挤压螺杆影响小豆蛋白对α-糖苷酶抑制活性的机理研究

China is the world's largest planting area and total yield of adzuki bean. It is also the largest export countries of adzuki bean in the World. After extrusion processing, the adzuki bean protein with alpha glucosidase inhibitory activity, which is 65 times before processing bean protein. Through the separation and purification, the 8S globulin beta isoform precursor and 8S alpha isoform precursor globulin were obtained. Therefore, this thesis intends to study the affection of extrusion screw function during the process on molecular structures of the 8S globulin beta isoform precursor and 8S globulin alpha isoform precursor. On this basis, to study the structure-activity relationship of different structure of extrusion bean protein and alpha glucosidase activities. The structure-activity relationship of this research can not only reveal the machine screw function and changes of protein molecular structure extrusion effect relationship, protein structure and alpha glucosidase inhibitory activity, more deeply understand the influence of extrusion process on the effective components of food nutrition and provide a theoretical basis for that.

我国是世界上小豆种植面积最大、总产量最多的国家，同时也是世界上小豆出口量最多的国家。挤压加工后的小豆蛋白具有α-糖苷酶抑制活性，该活性是加工前小豆蛋白的65倍。申请人通过分离、纯化得到了8S globulin beta isoform precursor、8S globulin alpha isoform precursor两个高α-糖苷酶抑制活性蛋白。因此，本课题拟研究挤压过程中螺杆作用对8S globulin beta isoform precursor、8S globulin alpha isoform precursor分子结构的影响，并在此基础上开展不同结构挤压小豆蛋白与α-糖苷酶活性的构效关系研究。本课题的开展不仅可揭示挤压机螺杆作用与蛋白分子结构变化的作用关系、蛋白分子结构与α-糖苷酶抑制活性的构效关系，更为深入了解食品挤压加工对营养有效成分的影响提供理论依据。

我国是世界上小豆种植面积最大、总产量最多的国家，同时也是世界上小豆出口量最多的国家。挤压加工后的小豆蛋白具有α-糖苷酶抑制活性，该活性是加工前小豆蛋白的65倍。本项目研究了挤压过程中影响蛋白分子结构变化的因素，考察了物料含水量、挤压温度、螺杆作用等对蛋白分子结构的影响。重点考察不同的螺杆作用下，蛋白质分子结构的变化规律，研究表明随着挤压单位机械能耗从923 kJ/kg增加至1156 kJ/kg时，蛋白质平均分子量由2.6×106 g/mol下降到2.1×106 g/mol。固定螺杆转速120 r/min，将螺杆中反向捏合元件长度从30 mm增加至55 mm，单位机械能耗从196 kJ/kg增加至267 kJ/kg，挤出小豆蛋白溶液的特性黏度从73.07 mL/g下降至49.25 mL/g，即蛋白质平均分子量显著降低。螺杆元件对小豆蛋白挤压组织化扭矩有显著影响，扭矩从小到大的元件分别为输送元件、捏合元件、齿型元件和反向元件；具有反向螺旋角或错裂角，或剪切强度大的元件能够显著增加扭矩。配备反向元件可以增加50%的平均停留时间，配备捏合元件可以增加 17%的平均停留时间。螺纹元件比非螺纹元件具有较短的平均停留时间。元件长度和元件间距的增加，会增加平均停留时间。揭示了挤压过程中螺杆作用与蛋白质分子结构变化的关系。针对不同结构挤压小豆蛋白的α-糖苷酶抑制活性进行评价，揭示了挤压小豆蛋白与α-糖苷酶抑制活性的构效关系。以上工作为深入了解挤压加工对营养有效成分的影响提供理论依据，也为挤压产品的研发提供理科学指导。本课题的开展不仅可揭示挤压机螺杆作用与蛋白分子结构变化的作用关系、蛋白分子结构与α-糖苷酶抑制活性的构效关系，更为深入了解食品挤压加工对营养有效成分的影响提供理论依据。