油茶饼粕蛋白的营养价值研究Word文档格式.docx
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[3]（详见表1-1油茶饼粕各成分比例）。
茶油饼粕中含有的蛋白质由17种氨基酸组成,其中8种是人体必须氨基酸。
茶油饼粕蛋白可作为蛋白饮料、冲调食品、焙烤食品的蛋白强化剂,并可作为酱油等发酵产品的蛋白质原料。
具有很高的经济价值。
由此可以看出,如果对油茶饼粕中的蛋白质进行提取,并加以应用到食品工业中去,不仅可以有效的抑制资源的浪费,提高资源的利用效率,也为植物性蛋白的新提取工艺开辟一条全新的道路。
但近几年,对于茶油饼粕中蛋白质的研究还很少,并且不是十分的完善,所以对于此方面的研究是十分有参考价值和意义的。
1.2.2蛋白质
蛋白质是同生命及各种形式的生命活动联系在一起的物质,是生命物质的基础。
蛋白质一词来源于希腊文“proteios”,是“头等重要”的意思,由此可见蛋白质对人体的重要性。
[4]人们通过饮食摄入的蛋白质主要有两种:
植物性蛋白和动物性蛋白。
由于动物蛋白中含有过多的脂肪和胆固醇,如果摄入过多,极有可能引发肥胖、高血压、心脑血管疾病等疾病。
但是相比较而言,植物性蛋白具有许多动物性蛋白无可比拟的有点,植物性蛋白具有低脂肪,低胆固醇（或无胆固醇）的有点,而且资源相对丰富,价格廉价,易于获取。
各种生命机体活动之所以能够有条不紊的进行,有赖于多种生理活性物质的调节,而蛋白质是各种生物体内构成多种重要生理活性物质的重要成分,参与新
陈代谢的调节功能（参见表1-1）。
表1-1蛋白质主要的生理功能
蛋白质的表现形式生理功能
酶（如氧化还原酶）催化作用
激素（如胰岛素、甲状腺素等）生理调节
血红蛋白携氧
肌动球蛋白肌肉收缩
免疫球蛋白免疫作用
核蛋白遗传
蛋白质维持酸碱平衡
氨基酸是组成蛋白质的基本单位,是分子中具有氨基和羧基的一类含有复合官能团的化合物,其有共同的基本结构。
人体对蛋白质的需要实际上是对氨基酸的需要,自然界一般的蛋白质含有22种氨基酸。
从人体营养角度来看,可将构成人体蛋白质的22种氨基酸分为必需氨基酸、条件必须氨基酸和非必需氨基酸3大类。
必需氨基酸是指人体需要但自己不能合成,或者合成的速度不能满足机体需要的氨基酸,它们必须由人类从食物中摄取,否者便不能维持机体正常的新陈代谢;
非必需氨基酸是指并非机体不需要,只是因为人类能够自行合成,或者可以由其他氨基酸转化而来,不必从食物中获取;
条件必需氨基酸具备以下两个特点,第一,它们在合成中利用其他氨基酸作为碳的前体,并且只限于某些特定的器官;
第二,它们合成的速度是有限的,并可能受机体发育和生理病理因素的影响。
氨基酸的分类详见表1-2。
表1-2氨基酸的分类
必需氨基酸非必需氨基酸条件必需氨基酸
亮氨酸（Leu）甘氨酸（Gly）半胱氨酸（Cys）
异亮氨酸（Ile）丙氨酸（Ala）酪氨酸（Tyr）
缬氨酸（Val）丝氨酸（Ser）
赖氨酸（Lys）胱氨酸（Cys-Cy）
苏氨酸（Thr）天冬氨酸（Asp）
蛋氨酸（Met）天冬酰胺（Asn）
苯丙氨酸（Phe）谷氨酸（Gln）
色氨酸（Trp）谷氨酰胺（Gln）
组氨酸（His）精氨酸（Arg）
脯氨酸（Pro）
羟脯氨酸
1.3本课题研究的意义与目的
我国在油茶种植方面具备优越的自然条件和社会经济条件,是油茶种植的主要产区。
每年都会生产大量的茶油主产品,为社会经济发展和食品加工业做出巨大的贡献,也为国民饮食健康提供有利保障。
而作为油茶籽提取油脂之后的副产品—油茶饼粕,却没有收到足够的重视,其利用率非常低。
传统的利用方法是将油茶饼粕除去油茶皂素后作为动物饲料直接喂养,或将油茶饼粕投入鱼塘中消毒,或将油茶饼粕直接焚烧、肥田或作为废弃物直接丢掉,其在利用率十分低,进而造成极大的资源浪费。
油茶饼粕中含有丰富的营养物质,尤其是蛋白质,具有很大的再利用价值。
所以科学、合理的对油茶粕进行利用是亟待解决的问题。
通过对油茶饼粕中的蛋白质进行功能性的研究以及相关营养价值的评估,可以为油茶饼粕的再利用提供有利的理论支持,对油茶饼粕的科学有效的利用具有重大的意义。
1.4本课题主要研究的内容
本文通过对有关油茶饼粕相关文献的查阅、整理、分析与思考,从中得出有关的数据信息与有关油茶饼粕蛋白质的一些有用信息;
其次通过实验对油茶饼粕的蛋白质含量的测定、并进行提取、分离与提纯;
最后通过实验对油茶饼粕蛋白质营养价值进行测定与相关评估,并得出有一定价值的结论。
1.4.1油茶饼粕蛋白质含量的测定
通过采用极具代表性的凯氏定氮这一种方法,测出油茶饼粕中蛋白质的含量。
1.4.2油茶饼粕蛋白质的提取与初步分离、提纯
利用氢氧化钠、丙酮、乙酸乙酯、硼酸、无水乙醇、浓硫酸、丙酮、乙醚、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾等化学用品,采用震荡等方法进行提取,而后利用盐析方法进行提纯。
最总得到纯度比较高的蛋白质。
1.4.3油茶饼粕蛋白质营养价值的测定与评价
首先,通过模拟人体肠道环境,以及控制酶活性、温度与酸碱度等因素,测定油茶饼粕蛋白质在胃蛋白酶-胰蛋白酶作用下的消化程度,进而利用蛋白质消化率这一最直接、最便捷、最具代表性的数据进行分析与评价,得出有关茶油饼粕蛋白质营养价值的结论。
其次,通过高效液相色谱法对蛋白质中的氨基酸含量以及成分进行检测,通过对相关数据的整理分析,得出蛋白质对人体的的营养价值。
2茶油饼粕蛋白质的提取与初步分离、提纯
2.1油茶饼粕蛋白质含量的测定
2.1.1实验材料与设备
2.1.1.1实验材料
油茶饼粕（由湖南绿海粮食有限公司提供）
2.1.1.2实验试剂
硫酸铜、硫酸钾、浓硫酸、硼酸溶液（20g/L）、混合指示剂:
1份1g/L甲基红乙醇溶液与5份1g/L溴甲酚绿乙醇溶液临用时混合、氢氧化钠溶液
（400g/L）、标准滴定溶液:
硫酸标准溶液[c（1/2H
2SO
4
）=0.0500mol/L]
2.1.1.3实验仪器
实验室用样品粉碎机、分样筛:
孔径0.45mm（40目）、分析天平:
感量0.0001g、电炉、滴定管:
酸式,25mL、定氮瓶:
500mL、凯氏定氮装置:
半微量水蒸馏式、锥形瓶:
150、250mL、接收瓶:
100mL、铁架台。
2.1.2试验方法
本文采用凯氏定氮法测定油茶饼粕中蛋白质的含量,由于蛋白质是含氮的有机物,茶粕与硫酸和催化剂一同加热消化,使蛋白质分解,分解的氨与硫酸结合生成硫酸铵。
然后碱化蒸馏使氨游离,用硼酸吸收后,再以硫酸或盐酸标准溶液滴定,根据酸的消耗量乘以换算系数,即为蛋白质的含量。
粗蛋白质（%）=（V
2-V
1
）×
c×
0.0140×
6.25×
V×
100/m×
V'
式中:
V
2
--滴定试样时所需标准盐酸溶液体积,mL;
--滴定空白所需标准盐酸溶液体积,mL;
C--盐酸标准溶液浓度,mol/L;
m--试样质量,g;
V--试样分解液总体积,mL;
--试样分解液蒸馏用体积,m/L;
0.0140--每毫克当量氮的克数;
6.25--氮换算成蛋白质的平均系数。
2.1.3实验结果
通过利用凯氏定氮法,在排除一些实验的误差以外,可以大约估计出油茶饼粕中蛋白质的含量。
（详见表2-1）
表2-1蛋白质测定的含量
试管编号试管一试管二试管三试管四试管五平均值
由此可以看出,经过榨油提取过后的油茶饼粕含有大约15%的蛋白质,其含量是十分丰富的,如果将其加以提取和开发利用,其经济价值是相当可观的。
2.2茶油饼粕蛋白质的提取
2.2.1实验材料与设备
2.2.1.1实验材料
油茶饼粕（由湖南绿海粮油有限公司提供）
2.2.1.2实验试剂
浓硫酸、葡萄糖、亚硫酸钠、石油醚、氢氧化钠、丙酮、乙酸乙酯、硼酸等,均为AR试剂。
无水乙醇、乙醚、盐酸、碳酸钠、硫酸铜、硫酸钾、浓硫酸、甲基红—溴甲酚绿指示剂、甲基橙指示剂（以上试剂均为分析纯）。
2.2.1.3实验仪器
DFT-200手提式高速中药粉碎机温岭市大德中药机械有限公司
FA1104型电子天平上海精天电子仪器厂
DGG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱上海森信实验仪器有限公司
KDY-9820凯氏定氮仪厦门精艺兴业科技有限公司
DZG-6020型真空干燥箱上海森信实验仪器有限公司
TDL-5-A台式离心机上海安亭科学仪器厂
HJ-3恒温磁力搅拌器常州国华电器有限公司
SHZ-D（111）循环水式真空泵巩义市英峪予华仪器厂
KDN-04C数控消化炉上海精隆科学仪器有限公司
2.2.2实验方法
生物大分子的提取与分离、提纯方法的确立,取决于对所要求提取分离纯化的物质化学结构以及相关性质的了解,并且参考以前用过的试验方法,加以整合、对比、分析,从中找出最优的试验方法。
目前提取植物性蛋白常用的方法主要有碱法、酸法和酶法。
鉴于碱法提取工艺具有提取率高,成本低廉等优点,并且适应工业化大规模生产,所以是目前提取植物蛋白最常用的方法。
[5]
a有关蛋白质提取碱液浓度的选择
有油茶饼粕蛋白浓度与PH值得关系可以看出,当溶液的PH值处于4.3附近时,油茶饼粕蛋白的溶解度呈现最小值,说明此时绝大部分蛋白质已经沉淀,因
此,在设计工艺时,应将离心所得的碱性蛋白质上清液调PH值至4.3,以使得蛋白质得率达到最高。
[7]
b有关蛋白质提取温度的选择
从以上图中可以看出,随着温度的升高蛋白质提取率相应增加。
25℃时蛋白提取率为27.39%,温度升到50℃时提取率增加为49.10%,可见,温度对茶饼粕蛋白提取率的影响是非常显著的。
但是,当提取温度达到35℃以后,蛋白质的提取率增加随温度的升高而趋于平缓。
为了防止温度过高引起茶饼粕蛋白质变性及节约能源等因素,初步确定提取温度为35℃。
c有关蛋白质提取温度的选择
由图4.4可知,茶粕蛋白提取率开始时随着提取时间的增加而不断提高,在提取时间为4h时,蛋白质的提取率达到了最大值,随后,提取率随着时
间的增加而趋于平缓,这是因为在最初几小时内溶出的蛋白质为颗粒外层表面的蛋白,这部分蛋白比较容易提取,之后为了溶出更多的蛋白,溶剂必须进入颗粒内部,而颗粒内部的蛋白较难溶出,所以当提取时间大于4小时后,蛋白质提取率趋于平缓。
可见4h后,提取时间的延长对蛋白提取率的影响不是很大。
考虑到提取时间的延长造成能耗（如搅拌,恒温设备等）的增加,以及影响生产周期,初步选定提取时间以4h为宜。
d有关蛋白质提取固液比的选择
由图4.5可知,油茶饼粕蛋白提取率随着提取固液比的提高而增大。
当液固比为1:
45时,蛋白质的提取率达到了52.52%,为最高值。
但是当固液比增加到1:
40后,蛋白质提取率增大的幅度并不大,考虑到增大固液比提取时消耗大量的碱和水,所得提取液的蛋白质浓度相对较低,大大增加了后处理的负担,产品成本增加,会带来一定的负面影响,所以选定提取固液比为1:
30-1:
35为宜。
将油茶饼粕粉碎后过80目筛子,利用石油醚进行脱脂,料液比为1:
10（w/v）,40℃磁力搅拌3小时,再经过离心,过滤,并对上层清液有机溶剂进行回收,重复上述操作3次。
脱脂后的油茶饼粕用乙醇脱油茶皂素,料液比为1:
15,40℃磁力搅拌3小时,离心过滤,将上清液回收有机溶剂,重复操作6次。
最后将处理好的油茶饼粕置于烘烤箱中干燥,然后放入自封袋,在干燥器中保存。
一段时间后,取一定量的油茶饼粕,按照料液比1:
30（g/mL）加入相应的蒸馏水,加入一定量的浓度为0.10mol/L氢氧化钠,然后进大约3小时的搅拌,并在温度为45℃时进行提取。
2.2.3实验结果
影响油茶饼粕蛋白质提取率的因素有很多种,比如提取的固液比,碱液的浓度,溶液的温度与相应的提取时间。
当碱液的浓度为0.10mol/L,提取温度为45℃,提取时间为3小时,固液比为1:
30时,油茶饼粕蛋白质的提取率为最高,
3油茶饼粕蛋白质的营养价值检测与评价
3.1引论
食物的种类千差万别,每种食物的蛋白质含量、氨基酸组成模式都不一样,人体对它们的消化、吸收和利用程度也存在差异,蛋白质营养价值的评价对于食品品质的鉴定,新的食品资源的研究和开发以及人群膳食指导等许多方面具有重要的意义。
食品蛋白质营养价值体现在蛋白质满足机体氮源和氨基酸需求,保证机体健康生长和生活能力方面。
评价食品蛋白质的营养价值要从两点考虑,一是“质”,这取决于分子中必需氨基酸的含量和比例;
二是“量”,这取决于蛋白质在食品中的含量。
此外,还应考虑机体对是食品蛋白质的消化、利用程度。
一般情况下人们衡量蛋白质的营养价值主要有以下几个指标:
第一、蛋白质消化率（digestibility,D）
蛋白质的消化率是指食物蛋白质被消化酶水解后吸收的程度,用吸收氮量和总氮量的比值来表示。
真实消化率={[食物氮一（粪氮一粪代谢氮）]/食物氮}100%
表观消化率=[（食物氮一粪氮）/食物氮]
表观消化率比真实消化率低,对蛋白质营养价值的估计偏低,有较大的安全系数,而且其测定方法简单,一般多选用。
第二、蛋白质功效比值（proteinefficiencyratio,PER）
蛋白质功效比值是指摄入单位质量蛋白质的体重增加数,以测定生长发育中的幼小机体摄入1g蛋白质所增加的体重。
这一指标表示蛋白质被机体利用的程度。
蛋白质功效比值=动物增加体重（g）/蛋白质摄入量（g）
该法简单实用,已被美国公职分析化学家协会推荐为评价食品蛋白质营养价值的必测指标,其他国家也已广泛采用。
第三、蛋白质的生物学价值（biologicalvalue,BV）
蛋白质的生物价值简称生物价,是食物蛋白质中在体内吸收的氮与吸收后在体内贮留真正被利用的氮的数量比值,它表示蛋白质吸收后被机体贮留的程度。
生物价是衡量蛋白质营养价值最常用的方法,生物价越高,表明蛋白质被机体利用程度越高,营养价值也越高。
生物价=（氮贮留量/氮吸收量）×
100%
第四、蛋白质净利用率（netproteinutilization,NPU）
蛋白质净利用率是反映食物中蛋白质实际被利用的程度,它是将蛋白质的生物价与消化率结合起来评价蛋白质的营养价值,把食物蛋白质的消化和利用两个方面都包括了,更为全面。
蛋白质的净利用率=生物价×
消化率×
第五、氨基酸评分（aminoacidscore,AAS）
氨基酸评分也叫蛋白质化学评分,是用被测食物蛋白质的监需氨基酸评分模式与推荐的理想的模式或参考蛋白质的模式进行比较,这一指标反映蛋白质构成和利用率的关系。
氨基酸评分=待测蛋白质中氨基酸的含量（mg/g）/标准蛋白质中氨基酸的含量（ITIg/g）
除上述方法和指标外,还有相对蛋白质值、氮平衡指数等来评价蛋白质的营养价值。
但是,由于时间的限制、实验操作可行性以及个人学识不深等主客观原因的存在,在这里关于油茶饼粕蛋白质营养价值的衡量,只采用蛋白质消化率这一最直接、最简便的实验方法。
3.2油茶饼粕蛋白质的营养价值检测
3.2.1模拟人体内部环境测试方法
3.2.1.1实验材料与设备
3.2.1.1.1实验材料
油茶饼粕蛋白粉（由实验室制的）、大豆油、胃蛋白酶（酶活力1200.0u/g）、胰蛋白酶（酶活力2500.0u/mg）、牛血清蛋白、考马斯亮蓝G-250、大豆蛋白。
3.2.1.1.2实验试剂
氢氧化钠、硫酸铵、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、氯化钾等,均为AR试剂。
无水乙醇、磷酸、盐酸等,均为分析纯。
3.2.1.1.3实验仪器
DFT200手提式高速中药粉碎机温岭市大德中药机械有限公司FA1104型电子天平上海精天电子仪器厂DGG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱上海森信实验仪器有限公司KDY9820凯氏定氮仪厦门精艺兴业科技有限公司DZG-6020型真空千燥箱上海森信实验仪器有限公司TDL-S-A台式离心机上海安亭科学仪器厂HJ-3恒温磁力搅拌器常州国华电器有限公司SHZ-D（111）循环水式真空泵巩义市英峪予华仪器厂SP-1900W系列紫外可见分光光度计上海光谱仪器有限公司THZ-83N台式恒温振荡器上海跃进医疗器械厂PHS-2型酸度计上海雷磁仪器厂3.2.1.2实验方法
通过模拟人体肠道环境,以及控制酶活性、温度与酸碱度等因素,测定油茶饼粕蛋白质在胃蛋白酶-胰蛋白酶作用下的消化程度,进而运用相关数据进行分析与评价,得出相关结论。
a有关酶活性的选取
经过分析确定出胰蛋白酶的最适用量为150IU,而胃蛋白酶的最适用量为160IU。
3.2.1.2.1胃蛋白酶处理
a.称取0.5g蛋白样品2份,分别置于250ml带盖三角瓶中（每个样品测2个平行样）。
b.准确称取1.777g胃蛋白酶,置于体积100ml、pH值1.4的HCL-KCL缓冲液中。
c.用移液管移取30ml上述混合液置于三角瓶中。
d.将三角瓶置于（37℃）台式恒温摇床中,当温度达到40℃时开始计时,持续震荡3h,频率为80次/min。
3.2.1.2.2胰蛋白酶处理
a.准确称取4mg胰蛋白酶,置于体积1000ml、pH值6.8的KP-NaOH缓冲液中,放入冷箱里备用。
b.从摇床中按顺序取下三角瓶,用0.2mol/mlNaOH溶液滴定消化液,使其pH值达到6.8,各量取15mlKP-NaOH缓冲液置于三角瓶中,然后在分别用移液管吸取15mlKP-NaOH-胰蛋白酶混合液置于另一个三角瓶中。
c.继续在（37℃）下震荡消化3h。
d.抽滤装置过滤消化液,并用温水反复冲洗培养用的三角瓶3-4次,将洗液加入消化液中过滤,用洗瓶多次冲洗滤渣。
e.将滤渣放入65℃恒温烘箱中烘干1h。
f.利用凯氏定氮法测定滤渣的含氮量,计算消化率。
g.按上述各步骤进行,但不加入样品,测定空白实验的含氮量。
3.2.1.2.3模拟体外消化率计算
计算方法:
离体法粗蛋白消化率=[（a-b）/a]×
100
a:
样品的粗蛋白含量。
b:
经胃蛋白酶-胰蛋白酶消化后滤渣的量（扣除消化空白的两个样品测量值的平均值）。
3.2.1.3实验结果
测试结果如表
从表中可以看出,油茶饼粕蛋白质离体法粗蛋白消化的利用率为75.6%,说明油茶饼粕蛋白质的体外消化率比较高,可以较好的被人体吸收利用,对人体具有比较高的营养价值。
对油茶饼粕关于蛋白质的开发具有很大的潜力。
3.2.2高效液相色谱法测定氨基酸含量的方法
3.2.2.1实验材料与设备
3.2.2.1.1实验材料
油茶饼粕蛋白（由实验室制得）
3.2.2.1.2实验试剂
氨基酸标准液（1nmol/μl）、邻-苯二甲醛（OPA10mg/ml）、氯甲酸芴甲酯FMOC（215mg/ml、硼酸盐缓冲液（014mol/L、三乙胺（TEA（AR）、醋酸钠、四氢呋喃（AR）、乙腈（AR）、甲醇（AR）、流动相A:
醋酸钠、三乙胺（TFA）、四氢呋喃、流动相B:
醋酸钠、乙腈、甲醇。
3.2.2.1.3实验仪器
高效液相色谱仪1100型美国惠普公司生产酸度计pH-3C
真空泵GM-0115
纯水器UPW-10N
3.2.2.2实验方法
当前对氨基酸的分析主要是利用氨基酸分析仪,还有利用化学方法。
但是由于氨基酸分析仪价格昂贵,并且化学方法比较麻烦而且准确度差。
所以本文选用方法比较简单、快速而又准确的氨基酸分析方法——高效液相色谱法。
3.2.2.3实验结果
利用高效液相色谱法测定氨基酸含量的方法,并经过相应的数据分析,可以得出各种氨基酸的含量以及相应的百分比。
（详见表3-1）
表3-1油茶饼粕原料及提取蛋白中氨基酸含量[6]
氨基酸原料（%）蛋白（%）氨基酸原料（%）蛋白（%）
谷氨酸2.1615.82蛋氨酸0.121.18
丝氨酸0.541.36异亮氨酸0.270.95
精氨酸0.826.59亮氨酸0.712.61
甘氨酸0.411.59苯丙氨酸0.350.97
苏氨酸0.400.45组氨酸0.160.28
脯氨酸0.451.09赖氨酸0.421.80
丙氨酸0.601.78酪氨酸0.180.81
总量8.943.49色氨酸0.151.24
蛋白质含量14.4053.13
从上表可以看出,油茶饼粕蛋白中氨基酸的组成是比较全面而且比较丰富,与一般的油料蛋白氨基酸组成相似。
提取蛋白与油茶饼粕原料相比,17种常见氨基酸的总含量由8.9%提高到43.39%,富含谷氨酸、天门冬氨酸、精氨酸,其中谷氨酸的含量15.82%,精氨酸的含量6.59%,人体中必需的8种氨基酸含量达10.49%。
由于硫氨基酸类含量较小,单独食用营养价值欠佳,如与硫氨基酸含量丰富的小米、玉米等混合,能起到氨基酸互补的作用,这对提高食物的营养价值,增强人类体质具有重大意义。
3.3油茶饼粕蛋白质的营养价值评价
通过对油茶饼粕蛋白质的提取、提纯以及有关其营养价值作用的测定,可以
看出,如果相关从业人员对于油茶饼粕进行科学合理的开发与利用,是极有可能从大量的油茶饼粕中提取出客观数量的植物蛋白质,而且油茶饼粕蛋白质含有人体所必须的8种氨基酸,这些氨基酸对人体的骨骼发育、机体成长和生理活动发挥这不可替代的
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