【摘要】：小米具有很高的營養(yǎng)價值,是中國古代北方旱作農(nóng)業(yè)的代表性谷物,具有生長周期短、適應(yīng)性強、耐貧瘠、且易儲存的優(yōu)勢。隨著時代的進步,消費者的膳食結(jié)構(gòu)和消費理念都隨之發(fā)生巨大的變化,全世界越來越重視提高植物性食品的營養(yǎng)質(zhì)量。發(fā)芽可以有效提高小米的營養(yǎng)價值和γ-氨基丁酸(GABA)含量,符合我國食品工業(yè)“營養(yǎng)、衛(wèi)生、方便”的發(fā)展趨勢。因此,通過發(fā)芽提高小米中GABA含量,然后分析發(fā)芽前后小米的組成變化、小米蛋白的結(jié)構(gòu)變化和發(fā)芽過程中γ-氨基丁酸支路代謝關(guān)鍵酶的變化是非常有必要的。本文以小米為研究對象,通過發(fā)芽處理提高小米中GABA含量,并研究小米與發(fā)芽小米的組分變化,同時分析小米蛋白和發(fā)芽小米蛋白結(jié)構(gòu)特性的差異。還研究了發(fā)芽過程中γ-氨基丁酸支路代謝關(guān)鍵酶的變化、γ-氨基丁酸支路代謝關(guān)鍵酶與GABA含量以及各關(guān)鍵酶之間的相關(guān)性分析,主要研究結(jié)果如下:(1)優(yōu)化發(fā)芽條件提高小米中GABA含量通過單因素試驗和Plackett-Burman試驗篩選出對GABA影響最顯著的三個因素:浸泡時間、CaCl_2濃度和發(fā)芽溫度。利用最陡爬坡試驗得到GABA含量最大的響應(yīng)值區(qū)域,確定響應(yīng)面試驗的中心點,然后通過響應(yīng)面Box-Behnken試驗設(shè)計得到浸泡時間、CaCl_2濃度和發(fā)芽溫度的最優(yōu)水平。該最優(yōu)水平條件下,GABA含量實測值與響應(yīng)面試驗設(shè)計中心點實測值無顯著差異(P0.05);同時,考慮實際應(yīng)用,最終確定小米發(fā)芽的工藝條件為:浸泡時間13 h、浸泡溫度35℃、CaCl_2濃度3.5 mmol/L;發(fā)芽時間48 h和發(fā)芽溫度31℃;在該條件下,發(fā)芽小米中GABA含量為251.46 mg/100g,較未發(fā)芽小米提高了2.90倍。(2)發(fā)芽小米的組分變化與原小米相比,發(fā)芽小米的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉和灰分含量均顯著下降(P0.05)。發(fā)芽小米較小米的總脂肪酸含量從原先的3.15 g/100g上升到3.35 g/100g,其中棕櫚酸、花生酸、亞麻酸均無明顯變化(P0.05),亞油酸含量上升(P0.05),但是硬脂酸和油酸含量明顯下降(P0.05)。對發(fā)芽前后小米的游離氨基酸含量進行比較可知,發(fā)芽后小米的絲氨酸、蘇氨酸和半胱氨酸含量沒有明顯變化(P0.05),組氨酸含量減少,除此之外,其余氨基酸含量均上升;同時,發(fā)芽后小米的疏水性氨基酸和親水性氨基酸含量都得到提升,分別從5.19μmol/g、8.40μmol/g上升到10.43μmol/g、8.92μmol/g,分別提升了100.96%、6.19%,疏水性氨基酸得到大幅度提升;發(fā)芽小米中游離氨基酸總量較小米從13.59μmol/g上升到19.35μmol/g。通過掃描電鏡觀察微觀結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)未發(fā)芽的小米全粉為較大的聚集體,發(fā)芽小米全粉中塊狀聚集體尺寸下降,且多數(shù)呈現(xiàn)為形狀不規(guī)則的碎片,淀粉顆粒大小也有一定程度的下降,同時淀粉顆粒表面孔狀結(jié)構(gòu)數(shù)量增多、孔徑增大,其表面更加粗糙。通過分析小米與發(fā)芽小米的熱特性得出:發(fā)芽小米較小米的起始糊化溫度(T_o)、峰值糊化溫度(T_p)、和終止糊化溫度(T_c)分別從70.40、77.09和81.01℃顯著提升至71.11、78.10和82.04℃(P0.05),同時糊化焓值(△H)也從5.61 J/g顯著提高至6.18 J/g(P0.05)。(3)發(fā)芽小米蛋白的結(jié)構(gòu)變化通過SDS-PAGE凝膠電泳分析發(fā)芽對小米蛋白亞基的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)芽小米蛋白和原小米蛋白相比亞基沒有變化,分子量都主要分布在11-107 kDa之間;但是各個亞基的含量發(fā)生了變化,發(fā)芽后,除分子量為18.9 kDa的亞基含量上升之外,其余亞基都較發(fā)芽前有所下降。通過研究發(fā)芽前后小米蛋白的粒徑分布發(fā)現(xiàn),發(fā)芽前后小米蛋白顆粒分布都在0.2μm至7μm范圍內(nèi),并且均呈現(xiàn)雙峰分布;發(fā)芽后,粒徑分布在0.5-3μm之間的小米蛋白由發(fā)芽前的54%上升到75.9%,而粒徑分布在3-6.5μm之間的蛋白由發(fā)芽前的46%下降到24.1%;同時,發(fā)芽前小米蛋白的中位粒徑D_(50)為1.48μm,發(fā)芽后小米蛋白的中位粒徑D_(50)下降到1.28μm。通過比較發(fā)芽前后小米蛋白紫外吸收光譜發(fā)現(xiàn),與原小米蛋白相比,發(fā)芽小米蛋白的紫外吸收強度增加,同時發(fā)生藍移現(xiàn)象,最大吸收波長從226 nm變?yōu)?18 nm,藍移了8 nm。采用傅里葉紅外光譜分析蛋白的二級結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)β-轉(zhuǎn)角在小米蛋白的二級結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位;同時與小米蛋白相比,發(fā)芽小米蛋白二級結(jié)構(gòu)中的α-螺旋由14.37%上升至18.49%,β-折疊和無規(guī)卷曲分別由28.11%、12.51%下降至26.51%、9.96%,β-轉(zhuǎn)角變化不大。通過比較發(fā)芽前后小米蛋白熒光光譜發(fā)現(xiàn),發(fā)芽前后小米蛋白的熒光光譜形狀幾乎沒有變化,但發(fā)芽小米蛋白較原小米蛋白的熒光強度下降,同時發(fā)生紅移現(xiàn)象,最大發(fā)射波長由354.6 nm變?yōu)?58.6nm,紅移了4.0 nm。通過比較發(fā)芽前后小米蛋白疏水性發(fā)現(xiàn),發(fā)芽后蛋白質(zhì)的疏水性顯著下降(P0.05),由發(fā)芽前的294.90下降到256.93。(4)發(fā)芽過程中γ-氨基丁酸支路代謝關(guān)鍵酶的變化、γ-氨基丁酸支路代謝關(guān)鍵酶與GABA含量以及各關(guān)鍵酶之間的相關(guān)性分析。發(fā)芽過程中谷氨酸脫羧酶(GAD)、γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶(GABA-T)和琥珀酸半醛脫氫酶(SSADH)的活力都隨著發(fā)芽時間的延長而呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。發(fā)芽48 h后,GAD、GABA-T和SSADH的活力分別從未發(fā)芽小米的0.65 U/L、0.05 U/L、1.02 U/mL提升到了3.97U/L、2.37 U/L、2.84 U/mL。通過相關(guān)性分析得到GAD、GABA-T和SSADH互相均呈顯著正相關(guān),其中GAD與GABA-T、SSADH均呈顯著正相關(guān)(P0.05),相關(guān)系數(shù)分別為0.934和0.928;GABA-T和SSADH呈極顯著正相關(guān)(P0.01),相關(guān)系數(shù)為0.972。GABA的含量與GAD呈極顯著正相關(guān)(P0.01),相關(guān)系數(shù)為0.984;GABA的含量與GABA-T呈顯著正相關(guān)(P0.05),相關(guān)系數(shù)為0.881;GABA的含量與SSADH相關(guān)關(guān)系不顯著(P0.05)。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TS210.4

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本文編號：2630961