波市东南仪器有限公司； 均有所改善。赵艳娜等 研究发现，乳清蛋白一乳糖 ＧＬ一２０Ｇ－ＩＩ型离心机：上海市安亭科学仪器厂；ＴＵ一 复合物的抗氧化能力提高最大，而且具有比维生素Ｃ １８１０型紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有 和ＢＨＡ更高的还原能力。任仙娥等 分别采用葡 限责任公司；ＬＧＪ－１０Ｃ型冷冻干燥机：北京市四环科 萄糖、乳糖和葡聚糖对谷朊粉进行湿法糖基化改性。 学仪器厂。 改性后谷朊粉的溶解性、乳化性、表面疏水性均有不 １．２试验方法 同程度的提高。但是利用干法糖基化改善谷朊粉的 １．２．１果糖一谷朊粉接枝物的制备 功能特性方面的研究较少。本文利用响应面分析法， 称取一定量的谷朊粉，溶解于ｐＨ为１２的磷酸 收稿日期：２０１５－０３—０９ 基金项目：河南工业大学校高层次人才基金项目（２０１２ＢＳ０２３） 作者简介：宋永令（１９８１～），女，讲师，博士，研究方向：农产品加工与贮藏工程。 粮食与油脂 ２０１５年第２８卷第６期 缓冲溶液中，使其浓度为１０ ｍｇ／ｍＬ。以一定比例将 谷朊粉与果糖（Ｗ／Ｗ）进行｝昆合，振荡直至溶解完 全。对混合液进行冷冻干燥，然后把得到的样品放置 在底部为饱和ＫＢｒ溶液的密封干燥器内（相对湿度为 ７９％），再分别放置在不同温度的恒温箱内反应，定时 取样。得到的反应产物放入冰箱内冷冻保存，待测。 １．２．２果糖一谷朊粉接枝物溶解度测定 ａ．双缩脲试剂配制：取１．５ ｇ ＣｕＳＯ４・５Ｈ２０和６．０ｇ 酒石酸钾钠（ＮａＫＣ４Ｈ４０６・４１－Ｉ２０），用５００ ｍＬ蒸馏水 溶解，边搅拌边加入３００ ｍＬ的１Ｏ％ＮａＯＨ（Ｗ／Ｖ）， 用水稀释到１ ０００ ｍＬ，贮存于塑料瓶中（或内壁涂有 石蜡的瓶中）。 ｂ．蛋白质溶解度的测定：配制１％（Ｗ／Ｖ）接枝 物溶液，平衡３０ ｍｉｎ，在离心机上以３ ０００ ｒ／ｍｉｎ离心 １０ ｍｉｎ。静置，取上清液１ ｍＬ于试管中，加入４ ｍＬ 双缩脲试剂，剧烈振荡１０ ｍｉｎ，静置放置３０ ｒａｉｎ。取 一个试管先加入１ ｍＬ蒸馏水，再加入４ ｍＬ双缩脲作 为空白试验，于５４０ ｎｎｌ处进行比色测定，以牛血清蛋 白的溶解度作标准曲线。 ｃ．牛血清蛋白溶解度标准曲线的绘制：配制浓度 为２０ｍｇ／ｍＬ的牛血清蛋白标准溶液，并分别移取０．０、 ０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０ ｍＬ于试管 中，不足１．０ ｍＬ者用蒸馏水补齐至１．０ ｍＬ。再向各 试管中加入４．０ ｍＬ双缩脲试剂，然后用上述蛋白质溶 解度的测定方法分别测定其吸光值。以牛血清蛋白 浓度为横坐标，吸光值为纵坐标，作标准曲线，如下图 所示。 — ， 浓度／（ｍｇ／ｍＬ） 图１牛血清蛋白溶解度标准曲线 １．２．３试验设计 表１响应面试验因素水平及编码 干法糖基化改性谷朊粉的影响因素有很多，如 谷朊粉与糖之间的比例关系、反应的时间、温度、湿度 等。对预试验结果分析，从而确定本试验统一采用饱 和的ＫＢｒ、湿度７９％，研究反应温度（Ｘ１／℃）、谷朊粉／ 果糖（Ｗ／Ｗ）（ｘ２／％）、反应时间（ｘ３／ｄ）对改性谷朊粉 溶解性的影响，在此基础上确定了三因素三水平的响 应面实验设计方案。 １．３数据分析 利用软件Ｄｅｓｉｇｎ－Ｅｘｐｅｒｔ ８．０．６对本试验的数据进 行处理分析。 ２结果与讨论 ２ ０ ８ ６ ４ ２ Ｏ叭 ８ ６４ ２Ｏ ２．１响应面试验设计结果与分析 根据试验设计方案进行试验，不同反应温度、反 应时间、谷朊粉／果糖（Ｗ／Ｗ）对枝接物溶解性的影 响结果见表２所示。其中所得数据均为３次重复试验 的平均值。 表２响应面设计条件及结果 利用分析软件Ｄｅｓｉｇｎ—Ｅｘｐｅｒｔ ８．０．６对表２中的 数据进行回归分析，得出了枝接物溶解性（ｙ）与反应 温度（ｘ１）、反应时间（ｘ２）、谷朊粉／果糖（Ｗ／Ｗ）（ｘ３） 的回归方程。 Ｙ＝４．１ １＋０．２７ｘ１—０．３ ５ｘ２＋０．６７ｘ ３—０．１ ８ｘ１Ｘ２＋ ０．０２８ｘ１ｘ３—０．３５ｘ２ｘ３—１．５９ｘ１２－１５１Ｘ２２－１．．６２ｘ３ 表３溶解度方差分析 来源 平方和自由度均方 Ｆ值 ｐ值 ４６ 粮食与油脂 ２０１５年第２８卷第６期 反应温度５０．５７℃，谷朊粉／果糖（Ｗ／Ｗ）９２．６０％，反 ［２］刘冬儿．小麦蛋白制品的开发和利用［Ｊ］．食品科技，１９９９（１）： 应时间２．４６ ｄ。根据实际情况可以把反应条件设定为： ２２—２５． 反应温度５１℃，谷朊粉／果糖（Ｗ／Ｗ）９０％，反应时 【３］马歌丽，张世涛，唐淑坤，等．谷朊粉的应用及研究进展【Ｊ］．粮 间为２．５ ｄ（６０ ｈ）。在此条件下做３组平行试验，得 油加工与食品机械，２００５（１２）：６７—７０． 到的接枝物溶解度分别为４．１９ ｍｇ／ｍＬ、４．２１ ｍｇ／ｍＬ、 ［４］王亚平，安艳霞．小麦面筋蛋白组成、结构和功能特性［Ｊ］．粮食 ４．２２ ｍｇ／ｍＬ，其平均值为４．２１ ｍｇ／ｍＬ，与理论值４．２２ 与油脂，２０１１（１）：１—４． ｍｇ／ｍＬ的误差为０．２４％，在１％以内，证明了优化条 ［５］徐苇，杨晓泉，齐军茹，等．大豆蛋白一瓜尔豆胶复合物乳化性 件的准确性。 能研究［Ｊ］．食品添加剂，２００５，２６：１３５—１３７． ３结论 ［６］布冠好，刘伯业，陈复生，等．糖基化修饰对大豆蛋白功能特性 通过响应面分析建立溶解度和起泡性的响应面 的影响咖．农业机械，２０１ｌ（４）：７７—８０． 模型具有显著、拟合良好等特点，均能良好地反应数 ［７】赵艳娜，辛岩，姜瞻梅．乳清蛋白糖基化反应特性及抗氧化性 据，并具有较准确的预测作用。 的研究［Ｊ］．中国乳品工业，２０１０，３８（８）：ｌ８—２１． 对于糖基化接枝物的溶解度而言，经优化后的 ［８］任仙娥，杨锋，曹燕，等．糖基化改性对谷朊粉功能性质的影 反应条件为：反应温度５１℃，谷朊粉／果糖（ｗ／ｗ） 响［Ｊ】．粮食与饲料工业，２０１３（４）：３Ｏ一３３． ９Ｏ％，反应时间２．５ ｄ（６０ ｈ），此时的平均溶解度为 ４．２１ ｍｇ／ｍＬ，比天然谷朊粉提高了约１２倍。其中影响 ［９］张海华，周惠明．小麦面筋蛋白结构及其改性研究［Ｊ］．粮食与 因素的大小次序为：反应时间＞反应温度＞谷朊粉／ 油脂，２０１０（９）：１—３． 果糖（Ｗ／Ｗ）。 ［１０ ３于滨，迟玉杰．糖基化改善蛋清蛋白功能性的研究【Ｊ］．中国家 禽，２００９（７）：１５—１８． ［参考文献］ 【１１］ＹｅｂｏａｈＦＫ，ＡｌｌｉＩ，ＹａｙｌａｙａｎＶＡ．Ｒｅａｃｔｉｖｉｅｓ ｏｌＤ—ｇｌｕｃｏｓｅ ａｎｄ ［１］毋江，卞科．小麦面筋蛋白改性技术的研究［Ｊ］．食品科技，２００７ Ｄ—ｆｒｕｃｔｏｓｅ ｄｕｒｉｉｎｇ ｇｌｙｃａｔｉｏｎ ｏｆｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｎｌ ａｌｂｕｍｉｎ嗍．Ｊｏｕｒｎａｌ （８）：８１—８４． ｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ａｎｄＦｏｏｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９９，４７：３１６４—３１７２． 欢迎订阅２ ０ １ ５年《粮食与油脂》杂志 中文核心期刊《粮食与油脂》是由上海良友（集团）有限公司主管、上海市粮食科学 研究所主办有关粮食、油脂及相关食品等专业的科技综合性期刊。主要内容：粮油新产品 开发、粮油加工、粮油资源利用、粮油生物工程、粮油检测、功能性食品、食品添加剂等。 本刊为月刊，标准大１６开本，每月１０日出版。每期定价８．００元，全年９６．００元。公开发行， 邮发代码：４－６７５，国内刊号ＣＮ３１－１２３５／ＴＳ，国际统一刊号ＩＳＳＮ １００８—９５７８，Ｅ—ｍａｉｌ： ＳＬＹＺＨＳ＠１６３．ｃｏｍ，欢迎新老读者到当地邮局订阅，也可以直接汇款到本刊编辑部订阅，每 本需加邮费３元。 地址：上海市普陀区府村路４５５号１号楼 邮编：２００３３３ 电话（传真）：（０２１）６２０５８１９１，６２０５８２０９