TG酶诱导下花生蛋白在高水分挤压过程中纤维结构形成机制

基本信息
批准号:31901608
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:张金闯
学科分类:
依托单位:中国农业科学院原子能利用研究所
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
蛋白质纤维结构多尺度方法加工特性相行为
结项摘要

During the high-moisture extrusion process, the protein was unfolded, associated, aggregated, and cross-linked, thus forming the meat-like fibrous structure like the animal meat. At present, the fibrous structure of the high-moisture extruded texturized peanut protein can’t be comparable with the rich fibrous structure offered by real animal meat products. In this project, the original conformation of peanut protein was changed by TG enzyme induction method, and the peanut protein with different aggregation degree was extruded under high moisture condition. The extrusion operation was intentionally shut down after reaching steady state (dead-stop). Then, the barrel should be cooled and opened immediately. Samples along the extruder are collected for further analysis. The relationship between the fibrous structure properties of the high-moisture extruded texturized peanut protein and the protein aggregation degree will be analyzed; the six representative extrusion zones will be observed from a multi-scale method from 2D and 3D perspectives; the changes in protein conformation such as protein-protein interactions, in the molecular weight distribution, and in the secondary structure during the high-moisture extrusion process will be examined; the phase behavior of peanut protein including thermal transition properties, thermal decomposition properties, and rheological properties will be revealed; and the mathematical model for the stepwise variation of peanut protein conformation will be built by layered augmented principal component analysis. Above all, the mechanism of the process for forming a fibrous structure of peanut protein with different aggregation degree can be clarified according to the conclusions of this project. Moreover, the study will also identify the key extrusion zones and protein critical structures (domains), which can significantly impact on the fibrous structure. This project will be helpful for controlling the high-moisture extrusion process and improving the fibrous structure quality. It will also provide the scientific basis for developing peanut protein-based meat analogues and uncovering the high-moisture extrusion process systematically, which has been as a “black box”.

花生蛋白高水分挤压过程的本质是蛋白分子的聚集过程,从而形成具有类似动物肉的纤维结构。目前制备的高水分花生拉丝蛋白的纤维结构与动物肉纤维结构仍有差距,无法满足消费者的需求。本项目拟通过TG酶诱导的方式,改变花生蛋白原始构象,对不同聚集程度的花生蛋白在高水分条件下挤压,分析花生蛋白原始构象对纤维结构形成的影响作用;采用“突然停机”方法,取得六个挤压区段中的花生蛋白样品,阐明基于挤压过程相行为变化的高水分花生拉丝纤维结构品质提升机制;揭示不同聚集程度花生蛋白在高水分挤压过程中分子构象多尺度变化机理;建立高水分挤压过程中花生蛋白构象梯次变化与纤维结构形成的关联机制;最终明确高水分挤压过程中促进纤维结构形成的关键挤压区段及蛋白关键结构(域)。研究有助于有效控制和改善高水分花生拉丝蛋白纤维结构的形成过程,为模拟肉产品研发提供科学依据,也为揭开挤压过程“黑箱”效应奠定理论基础。

项目摘要

花生蛋白高水分挤压过程的本质是蛋白分子的聚集过程,从而形成具有类似动物肉的纤维结构。目前制备的高水分花生拉丝蛋白的纤维结构与动物肉纤维结构仍有差距,无法满足消费者的需求。本项目以低温脱脂花生蛋白粉为原料,经过TG酶诱导和高水分挤压,采用“突然停机”的方法,研究了TG酶诱导花生蛋白高水分挤压过程中构象变化与纤维结构形成机制,结果表明,在高水分挤压过程中,TG酶促进了蛋白分子交联,增强了蛋白-脂质相互作用,而蛋白与水的结合能力变差。进一步揭示了蛋白质纤维化网络结构关键结构域的形成机理,明确蛋白质分子在模口区伸展,在模口区和成型区的连接部分,蛋白质类似石墨的“分层叠变”现象是纤维结构形成的关键。将高水分挤压过程中的数据分为设备操作参数即原料和工艺参数、系统响应参数、结构梯次变化参数和产品品质参数四大类,共搜集到花生蛋白高水分挤压过程数据75套(8000余条),构建了高水分花生拉丝蛋白品质形成过程数学模型,为高水分挤压技术可视化平台建设奠定基础,对植物蛋白高水分纤维结构形成机理及酶法改性调控机制进行了深刻解析。与本项目相关研究结果在中科院1区期刊Food Hydrocolloid(IF=11.504)、Food Chemistry(IF=9.231)上高质量SCI论文4篇,在JCR Q1期刊Foods(IF=5.561)、Journal of Integrative Agriculture(IF=4.384)发表SCI文章2篇,另发表EI收录论文2篇(中国食品学报);申请发明专利6件,授权发明专利2项(含国际专利1项)、实用新型专利3件;获得软件著作权1项;参加国际会议交流4次并做报告,分别与美国塔夫茨大学David Kaplan终身荣誉教授、荷兰瓦赫宁根大学Atze Jan van der Goot教授和澳大利亚皇家墨尔本大学Charles Brennan教授等领域内知名专家开展了线上学术交流活动,联合发表学术论文2篇,培养硕、博士研究生各1名,高标准完成了项目任务和考核指标。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
2

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
3

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
4

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020
5

气载放射性碘采样测量方法研究进展

气载放射性碘采样测量方法研究进展

DOI:
发表时间:2020

张金闯的其他基金

相似国自然基金

1

基于挤压能量调控的高水分挤压花生蛋白纤维化机制

批准号:31801487
批准年份:2018
负责人:刘丽
学科分类:C2002
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

高水分挤压过程中蛋白质形成纤维状结构机理研究

批准号:31101389
批准年份:2011
负责人:陈锋亮
学科分类:C2002
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
3

TG酶调控多糖修饰乳清蛋白成膜性能作用机制研究

批准号:31501513
批准年份:2015
负责人:姜淑娟
学科分类:C2006
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

环境因素诱导下高分子无定形液体在Tg以上的松弛转变行为

批准号:50873070
批准年份:2008
负责人:黄光速
学科分类:E0302
资助金额:36.00
项目类别:面上项目