辣木蛋白评价及发酵制备γ-氨基丁酸研究

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辣木(Moringa oleifera Lam.)为辣木科辣木属多年生木本植物,原产于非洲及印度,是一种重要的资源植物。辣木叶和种子富含蛋白质、脂肪酸、植物多糖、膳食纤维、维生素和矿物质等多种营养成分。本论文对辣木蛋白进行了蛋白质与氨基酸营养价值评价;基于辣木叶含有γ-氨基丁酸且辣木叶中谷氨酸含量丰富,运用微生物发酵法,进行辣木叶发酵法生产γ-氨基丁酸的研究;以筛选的植物乳杆菌为发酵菌种,对发酵培养基及发酵条件进行了优化。本研究为利用辣木蛋白及氨基酸提供了参考。主要研究内容和及结论如下:(1)分析了辣木蛋白质与氨基酸组成特征,对辣木蛋白质的营养进行了评价。以蛋白质、氨基酸等为指标,采用国际通用营养评价标准评估辣木蛋白质与氨基酸的营养价值。辣木叶、辣木籽和脱脂辣木籽中蛋白质含量分别为26.83%、34.07%和53.88%。辣木叶、辣木籽和脱脂辣木籽中必需氨基酸质量占总氨基酸的质量的百分比分别为40.19%、25.85%和25.65%。辣木叶中第一限制氨基酸为蛋氨酸和胱氨酸,辣木籽和脱脂辣木籽中的第一限制氨基酸均为赖氨酸。三者的氨基酸评分、化学评分以辣木叶最高、脱脂辣木籽次之、辣木籽最低。三者的氨基酸比值系数分为辣木籽(71.53)>脱脂辣木籽(70.61)>辣木叶(60.71)。在必需氨基酸指数(EAAI)比较中,普通鸡全蛋(99.27)>辣木叶(88.35)>辣木籽(62.46)>脱脂辣木籽(62.17)>大豆(60.86);该结果表明,辣木叶能与鸡蛋一样,高效满足人体必需氨基酸需求。综合而言,辣木叶蛋白是一种能更够满足人体需要并且营养价值高的植物蛋白质。(2)发酵法生产γ-氨基丁酸菌种的筛选及培养基优化。通过对4个菌种发酵辣木叶得到的γ-氨基丁酸量进行对比实验,选定植物乳杆菌为发酵菌株。随后对发酵培养基进行优化。在单因素实验基础上进行响应面实验,确定了最佳培养基条件:辣木叶粉添加量为35 g/L,葡萄糖添加量为1.24 g/L、谷氨酸钠添加量为2.82 g/L、磷酸氢二钾添加量为0.65 g/L。在此条件下,辣木叶的γ-氨基丁酸的产量为488.51 mg/100g,是不发酵时产量(268.35 mg/100g)的1.8倍。(3)发酵工艺条件的优化。在最优发酵培养基基础上,进一步研究外部条件对γ-氨基丁酸产量的影响。基于Plackett-Burman设计和Box-Behnken响应面来优化植物乳杆菌发酵辣木叶产γ-氨基丁酸的培养条件。结果表明:最适培养条件为发酵温度38.0℃、初始p H 6.60、接种量3.50%,在此条件下可获得γ-氨基丁酸的最大产量为569.83 mg/100g。
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