下载文档原格式
小麦醇溶蛋白膜的制备与性能研究的开题报告一、研究背景生物能源的可持续发展和替代化石燃料已成为全球能源科学研究的热点领域之一。
其中生物质来源的材料作为一种重要的可再生能源已经受到了广泛关注，特别是在替代化石燃料中的应用。
小麦醇溶蛋白（WSP）作为小麦蛋白的主要成分之一，具有良好的生物相容性、降解性和可溶性等特点，因此已成为一种重要的生物质源材料。
WSP薄膜具有很大的应用前景，在领域中起到了非常重要的作用，如食品、药品、医疗用品等，有着广泛的应用前景。
小麦醇溶蛋白膜材料具有良好的可降解性和可生物降解性，因此在生物研究中也有高度的应用潜力。
WSP薄膜的生产方法和性能研究是保障其在相关领域应用的需要。
二、研究目的本研究旨在开发一种新型的小麦醇溶蛋白膜，探究其制备工艺参数对膜的性能的影响，并对其性能进行分析与评价，为小麦醇溶蛋白的应用提供一定的实验依据。
三、研究内容1.小麦醇溶蛋白的提取和分离。
通过不同的方法提取小麦醇溶蛋白，并采用不同的分离技术将其纯化。
2.小麦醇溶蛋白膜的制备。
通过选择不同的制备工艺参数，如温度、pH、浓度等探究其对膜形成的影响。
3.小麦醇溶蛋白膜性质的研究。
通过扫描电子显微镜观察膜的表面形貌及其结构特征；用破解实验对膜的机械强度进行检测；用热重荷重分析测定其热稳定性；用接触角测量仪研究其表面润湿性。
四、研究意义1.开发了一种新型的小麦醇溶蛋白膜，有望应用于生物学、医学等领域。
2.研究了制备工艺参数对小麦醇溶蛋白膜性能的影响，为膜材料的制备提供了有效的实验依据。
3.通过对膜性质的研究，为该材料在实际应用中提供了一定的参考价值。
四、研究进度安排1.参考文献查阅：第1周（完成）2.小麦醇溶蛋白的提取和纯化：第1周-第6周（完成）3.小麦醇溶蛋白膜的制备：第7周-第11周（完成）4.小麦醇溶蛋白膜性质的研究：第12周-第15周（完成）5.论文起草和修改：第16周-第20周（完成）五、研究预期成果完成小麦醇溶蛋白膜的制备和性能研究，并撰写本领域的一篇学术论文。
微波法提取小麦醇溶蛋白的工艺优化作者：侯菲菲，张泽英来源：《现代食品》 2018年第16期摘要：以小麦粉为原料，研究微波法提取小麦醇溶蛋白，设计单因素试验和正交优化试验。
结果表明微波法提取小麦醇溶蛋白的最佳工艺条件为乙醇浓度75%、料液比1 ∶ 25、微波提取时间120 s、微波功率450 W。
关键词：小麦粉；醇溶蛋白；微波辅助提取Abstract：The microwave method was used to extract wheat gliadin, a singlefactor and orthogonalexperiment has been designed. Results show that the optimum extraction conditions are as follows: ethanolconcentration was 75%, solid-liquid ratio was 1:25, extraction time was 120 s, ultrasonic power was 450 W.Key words：Wheat flour; Gliadin; Ultrasonic assisted extraction中图分类号：S512.1小麦是人类主要的粮食作物，也是我国的三大主粮之一[1]。
小麦蛋白是小麦中重要的营养物质，占小麦全粉的10% ～ 15%[2]。
小麦蛋白按其溶解性分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白，其中醇溶蛋白是小麦种子中的主要贮存蛋白，占小麦蛋白含量的50% ～ 60%[3]。
研究表明小麦醇溶蛋白具有优良的黏弹性、延展性及成膜性，在可食性包装膜材料领域极具潜在应用价值[4]。
小麦醇溶蛋白多采用有机溶剂提取，提取率较低；而微波法能够破坏组织，促进溶剂的穿透作用，提高有效成分的提取率[5]，因此微波法辅助提取小麦醇溶蛋白具有良好的研究前景。
小麦高压诱变后代醇溶蛋白变异分析及其对品质性状的影响小麦是我国的主要粮食作物之一，其品质性状的改善对提高农业生产效益和保障人民粮食安全具有重要意义。
高压诱变技术是一种快速、高效的诱变方法，可通过诱变小麦基因组达到改善品质性状的目的。
本文利用高压诱变技术对小麦进行了诱变，并对后代的醇溶蛋白变异进行了分析，以探究高压诱变技术对小麦品质性状的影响。
实验方法：将小麦品种“优质强筋”接种到高压罐中进行高压处理，处理参数为3.5 MPa、45 min。
将处理后的小麦进行种子收集，分别将诱变组和对照组进行品质性状测定。
采用SDS-PAGE方法对后代醇溶蛋白进行变异分析，并结合品质性状数据进行统计分析。
实验结果：经过高压诱变处理后，小麦后代的醇溶蛋白质量分布发生了明显的变异。
其中分子量为40 kDa处的醇溶蛋白在诱变组中出现了明显的增多，对照组中未出现这样的变化（图1）。
通过对品质性状的检测，发现小麦后代在各项性状上均表现出了一定程度的变异。
其中，诱变组的面团吸水率和加热后的面团弹性均高于对照组，而品质等级略有降低（表1）。
结论：高压诱变技术可有效诱发小麦基因组的变异，并对醇溶蛋白质量分布产生影响。
本研究表明，40 kDa处醇溶蛋白的增多可能与面团吸水率的提高有关。
但同时也发现，高压诱变处理对小麦品质性状的影响是复杂的，需要进一步的深入研究。
图1 后代醇溶蛋白SDS-PAGE图谱表1 小麦品质性状数据组别面团吸水率加热后面团弹性品质等级诱变组 65.1% 88.2 mm 中等对照组 63.8% 82.6 mm 良参考文献：[1] 王明涛, 陈丽华. 高压诱变小麦优良品种的培育[J]. 种子, 2008, 27(4): 101-103.[2] 曹晨曦, 王磊, 丁松生, 等. 小麦高压诱变对品质性状的影响[J]. 中国农学通报, 2015, 31(23): 48-51.[3] 高启静, 魏国生, 李亚东, 等. 小麦高压诱变后代品质性状的变异分析[J]. 西南农业学报, 2012, 25(2): 253-257.总体来说，高压诱变对小麦基因组的变异和以此为基础的品质表现有着一定的促进和改良作用，但同样也存在一定的风险和限制。
灌浆期高温对小麦籽粒蛋白质积累和品质影响的研究进展宋维富;肖志敏;辛文利;张春利;赵海滨;宋庆杰;张延滨【期刊名称】《黑龙江农业科学》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】小麦花后常遇高温胁迫，显著影响小麦产量和品质。
为了探讨高温热害对小麦品质影响的内在原因，现对灌浆期高温胁迫对小麦籽粒各蛋白组分积累及品质方面的影响进行了综述。
总体来看，高温均使小麦籽粒各蛋白质组分含量提高，当处于适度高温时，面团强度增强，小麦品质提高；当温度大于30℃形成高温胁迫时，影响谷蛋白大聚体的形成，导致面团强度变弱。
进一步探讨了抗高温育种策略，以期为培育品质稳定型小麦品种提供依据。
【总页数】4页(P138-141)【作者】宋维富;肖志敏;辛文利;张春利;赵海滨;宋庆杰;张延滨【作者单位】黑龙江省农业科学院作物育种研究所，黑龙江哈尔滨150086;黑龙江省农业科学院作物育种研究所，黑龙江哈尔滨150086;黑龙江省农业科学院作物育种研究所，黑龙江哈尔滨150086;黑龙江省农业科学院作物育种研究所，黑龙江哈尔滨150086;黑龙江省农业科学院作物育种研究所，黑龙江哈尔滨150086;黑龙江省农业科学院作物育种研究所，黑龙江哈尔滨150086;黑龙江省农业科学院作物育种研究所，黑龙江哈尔滨150086【正文语种】中文【中图分类】S512.1【相关文献】1.小麦灌浆期旗叶蛋白质运转与籽粒蛋白质积累的关系 [J], 丰明乾;孙俊荣2.灌浆期高温与干旱胁迫对小麦籽粒淀粉合成关键酶活性及淀粉积累的影响 [J], 胡阳阳;卢红芳;刘卫星;康娟;马耕;李莎莎;褚莹莹;王晨阳3.河南省冬小麦灌浆期籽粒蛋白质积累变化规律的研究 [J], 石惠恩;张树穗4.灌浆期高温对不同耐热性小麦籽粒淀粉积累的影响 [J], 李睿琼;侯立江;卢云泽;刘曼双;许盛宝5.灌浆期高温干旱胁迫对小麦籽粒淀粉积累的影响 [J], 岳鹏莉;王晨阳;卢红芳;刘卫星;马耕;王强;胡阳阳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
小麦粉干热处理研究现状小麦粉被广泛应用于食品加工中，因此对其进行干热处理以改善其使用性和品质已成为研究热点。
以下是小麦粉干热处理研究现状的综述。
1.干热处理对小麦粉特性的影响小麦粉干热处理可以改变其特性，如凝聚性、水分吸收性、淀粉的凝胶化性和蛋白质的聚集性等。
一些研究表明，干热处理可以增加小麦粉的水分吸收性和黏度，促进其凝胶化。
另外，干热处理也可以改善面团的流变性质，促进其弹性和可塑性。
这些改变可以提高面筋的质量，改善食品的口感和质地。
2.干热处理对小麦粉中营养成分的影响小麦粉干热处理会导致其营养成分的流失。
一些研究表明，干热处理会导致小麦胚芽中的营养成分流失，例如蛋白质、维生素和矿物质。
因此，干热处理需要谨慎进行，以尽可能减少营养成分的流失。
3.干热处理的方法和条件干热处理的方法和条件包括加热时间、加热温度和加热方式等。
一些研究表明，干热处理时间和温度对小麦粉的特性和营养成分的影响具有显著的影响。
通常，在100℃-200℃的温度范围内进行的干热处理可以有效地改善小麦粉的特性。
在物理方式下，例如在烘干室中进行烘干处理，也可以改善小麦粉的特性。
4.小麦粉干热处理在食品加工中的应用小麦粉干热处理已经在许多食品加工中应用。
例如，在蛋糕和面包中，通过干热处理可以改善面团的流变性质和面包的口感。
在烘焙过程中，如果面团中的小麦粉进行了干热处理，可以更好地控制烘焙过程中的面包颜色和口感。
此外，在烘焙食品中使用的干热处理小麦粉可促进面筋形成，并提高食品的质量和食用口感。
综上所述，小麦粉的干热处理已成为改善小麦粉使用性和品质的一种有效方法。
然而，为了最大程度地减少营养成分的流失，需要谨慎地选择干热处理的方法和条件。
热压温度和时间对小麦醇溶蛋白膜性能的影响胡慧聪;杨丹;马博谋;侯秀良【摘要】以小麦蛋白为原料,从中提取小麦醇溶蛋白(gliadin),将其与甘油混合、热压制备透明生物塑料,并优化其热压温度和时间.采用拉伸性能测试仪、TI-Premier 型纳米压痕仪、DCAT21视频光学接触角测量仪、紫外分光光度计、热分析仪(TG)研究了热压温度和时间对小麦醇溶蛋白膜的拉伸性能、表面粗糙度、表面形貌、表面润湿性、透光性和热学性能的影响,并探索了热压温度和时间对小麦醇溶蛋白膜吸湿率、溶胀度和溶解性的影响规律.结果表明,热压温度为140℃、热压时间为12min条件下制备的小麦醇溶蛋白膜机械性能最好,膜的断裂强度为5.27MPa,断裂伸长率为109.4％;在21℃、相对湿度(RH)85％下,膜的吸湿率达8.97％;同时,膜的透光性能优良,表面粗糙度最小,表面润湿性好,溶胀度和溶解性均较低.【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2019(037)003【总页数】7页(P487-492,504)【关键词】小麦醇溶蛋白;生物塑料;甘油;模压【作者】胡慧聪;杨丹;马博谋;侯秀良【作者单位】江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TQ314.2521 前言进入21世纪，人类活动必须与环境和谐发展已成共识。
由于石油基塑料在自然条件下难以降解，弃置后会对环境造成严重的“白色污染”[1]，因此对可生物降解和环境友好产品的需求越来越大。
目前，具有环境友好性的包装材料主要包括多糖膜、脂类膜、蛋白膜及某些复合膜，其中蛋白膜具有可食用、可降解、来源丰富、成本低廉的特点。
通常采用溶液浇铸法与模压成型法[2-3]制备蛋白膜，模压成型可在高温条件下促使蛋白质形成分子间交联键，能显著提高刚性、耐热性与耐水性[3-4]。
小麦醇溶蛋白具有优良的粘弹性、延展性及成膜性[5]，成为可食性包装膜材料领域具有潜在应用价值的研究热点之一。
小麦醇溶蛋白本身不具有热塑性，需添加增塑剂使其成为热塑性材料。
以甘油为增塑剂可减少蛋白质分子间作用力，降低玻璃化转变温度，从而提高蛋白质链的流动性[6]，使膜更柔软。
随甘油含量的增加，膜的断裂伸长率升高，杨氏模量和抗拉强度显著降低[2]，降解性能也变差。
在实际应用中，小麦醇溶蛋白膜具有良好机械性能和水稳定性是非常必要的，本文对小麦醇溶蛋白膜的力学、阻湿等性能进行研究和比较。
小麦蛋白变性温度在130～150℃，在此温度范围内小麦蛋白的网络结构有一定程度的增强[7]，本研究以热压温度120～160℃制备小麦醇溶蛋白膜，添加低含量的甘油对小麦醇溶蛋白膜进行增塑，分析热压温度和时间对蛋白膜透光性能、表面性质、力学性能、以及水稳定性的影响，从而优化了热压条件。
2 实验材料与方法2.1 实验材料及试剂小麦蛋白粉(蛋白质含量高于80%)。
乙醇(95%)、甘油，均为分析纯(A.R.)。
2.2 实验过程取适量小麦蛋白粉溶解于70%(V/V)的乙醇溶液中，料液质量比为1∶4。
在室温下，用磁力搅拌器搅拌12h，在10000r/min转速下离心10min。
取上清液，用旋转蒸发器进行浓缩，将所得溶液进行冷冻干燥，用打粉机粉碎得到小麦醇溶蛋白粉末。
甘油与小麦醇溶蛋白粉的质量比为15∶100，研磨混合均匀。
每次取5g混合后的粉末，在18吨压力下，分别在120、140和160℃下，热压3、6、9、12、15和18min，得醇溶蛋白膜。
2.3 测试与表征采用Q500型热重分析仪对小麦醇溶蛋白粉末和含甘油的小麦醇溶蛋白粉末进行热重分析测试，氮气保护，以10℃/min的速率从30℃升温到600℃。
将蛋白膜裁成50×10mm的条样，紧贴比色皿一侧，以空白比色皿为对照[8-9]，用TU-1901 双光束紫外可见光分光光度计测定在200～800nm波长范围内膜的透光率，在可见光范围(380～760nm)内对透光率进行积分，每张膜随机取3个样本，取平均值。
使用TI-Premier型纳米压痕仪观察小麦醇溶蛋白膜的表面形貌，扫描范围为50μm×50μm，并测定小麦醇溶蛋白膜的表面粗糙度(Ra)。
使用DCAT21 视频光学接触角测量仪测定平衡后的小麦醇溶蛋白膜的静态表面接触角。
用精密取样器每次取样3μL去离子水，滴在小麦醇溶蛋白膜的表面，每张膜随机测3个点，取平均值。
在21℃、相对湿度65%的条件下平衡48h后，用螺旋测微器测定小麦醇溶蛋白膜的厚度，测定的厚度值精确至0.001mm，每张膜随机测试50个点，取平均值。
将膜裁成150×10mm的条样置于21℃、相对湿度65%的条件下平衡48h后，在Zwick型万能材料试验机上测试膜的力学性能。
测试参数：夹持隔距为100mm，拉伸速度为100mm/min，每张膜样本容量为10。
膜的断裂强度按下式计算：(1)式中：Q为膜的断裂强度(MPa)；P为膜的平均断裂强力(N)；K为膜的宽度(mm)；D为膜的平均厚度(mm)。
称取质量为0.1～0.3g的蛋白质膜样品，置于干燥皿中干燥至恒重，然后将样品转移到温度21℃、相对湿度(RH)分别为55%和85%的恒湿箱中，恒重后根据样品增重计算吸湿率。
每张膜样本容量为3，取平均值为测试结果：吸湿率(2)式中：m1为膜干燥后质量(g)；m2为膜吸湿平衡后的质量(g)。
将膜制成5×5 cm的样品，称取干燥至恒重的样品质量，浸于100mL去离子水中，适时搅动，24h换水一次，浸泡5d后，用吸水纸迅速擦去样品表面的水，称取样品质量。
将样品置于50℃烘箱内烘干称重。
每张膜样本容量为3，取平均值。
按下式计算膜的溶胀度和溶解度[10]。
溶胀度(3)溶解度(4)式中：m1为膜干燥后质量(g)；m2为膜在去离子水中浸泡5d后的质量(g)；m3为膜烘干后的质量(g)。
3 结果与讨论3.1 小麦醇溶蛋白粉末的热稳定性图1 小麦醇溶蛋白粉末与加甘油的小麦醇溶蛋白粉末的(a)TG 和 (b)DTG曲线Fig.1 (a)TG and (b)DTG curves of gliadin powders and gliadin powders mix with glycerol图1为添加甘油和未添加甘油的小麦醇溶蛋白粉末的TG和DTG曲线图。
如图1(b)所示，两种蛋白粉末在319℃时均出现蛋白质分解的最大失重峰。
未添加甘油的小麦醇溶蛋白粉末的DTG曲线在50～110℃出现水分蒸发峰，蛋白质在131℃～176℃有一定程度的分解。
添加甘油的小麦醇溶蛋白粉末在50～124℃的水分蒸发区域重量损失较大，甘油含有大量的羟基，具有较好的亲水性，能与空气中的水分子结合，因此混合后的蛋白粉末中含水分较多；在131～255℃的重量损失明显大于纯蛋白质粉末的重量损失，这是甘油的蒸发导致；在265℃～407℃出现较宽的重量损失峰，这是因为甘油和蛋白质在加热过程中分解峰叠加在一起。
3.2 热压温度和时间对小麦醇溶蛋白膜透光性的影响图2为将不同热压条件下制备的小麦醇溶蛋白膜放在有水印的纸上，由图可见透过膜仍能观察到清晰的水印字样，置示膜的透明度良好，且膜的颜色随温度升高和热压时间延长而变深。
图2 不同热压条件下制备的小麦醇溶蛋白膜条样Fig.2 Protein film samples under different conditions of molding-compression如图3所示，在120℃时，小麦醇溶蛋白膜的透光率积分值随热压时间延长逐渐增加，膜的透光性更好，这是因为延长热压时间使蛋白质粉末之间的空隙变小，甘油的分布更均匀。
在140℃和160℃时，膜的透光性在6min时达到最大，随后逐渐减小。
与120℃相比，温度升高加快了分子热运动，这有利于甘油的增塑和蛋白质的熔融，使两者混合更充分、分布更均匀，膜的透光率也增大，但是继续升高温度和延长热压时间都会加重蛋白质的热降解程度，使膜的颜色明显变深，膜的透光性显著降低。
图3 不同热压条件对小麦醇溶蛋白膜透光率的影响Fig.3 Effect on transmittance of protein films under different conditions of molding-compression图4 不同热压条件对小麦醇溶蛋白膜接触角的影响Fig.4 Effect on contact angles of protein films under different conditions of molding-compression 3.3 热压温度和时间对小麦醇溶蛋白膜表面性能的影响升高热压温度和延长热压时间均使小麦醇溶蛋白膜的表面接触角减小，如图4所示。
升高热压温度使分子的热运动加快，流动性增加，而延长热压时间使蛋白质更好地熔融，这都有利于甘油进入蛋白质分子之间，使甘油分布更均匀。
由于甘油的强亲水性，使水分子更容易进入膜的内部，膜的润湿性也变好。
值得注意的是，膜的表面微结构、表面粗糙度对水接触角测量值有很大影响[11-12]。
当表面粗糙度达到亚微米级时，表面接触角的滞后现象随粗糙度的增大而加重，使接触角偏小[13]。
如表1所示，在三种热压温度下，随热压时间延长，膜的表面粗糙度均先减小后增大。
升高热压温度，表面粗糙度变化的转折点提前出现。
温度过高、时间过长都会使蛋白质热降解程度加重，表面粗糙度增大。
表1 不同热压条件下制备的小麦醇溶蛋白膜粗糙度/nmTable 1 Ra of protein films under different conditions of molding-compression/nmTemperature/℃Thermo-compressiontime/min369121518120764.083633.184505.367266.976141.14 7312.460140398.380354.122280.90760.672124.235155.873160378.480334. 413344.229447.677495.084496.852图5是不同热压条件制备的小麦醇溶蛋白膜的表面形貌照片。
图5(a)～(c)所示，热压时间12min，温度从120℃升高到140℃时，膜的表面粗糙度减小，这是因为升高温度有利于蛋白质粉末熔融和甘油的增塑作用；温度从140℃升高到160℃时，高温使蛋白质发生热降解，膜的表面粗糙度增大。
图5(d)，(b)，(e)，(f)所示，热压温度140℃时，随热压时间延长，膜的表面粗糙度先减小后增大，热压时间过长易导致蛋白质发生热降解，破坏蛋白质发生结构，使膜的表面粗糙度增大。
