CN111938012A - 一种营养增强型改性面筋蛋白及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种营养增强型改性面筋蛋白及其制备方法与应用，属于谷物科学和生物医学领域。本发明通过将米糠添加到小麦面粉面团中，制备得到了营养增强型改性面筋蛋白，其必需氨基酸和支链氨基酸含量显著高于未改性面筋蛋白，游离酚、结合酚和总酚含量以及抗氧化活性得到明显提升；还具有制作方法简单，成本低廉，易于放大，适合工业化应用等特点。将改性面筋蛋白用于饲喂创伤小鼠后，其能够显著促进伤口愈合效率，缩短伤口愈合时间。因此，改性面筋蛋白可应用于临床领域。

Description

一种营养增强型改性面筋蛋白及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于谷物科学和生物医学领域，具体涉及一种营养增强型改性面筋蛋白及其制备方法与应用。
背景技术
小麦面筋蛋白是小麦淀粉生产过程的副产物，由于其具有独特的粘弹性和延展性，以及吸水性、吸脂乳化性、成膜性等特点在多种食品如面制品、肉制品、口香糖、奶酪类似物及饲料工业和化学工业被广泛应用。然而，面筋蛋白不是一种全价蛋白质，必需氨基酸尤其是赖氨酸的缺乏影响了面筋蛋白的生物效价和营养价值。
通过在面筋蛋白中添加外源优质蛋白质可以提供面筋蛋白的营养价值，但考虑到成本问题，该方法并不经济。如何在不显著提高成本基础上，促进面筋蛋白营养特性的增强是困扰当下行业的瓶颈。
米糠是大米加工过程中产生的副产物，约占稻米质量的8％，其由稻米的种皮、外胚乳、糊粉层和胚等的混合物组成，富含蛋白质、油脂、膳食纤维、维生素、矿物质以及谷维素、γ-氨基丁酸、酚类物质等营养和活性成分。因此，米糠素有“天然营养宝库”之称，是一种极具开发价值的副产物资源。然而长期以来，我国米糠资源并未得到有效开发利用，80％以上的米糠用于牲畜饲料，极大限制了其副产物资源的利用。
目前为止，仅有研究将米糠应用到馒头、面包等的制作，有关米糠能否提升面筋蛋白营养和功能特性的研究尚未见报道。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种营养增强型改性面筋蛋白的制备方法。
将米糠添加到小麦面粉后，加水揉混成面团，通过蒸馏水清洗制备得到改性面筋蛋白水合物。进一步通过冷冻干燥处理后得到营养增强型改性面筋蛋白。营养增强型改性面筋蛋白中的必需氨基酸和支链氨基酸含量显著提高，且其游离酚、结合酚和总酚含量明显增加，抗氧化活性得到提升。
本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的营养增强型改性面筋蛋白。
本发明的另一目的在于提供上述营养增强型改性面筋蛋白的应用。
饲喂改性面筋蛋白组小鼠其伤口愈合率显著高于对照组，研究结果为改性面筋蛋白在临床治疗中的应用提供了借鉴思路。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
本发明提供一种米糠在提高面筋蛋白营养和功能特性中的应用。
进一步的，米糠在提高面筋蛋白中的必需氨基酸和支链氨基酸含量的应用；
进一步的，米糠在提高面筋蛋白中的游离酚、结合酚和总酚含量的应用；
进一步的，米糠在提高面筋蛋白抗氧化活性中的应用。
一种营养增强型改性面筋蛋白的制备方法，包括如下步骤：
将米糠添加到小麦面粉后，加水揉混成面团，通过蒸馏水清洗、过滤制备得到改性面筋蛋白水合物，然后通过冷冻干燥处理后得到营养增强型改性面筋蛋白。
其中，所述的米糠的添加水平为面粉基的10～50％w/w。
优选的，所述的米糠的粒度在20～200目。
具体包括如下步骤：
(1)将新鲜糙米进行研磨，制备得到米糠，米糠粒度在20～200目；
(2)称量小麦面粉100重量份，蒸馏水40～70重量份，米糠10～50重量份；
(3)将米糠和小麦面粉混合均匀后，加入蒸馏水，使用搅拌机以100～250r/min的速度搅拌，搅拌10～25min后得到面团；
(4)将面团加入到水中洗出面筋蛋白水合物，面团与水的质量比为1：50～1：200，使用50～150目滤网过滤收集改性面筋蛋白水合物；
(5)将改性面筋蛋白水合物富集后冷冻处理，随后置于冷冻干燥机中冻干，即得到干燥的营养增强型改性面筋蛋白。
优选的，步骤(5)中所述的冷冻处理为置于-20℃冷冻处理。
一种营养增强型改性面筋蛋白，通过上述制备方法制备得到。
所述的营养增强型改性面筋蛋白在制备促进伤口愈合产品中的应用。
进一步的，所述的营养增强型改性面筋蛋白在制备促进创伤小鼠伤口愈合产品中的应用；
优选的，改性面筋蛋白按0.5～2.0g/kg·bw比例饲喂小鼠；进一步按0.5～1.0g/kg·bw比例饲喂小鼠；更进一步按1.0g/kg·bw比例饲喂小鼠。
包括如下具体步骤：
(1)小鼠筛选：从南方医科大学实验动物中心购买雄性昆明种小白鼠，体重18～22g，SPF级，置于环境温度21～24℃，湿度RH50％～60％的环境中喂养一周后用于试验，使用无菌基础饲料饲养。
(2)创伤小鼠建模：小鼠经乙醚麻醉，背部剪毛，用剃毛刀将背侧毛剃干净，70％乙醇清洗皮肤消毒。在脊柱左右两侧相同位置各做一个稍大于直径1cm的圆形记号，无菌条件下用直径1cm的皮肤活检打孔器在圆形记号内制造一个全层皮肤伤口。造模后伤口暴露，单笼饲养。将致伤当天记为第0天。
(3)试验分组：54只SPF级18～22g雄性昆明种小白鼠，适应性喂养1周后随机分为3组，每组18只，包括对照组(Control)、面筋蛋白组、改性面筋蛋白组。每日除了饲喂各组小鼠2g基础饲料/10g·bw，还需在上午11:00灌胃相应的面筋蛋白或改性面筋蛋白，灌胃体积为200μL/10g·bw，面筋蛋白或改性面筋蛋白用量0.5～2.0g/kg·bw。对照组给予等体积生理盐水灌胃。分别在不同时间点随机挑选6只小鼠处死。
(4)指标测定：致伤后每两天给小鼠伤口拍照，采用Image-Pro Plus Version6.0图像分析软件计算小鼠的伤口面积，直至伤口愈合。采用愈合率表征伤口愈合程度，其为原始伤口面积减去未愈合面积再除以原始伤口面积比例。愈合率超过95％可认为伤口完全愈合。
优选地，改性面筋蛋白按1.0g/kg·bw比例饲喂小鼠后，经愈合率测定发现，改性面筋蛋白饲喂组小鼠伤口愈合率显著高于面筋蛋白组和对照组，有效缩短了伤口愈合时间。
本发明的机理是：本发明通过将米糠添加到小麦面粉面团中，制备得到了营养特性改善的改性面筋蛋白，其必需氨基酸和支链氨基酸含量显著高于未改性面筋蛋白，游离酚、结合酚和总酚含量以及抗氧化活性得到明显提升。将改性面筋蛋白用于饲喂创伤小鼠后，其能够显著促进伤口愈合效率，缩短伤口愈合时间。因此，改性面筋蛋白可应用于临床领域。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明首次提供了一种使用米糠制备营养增强型改性面筋蛋白的方法。该改性面筋蛋白具有制作方法简单，成本低廉，易于放大，适合工业化应用等特点。
(2)本发明提供了一种营养增强型改性面筋蛋白促进小鼠伤口愈合的应用方法。改性面筋蛋白其必需氨基酸含量、支链氨基酸含量、酚含量以及抗氧化活性显著高于面筋蛋白，能够有效促进创伤小鼠伤口愈合速率，缩短伤口恢复时间，可应用于临床领域。
附图说明
图1是实施例1中的面筋蛋白和改性面筋蛋白DPPH抗氧化活性比较，其中，10％米糠添加组是指添加10％面粉基米糠制备得到的改性面筋蛋白组。
图2是实施例2中的面筋蛋白和改性面筋蛋白DPPH抗氧化活性比较，其中，25％米糠添加组是指添加25％面粉基米糠制备得到的改性面筋蛋白组。
图3是实施例3中的面筋蛋白和改性面筋蛋白微观形貌比较。
图4是面筋蛋白和改性面筋蛋白对小鼠伤口愈合影响。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。本发明的实施例中使用的糙米、面粉购于粮食市场；雄性昆明种小白鼠购于南方医科大学实验动物中心；基础饲料购于广东省医学实验动物中心，型号维持鼠料-1001。
实施例1改性面筋蛋白的制备及其特性
利用米糠制备营养增强型改性面筋蛋白的方法，包括如下具体步骤：
(1)将新鲜糙米进行研磨，制备得到米糠，米糠粒度在20目；
(2)称量小麦面粉100重量份，蒸馏水40重量份，米糠10重量份；
(3)将米糠和小麦面粉混合均匀后，加入蒸馏水，使用搅拌机以100r/min的速度搅拌，搅拌10min后得到面团；
(4)将面团加入到水中洗出面筋蛋白水合物，面团与水的质量比为1：50，使用50目滤网过滤收集改性面筋蛋白水合物；
(5)将改性面筋蛋白水合物富集后置于-20℃冷冻处理，随后置于冷冻干燥机中冻干，即得到干燥的营养增强型改性面筋蛋白。
其中，以不添加米糠(即小麦面粉100重量份，蒸馏水40重量份)作为对照组，其余步骤相同，获得面筋蛋白。
对所述改性面筋蛋白进行氨基酸分析，结果如表1所示，发现改性面筋蛋白必需氨基酸和支链氨基酸相对含量较对照组面筋蛋白分别提高了29％和40％，也即改性面筋蛋白的营养特性得到了提升。
此外，对所述改性面筋蛋白进行面筋蛋白含量和酚类物质含量测定，结果如表2所示，发现同等条件下，添加米糠制备出来的改性面筋蛋白含量高于未添加组，蛋白质含量增加了19％。同时，改性面筋蛋白中游离酚、结合酚以及总酚含量明显高于对照组，总酚含量提高了1.4倍。DPPH抗氧化活性测定结果也表明添加米糠后的改性面筋蛋白其具有更强的抗氧化活性(图1)。因此，这些结果表明，改性面筋蛋白的功能特性得到了提升。
表1面筋蛋白和改性面筋蛋白(10％面粉基米糠添加)氨基酸分析
Figure BDA0002598584340000051
表2面筋蛋白和改性面筋蛋白含量及酚含量
Figure BDA0002598584340000061
注：同一列不同字母表示差异显著(P＜0.05)。
实施例2改性面筋蛋白的制备及其特性
利用米糠制备营养增强型改性面筋蛋白的方法，包括如下具体步骤：
(1)将新鲜糙米进行研磨，制备得到米糠，米糠粒度在100目；
(2)称量小麦面粉100重量份，蒸馏水55重量份，米糠25重量份；
(3)将米糠和小麦面粉混合均匀后，加入蒸馏水，使用搅拌机以150r/min的速度搅拌，搅拌18min后得到面团；
(4)将面团加入到水中洗出面筋蛋白水合物，面团与水的质量比为1：100，使用100目滤网过滤收集改性面筋蛋白水合物；
(5)将改性面筋蛋白水合物富集后置于-20℃冷冻处理，随后置于冷冻干燥机中冻干，即得到干燥的营养增强型改性面筋蛋白。
其中，以不添加米糠(即小麦面粉100重量份，蒸馏水55重量份)作为对照组，其余步骤相同，获得面筋蛋白。
对所述改性面筋蛋白进行氨基酸分析，结果如表3所示，发现改性面筋蛋白必需氨基酸(EAA)和支链氨基酸(BCAA)相对含量较面筋蛋白组分别提高了36.5％和43.6％，相比于10％面粉基米糠添加组，25％面粉基米糠添加组必需氨基酸含量和支链氨基酸含量提高更多，也即增加米糠添加量进一步提高了改性面筋蛋白的营养特性。
此外，对所述改性面筋蛋白进行面筋蛋白含量和酚类物质含量测定，结果如表4所示，发现同等条件下，添加米糠制备出来的改性面筋蛋白含量高于未添加组，蛋白质含量增加了22％。同时，改性面筋蛋白中游离酚、结合酚以及总酚含量明显高于对照组，总酚含量提高了3.4倍。DPPH抗氧化活性测定结果也表明添加米糠后的改性面筋蛋白其具有更强的抗氧化活性(图2)，对比图1可得，米糠添加量增加后DPPH抗氧化活性明显得到进一步提升。因此，这些结果表明，改性面筋蛋白的功能特性得到了进一步提升。
表3面筋蛋白和改性面筋蛋白(25％面粉基米糠添加)氨基酸分析
Figure BDA0002598584340000071
表4面筋蛋白和改性面筋蛋白含量及酚含量
Figure BDA0002598584340000072
注：同一列不同字母表示差异显著(P＜0.05)。
实施例3改性面筋蛋白的制备及其特性
利用米糠制备营养增强型改性面筋蛋白的方法，包括如下具体步骤：
(1)将新鲜糙米进行研磨，制备得到米糠，米糠粒度约200目；
(2)称量小麦面粉100重量份，蒸馏水70重量份，米糠50重量份；
(3)将米糠和小麦面粉混合均匀后，加入蒸馏水，使用搅拌机以250r/min的速度搅拌，搅拌25min后得到面团；
(4)将面团加入到水中洗出面筋蛋白水合物，面团与水的质量比为1：200，使用150目滤网过滤收集改性面筋蛋白水合物；
(5)将改性面筋蛋白水合物富集后置于-20℃冷冻处理，随后置于冷冻干燥机中冻干，即得到干燥的营养增强型改性面筋蛋白。
其中，以不添加米糠(即小麦面粉100重量份，蒸馏水70重量份)作为对照组，其余步骤相同，获得面筋蛋白。
对面筋蛋白改性前后的微观形貌进行了观察，结果如图3所示，由图可见，对照组面筋蛋白呈现典型的面筋网络结构，由多孔网状结构构成；而改性面筋蛋白未见该网状结构，其表面附着的大量蛋白将面筋网络覆盖，这些蛋白可能主要来源于米糠。
实施例4改性面筋蛋白促进创伤小鼠伤口愈合研究
利用改性面筋蛋白促进创伤小鼠伤口愈合的具体步骤如下：
(1)小鼠筛选：从南方医科大学实验动物中心购买雄性昆明种小白鼠，体重18g，SPF级，置于环境温度21℃，湿度RH50％的环境中喂养一周后用于试验，使用无菌基础饲料饲养。
(2)创伤小鼠建模：小鼠经乙醚麻醉，背部剪毛，用剃毛刀将背侧毛剃干净，70％乙醇清洗皮肤消毒。在脊柱左右两侧相同位置各做一个稍大于直径1cm的圆形记号，无菌条件下用直径1cm的皮肤活检打孔器在圆形记号内制造一个全层皮肤伤口。造模后伤口暴露，单笼饲养。将致伤当天记为第0天。
(3)试验分组：54只SPF级18g雄性昆明种小白鼠，适应性喂养1周后随机分为3组，每组18只，包括对照组(Control)、面筋蛋白组、改性面筋蛋白组。每日除了饲喂各组小鼠2g基础饲料/10g·bw，还需在上午11:00灌胃相应的面筋蛋白或改性面筋蛋白，灌胃体积为200μL/10g·bw，面筋蛋白或10％面粉基米糠添加制备的改性面筋蛋白用量0.5g/kg·bw。对照组给予等体积生理盐水灌胃。分别在第0、14天拉颈处死小鼠，每个时间点各组随机挑选6只小鼠被处死。
(4)指标测定：致伤后每两天给小鼠伤口拍照，采用Image-Pro Plus Version6.0图像分析软件计算小鼠的伤口面积，直至伤口愈合。
不同组小鼠第0天和14天后小鼠创口照如图4所示，由图可见，相比于对照组小鼠，饲喂面筋蛋白和改性面筋蛋白组小鼠其伤口创面面积较小，说明面筋蛋白和改性面筋蛋白有助于促进其伤口愈合。进一步比较面筋蛋白组和改性面筋蛋白组结果可得，改性面筋蛋白组小鼠伤口创面面积较面筋蛋白组更小，说明改性面筋蛋白促进小鼠伤口愈合效率要优于面筋蛋白组。
实施例5改性面筋蛋白促进创伤小鼠伤口愈合研究
利用改性面筋蛋白促进创伤小鼠伤口愈合的具体步骤如下：
(1)小鼠筛选：从南方医科大学实验动物中心购买雄性昆明种小白鼠，体重22g，SPF级，置于环境温度24℃，湿度RH60％的环境中喂养一周后用于试验，使用无菌基础饲料饲养。
(2)创伤小鼠建模：小鼠经乙醚麻醉，背部剪毛，用剃毛刀将背侧毛剃干净，70％乙醇清洗皮肤消毒。在脊柱左右两侧相同位置各做一个稍大于直径1cm的圆形记号，无菌条件下用直径1cm的皮肤活检打孔器在圆形记号内制造一个全层皮肤伤口。造模后伤口暴露，单笼饲养。将致伤当天记为第0天。
(3)试验分组：54只SPF级22g雄性昆明种小白鼠，适应性喂养1周后随机分为3组，每组18只，包括对照组(Control)、面筋蛋白组、改性面筋蛋白组。每日除了饲喂各组小鼠2g基础饲料/10g·bw，还需在上午11:00灌胃相应的面筋蛋白或改性面筋蛋白，灌胃体积为200μL/10g·bw，面筋蛋白或25％面粉基米糠添加制备的改性面筋蛋白用量1.0g/kg·bw。对照组给予等体积生理盐水灌胃。分别在第2、5、9、14天拉颈处死小鼠，每个时间点各组随机挑选6只小鼠被处死。
(4)指标测定：采用愈合率表征伤口愈合程度，其计算方法为原始伤口面积减去未愈合面积再除以原始伤口面积比例。
不同组小鼠伤口愈合率随时间变化如表5所示，由表可得，相比于对照组和面筋蛋白组，从第五天后，改性面筋蛋白组伤口愈合率显著(P＜0.05)高于另外两组，第14天时，只有改性面筋蛋白组小鼠伤口愈合率超过了95％，即达到了伤口愈合的标准。这一结果表明，饲喂改性面筋蛋白能够明显促进小鼠伤口愈合，其效率高于未改性面筋蛋白。
表5面筋蛋白和改性面筋蛋白对伤口愈合率影响
Figure BDA0002598584340000101
注：同一列不同小写字母表示差异显著(P＜0.05)；同一行不同大写字母表示差异显著(P＜0.05)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.米糠在提高面筋蛋白营养和功能特性中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：为以下的至少一种：
米糠在提高面筋蛋白中的必需氨基酸和支链氨基酸含量的应用；
米糠在提高面筋蛋白中的游离酚、结合酚和总酚含量的应用；
米糠在提高面筋蛋白抗氧化活性中的应用。
3.一种营养增强型改性面筋蛋白的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将米糠添加到小麦面粉后，加水揉混成面团，通过蒸馏水清洗、过滤制备得到改性面筋蛋白水合物，然后通过冷冻干燥处理后得到营养增强型改性面筋蛋白。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
所述的米糠的添加水平为面粉基的10～50％w/w；
所述的米糠的粒度在20～200目。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
(1)将新鲜糙米进行研磨，制备得到米糠，米糠粒度在20～200目；
(2)称量小麦面粉100重量份，蒸馏水40～70重量份，米糠10～50重量份；
(3)将米糠和小麦面粉混合均匀后，加入蒸馏水，使用搅拌机以100～250r/min的速度搅拌，搅拌10～25min后得到面团；
(4)将面团加入到水中洗出面筋蛋白水合物，面团与水的质量比为1：50～1：200，使用50～150目滤网过滤收集改性面筋蛋白水合物；
(5)将改性面筋蛋白水合物富集后冷冻处理，随后冻干，即得到干燥的营养增强型改性面筋蛋白。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
步骤(5)中所述的冷冻处理为置于-20℃冷冻处理。
7.一种营养增强型改性面筋蛋白，其特征在于通过权利要求1～6任一项所述的制备方法制备得到。
8.权利要求7所述的营养增强型改性面筋蛋白在制备促进伤口愈合产品中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：
所述的营养增强型改性面筋蛋白在制备促进创伤小鼠伤口愈合产品中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：
营养增强型改性面筋蛋白按0.5～2.0g/kg·bw比例饲喂小鼠。
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