麥麩資源分級(jí)分離高值利用的嘗試研究

高怡然 孫媛 鐘振聲

摘要麥麩是小麥制面粉過程中的副產(chǎn)物，含有大量淀粉、膳食纖維及蛋白質(zhì)，是一種寶貴的資源。以麥麩為原料，采用稀堿浸提蛋白，耐高溫α淀粉酶液化淀粉，分離出的液化液經(jīng)過糖化酶處理制備葡萄糖，固體部分經(jīng)過超聲波改性后成為膳食纖維，麥麩的主要成分基本得到了利用。設(shè)計(jì)工藝流程，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。結(jié)果蛋白提取利用率為70.18%，淀粉提取利用率為91.05%，纖維提取利用率為94.69%。

關(guān)鍵詞麥麩；酶；蛋白；葡萄糖；膳食纖維

中圖分類號(hào)S509.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）01-00223-04

作者簡(jiǎn)介高怡然（1984- ），女，陜西西安人，碩士，從事精細(xì)化學(xué)品技術(shù)研究，Email：gaoyiran1984@163.com。

收稿日期20131127麥麩是小麥制粉的副產(chǎn)物，含有大量可利用的纖維，其中纖維素和半纖維素是優(yōu)質(zhì)的膳食纖維來源。對(duì)于麥麩的利用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了多方面的研究，包括麥麩提取膳食纖維、麥麩蛋白和阿魏酸等。

然而，麥麩中含有大量的淀粉，在有些研究當(dāng)中淀粉被忽略了，資源沒有得到充分利用。筆者嘗試對(duì)麥麩中的淀粉加以利用，將其轉(zhuǎn)化為葡萄糖，同時(shí)制備膳食纖維和回收蛋白。具體途徑是麥麩先經(jīng)過堿法浸提分離出蛋白質(zhì)，然后用雙酶法液化降解使淀粉大分子進(jìn)入溶液狀態(tài)，過濾分離液體和固體。液態(tài)物質(zhì)經(jīng)過糖化酶處理、活性炭脫色、離子交換除雜處理制成葡萄糖液，固態(tài)物質(zhì)經(jīng)過后續(xù)改性處理制成膳食纖維。

1材料與方法

1.1材料麥麩，陜西戶縣王寨淀粉廠。主要試劑：糖化酶，丹麥諾維信公司；耐高溫α淀粉酶，廣州裕立保生物科技有限公司；L303型糖用活性炭；酒石酸鉀鈉等化學(xué)品均為分析純?cè)噭Ｖ饕獌x器：752P 紫外可見分光光度計(jì)，上?，F(xiàn)科儀器有限公司；Tenser27 FTIR光譜儀，Bruker公司；S3700N 掃描電子顯微鏡，日本日立公司；1100 高效液相色譜儀，安捷倫科技有限公司。

1.2工藝路線設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方法如需將麥麩中的蛋白質(zhì)、膳食纖維和淀粉同時(shí)加以分離利用的時(shí)候，工藝路線的設(shè)計(jì)顯得很重要。需要有合理的分離步驟，既要把各種成分以盡可能高的收率分離出來，又要考慮各種物資的生理特性不被破壞，而使用的步驟、方法和工具也要求相對(duì)簡(jiǎn)單，以便于工程實(shí)際應(yīng)用。該研究設(shè)計(jì)的分離工藝路線如圖1所示。

1.2.2雙酶法制備液化液和膳食纖維。分離出的殘?jiān)?倍重量的水，用稀鹽酸調(diào)pH 5.5，按0.5%質(zhì)量比加入耐高溫α淀粉酶，加熱到95～100 ℃，攪拌反應(yīng)60～90 min。取樣用碘試液檢驗(yàn)，當(dāng)顏色由藍(lán)紫色轉(zhuǎn)變?yōu)樽丶t色時(shí)結(jié)束。離心分離，分別收集液化液和固體殘?jiān)?。固體殘?jiān)?jīng)過后處理得到膳食纖維。

1.2.3液化液的糖化。取“1.2.2”得到的液化液，調(diào)pH為5.0，按0.5%質(zhì)量比加入糖化酶，于58 ℃下攪拌反應(yīng)約30 h，直至取樣檢驗(yàn)DE值超過96為終點(diǎn)。用活性炭脫色，取樣用HPLC測(cè)定葡萄糖相對(duì)含量。

1.3性能測(cè)試

1.3.1常規(guī)成分測(cè)定。水分、灰分、蛋白質(zhì)、淀粉、纖維、脂肪含量照國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行測(cè)定[1-6]。

1.3.2SDSPAGE電泳。采用12%分離膠、5%濃縮膠對(duì)回收的麥麩蛋白進(jìn)行SDSPAGE電泳分析。濃縮膠恒流15 mA，分離膠恒流30 mA，電泳約6 h，冰水浴冷卻電泳槽?？捡R斯亮藍(lán)G250染色1 h，0.25 mol/L 氯化鉀脫色2～3次，每次30 min。

1.3.3HPLC分析。流動(dòng)相為乙腈-水（70∶30），柱溫30 ℃，進(jìn)樣量10 μl，流速1.0 ml/min。

1.3.4膳食纖維特征性狀測(cè)定。膳食纖維的持水力、持油力、膨脹性參考文獻(xiàn)[7]測(cè)定。

1.3.5掃描電子顯微鏡分析。樣品過100目篩，用雙面膠黏在樣品座上。把樣品座置于離子濺射儀中，在樣品表面蒸鍍1層10～20 nm厚的鉑金膜后，在不同放大倍數(shù)下進(jìn)行電鏡觀察并拍攝照片。

1.3.6FTIR分析。取1～2 mg樣品于瑪瑙研缽中，加入100 mg干燥的溴化鉀粉末，在紅外燈下研磨，直至完全研細(xì)混勻，將研細(xì)后的粉末均勻裝入壓片模具中，抽氣加壓，保持3～5 min，制成透明片，迅速放入儀器中進(jìn)行掃描作圖，掃描次數(shù)32次，分辨率4 cm-1。

2結(jié)果與分析

2.1麥麩主要成分測(cè)定結(jié)果經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，麥麩的主要成分見表1。測(cè)定結(jié)果表明，以干基計(jì)算，麥麩中可利用的淀粉為39.15%、纖維32.41%、蛋白質(zhì)18.05%，三者合計(jì)可利用資源達(dá)到89.61%。2.39%的脂肪和2.07%的其他成分回收價(jià)值不大。5.93%的灰分指標(biāo)比較高，需要留意在回收過程中增加特別后處理工序?qū)⑵淙コ?/p>

2.2蛋白質(zhì)分離結(jié)果及表征按照設(shè)定的分離工藝路線，經(jīng)過堿溶處理之后，麥麩中的蛋白質(zhì)大部分溶入堿液，淀粉和纖維仍然以固體的形式存在，經(jīng)過簡(jiǎn)單的過濾工序就可以將固液分離。堿溶后的浸出液經(jīng)凱式定氮法測(cè)定后得知含蛋白質(zhì)50.04%（以干基計(jì)算），試驗(yàn)結(jié)果見表2。麥麩干物質(zhì)中有25.19%轉(zhuǎn)化為粗蛋白質(zhì)，以表1全成分分析數(shù)據(jù)為基數(shù)，該工藝蛋白提取率為70.18%，可以說麥麩中大部分蛋白已被回收利用。該試驗(yàn)證實(shí)，采用經(jīng)典的堿溶酸沉工藝可以高效率地實(shí)現(xiàn)麥麩中蛋白質(zhì)的回收。進(jìn)一步對(duì)回收的粗蛋白進(jìn)行表征評(píng)價(jià)，試驗(yàn)測(cè)得堿溶酸沉工藝后的粗蛋白中含蛋白質(zhì)77.68%（以干基計(jì)算）。

2.4纖維分離利用結(jié)果及表征按照該研究設(shè)定的工藝路線，麥麩經(jīng)過堿浸提蛋白和液化分離淀粉之后，纖維的物質(zhì)形態(tài)得到比較好的保留，通過簡(jiǎn)單的過濾和后處理就能回收得到膳食纖維。試驗(yàn)結(jié)果見表5。麥麩干物質(zhì)中有39.61%轉(zhuǎn)化為纖維，其中主要為非水溶性纖維（IDF），以表1全成分分析數(shù)據(jù)為基數(shù)，該工藝采用簡(jiǎn)單的分離步驟后纖維的有效利用率高達(dá)94.69%，可以說麥麩中絕大部分纖維已被分離回收利用。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB/T 5009.3.食品中水分的測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[2] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB/T 5009.4.食品中灰分的測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[3] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB/T 5009.9.食品中淀粉的測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[4] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB/T 5009.5.食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[5] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB/T 5009.88.食品中膳食纖維的測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[6] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB/T 5009.6.食品中脂肪的測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[7] 黃晟，朱科學(xué)，錢海峰，等.超微及冷凍粉碎對(duì)麥麩膳食纖維理化性質(zhì)的影響 [J].食品科學(xué)，2009，30（15）：40-44.

[8] 尤新.淀粉糖品生產(chǎn)與應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999：94.

[9] WILSON R H，SMITH A C，KACURKOV M，et al.The mechanical properties and molecular dynamics of plant cell wall polysaccharides studied by Fouriertransform infrared spectroscopy [J].Plant Physiology，2000，124（3）：397-405.