雙酶法輔助制備玉米醇溶蛋白

梁麗敏，王洪健

（廣東省食品工業(yè)研究所，廣東省食品工業(yè)公共實驗室，廣東廣州 510308）

雙酶法輔助制備玉米醇溶蛋白

梁麗敏，王洪健

（廣東省食品工業(yè)研究所，廣東省食品工業(yè)公共實驗室，廣東廣州 510308）

以玉米蛋白粉為原料，采用雙酶法輔助制備玉米醇溶蛋白，先用耐高溫α-淀粉酶和糖化酶對原料中的淀粉進行酶解，再用無水乙醇進行脫色脫脂。正交試驗結果表明，玉米蛋白粉的最適液化條件為液化溫度85℃，pH值6.5，液化時間90 min，α-淀粉酶添加量20 U/g；最適糖化條件為糖化溫度60℃，pH值5.0，糖化時間120 min，糖化酶添加量300 U/g。通過與傳統(tǒng)方法比較，原料經(jīng)過除雜處理后，降低了產(chǎn)品的吸光度，提取率達到25.7%，玉米醇溶蛋白含量達到92.3%。

雙酶法；玉米醇溶蛋白；制備

玉米醇溶蛋白是玉米蛋白粉中的主要蛋白質，不溶于水和無水醇類，可溶于60%～95%的醇類水溶液中，還可以溶于強堿及丙酮、醋酸等有機溶劑中。玉米醇溶蛋白溶液具有成膜性，當溶劑揮發(fā)后，蛋白質凝聚會形成光滑、透明且具有阻濕性、阻氧性、腸溶性等特點的膜。這一特性使玉米醇溶蛋白作為被膜劑等廣泛利用于食品及醫(yī)藥行業(yè)[1-4]，因而具有很大的商業(yè)價值。

玉米蛋白粉是濕磨工藝生產(chǎn)玉米淀粉的主要副產(chǎn)品，通常由50%～75%蛋白質、15%～30%淀粉、5%～10%脂類物質和纖維素組成。目前，工藝提取所得的玉米醇溶蛋白，由于雜質去除不清、色澤偏黃、氣味特殊，使得玉米醇溶蛋白在藥品和食品中的應用受到限制。另外，玉米醇溶蛋白的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝需要消耗大量有機溶劑，其回收又消耗大量的熱能[5]，因此傳統(tǒng)工藝的生產(chǎn)成本較高。徐勇等人[6]通過比較不同提取溶劑的提取效果，并結合玉米醇溶蛋白的得率加以研究，確定了無水乙醇為玉米黃色素提取的最適溶劑。無水乙醇除了可以去除玉米蛋白粉中的色素外，還可以去除其中的油脂。淀粉是玉米蛋白粉中的主要成分之一，去除淀粉的最合適方法是采用復合酶法，利用α-淀粉酶和糖化酶去除玉米蛋白粉中的淀粉雜質，有利于提高產(chǎn)品純度。

試驗利用復合酶、無水乙醇去除玉米蛋白粉中淀粉、脂肪、色素等產(chǎn)生氣味和顏色的雜質后，提取玉米醇溶蛋白，提高產(chǎn)品品質、減少溶劑和熱能消耗，為玉米醇溶蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米蛋白粉，鄲城財鑫糖業(yè)有限責任公司提供；耐高溫α-淀粉酶、糖化酶，寧夏夏盛實業(yè)集團有限公司提供；無水乙醇、NaCl，均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器和設備

HH-S型數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州市國立試驗設備研究所產(chǎn)品；SKFG-01型電熱恒溫干燥箱，湖北省黃石市醫(yī)療器械廠產(chǎn)品；TDL-5A型臺式離心機，湖南星科科學儀器有限公司產(chǎn)品；UV-6300型紫外/可見分光光度計，上海美譜達儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 玉米蛋白粉脫色處理[6]

20 g干燥玉米蛋白粉→過篩（60目）→料液比1∶12（W/V）的無水乙醇，于80℃下浸提3 h→離心→脫色后玉米蛋白粉。

1.3.2 雙酶法去除玉米蛋白粉中的淀粉

稱取干燥20 g玉米蛋白粉，過60目篩，加入料液比為1∶5（W/V）的水溶液，加入一定量的α-淀粉酶，調節(jié)pH值、液化溫度、液化時間；升溫到100℃滅酶，待溫度降到室溫后，加入一定量的糖化酶，調節(jié)pH值、糖化溫度、糖化時間，升溫到100℃滅酶，過濾。

1.3.3 雙酶法輔助提取玉米醇溶蛋白的工藝流程

20 g干燥玉米蛋白粉→過篩（60目）→按1.3.2方法除淀粉→洗滌→干燥→按1.3.1方法脫色→離心→除雜后玉米蛋白粉→料液比為1∶10（W/V）的80%乙醇回流提取3 h→離心→玉米醇溶蛋白提取液→真空濃縮干燥→玉米醇溶蛋白。

1.3.4 熱回流工藝提取玉米醇溶蛋白的工藝流程（脫色處理）

20 g干燥玉米蛋白粉→過篩（60目）→按1.3.1方法脫色→脫色后玉米蛋白粉→料液比為1∶10（W/V）的80%乙醇回流提取3 h→離心→玉米醇溶蛋白提取液→加入2倍體積0.2%NaCl溶液→靜置過夜→傾去上清液→玉米醇溶蛋白沉淀→烘干。

1.3.5 熱回流工藝提取玉米醇溶蛋白的工藝流程

20 g干燥玉米蛋白粉→過篩（60目）→料液比為1∶10（W/V）的80%乙醇回流提取3 h→離心→玉米醇溶蛋白提取液→加入2倍體積0.2%NaCl溶液→靜置過夜→傾去上清液→玉米醇溶蛋白沉淀→烘干。

1.3.6 分析方法

（1）吸光度測定。準確稱取玉米醇溶蛋白樣品0.500 g，加入10 mL 90%乙醇，完全溶解樣品后，取1 mL溶液，加入90%乙醇稀釋至10 mL，利用分光光度計于波長446 nm處測定其吸光度[6]。

（2）脂肪含量的測定。采用酸水解法[7]。

（3）蛋白質的測定。采用凱氏定氮法[8]。

（3）還原糖含量的測定。采用斐林試劑法[9]。

2 結果與分析

2.1 雙酶法去除淀粉試驗

該法是先用α-淀粉酶使淀粉液化為小分子的糊精或低聚糖，再用糖化酶使產(chǎn)物進一步糖化為麥芽糖和葡萄糖。這一工藝步驟中關鍵是通過控制酶解條件盡可能去掉原料中的淀粉雜質。為了提高液化及糖化的品質，需要對其工藝參數(shù)進行優(yōu)化設計。

2.1.1 液化正交試驗

為確定玉米蛋白粉的最適液化條件，根據(jù)前期單因素試驗結果，選取液化溫度、液化時間、pH值、α-淀粉酶添加量4個因素，進行L9（34）正交試驗。

液化正交試驗因素與水平設計見表1，液化正交試驗結果分析見表2。

表1 液化正交試驗因素與水平設計

表2 液化正交試驗結果分析

由表2的正交試驗結果與分析可知，各因素對玉米蛋白粉液化效果的影響順序為α-淀粉酶添加量＞液化溫度＞pH值＞液化時間，最適液化條件為A1B3C2D2，即液化溫度85℃，pH值6.5，液化時間90 min，α-淀粉酶添加量20 U/g。

2.1.2 糖化正交試驗

為確定玉米蛋白粉的最適糖化條件，根據(jù)前期單因素試驗結果，選取糖化溫度、糖化時間、pH值、糖化酶添加量4個因素，進行L9（34）正交試驗。

糖化正交試驗因素與水平設計見表3，糖化正交試驗結果分析見表4。

表3 糖化正交試驗因素與水平設計

表4 糖化正交試驗結果分析

表6 最適脫色條件下的試驗結果

經(jīng)過無水乙醇脫色處理后，玉米蛋白粉中的脂肪含量從原來的6.52%降到0.21%，在去除色素的同時，達到了去除脂肪的目的。

2.3 雙酶法輔助提取玉米醇溶蛋白與傳統(tǒng)方法的比較

經(jīng)過去除淀粉、脫色脫脂的玉米蛋白粉，按優(yōu)化的提取工藝提取出玉米醇溶蛋白后，提取液可直接濃縮干燥，得到高純度的玉米醇溶蛋白。將該法的提取率和產(chǎn)品品質與回流提取法比較。

雙酶法輔助提取與傳統(tǒng)提取方法的比較見表7。

由表4的正交試驗結果與分析可知，各因素對玉米蛋白粉糖化效果的影響順序為糖化時間＞糖化酶添加量＞糖化溫度＞pH值，最適糖化條件為A3B3C3D3，即糖化溫度60℃，pH值5.0，糖化時間120 min，糖化酶添加量300 U/g。

2.1.3 雙酶法去除淀粉驗證試驗

稱取干燥的玉米蛋白粉樣品5份，每份20.00 g，在最適酶解條件即液化溫度85℃，液化pH值6.5，液化時間90 min，α-淀粉酶添加量20 U/g，糖化溫度60℃，糖化pH值5.0，糖化時間120 min，糖化酶添加量300 U/g的條件下，做5次平行試驗。

最適酶解條件下的試驗結果見表5。

表5 最適酶解條件下的試驗結果

5次試驗的DE值重現(xiàn)性比較好，平均值為98.46%，這說明最適酶解條件穩(wěn)定可靠。

2.2 玉米蛋白粉脫色脫脂處理試驗

稱取干燥的玉米蛋白粉樣品5份，每份20.00 g，按照徐勇等人[6]的最佳脫色條件，做5次平行試驗，測定脫色液于波長446 nm處的吸光度，以及脫色后原料的脂肪含量。

最適脫色條件下的試驗結果見表6。

5次試驗的吸光度重現(xiàn)性比較好，平均值為0.435，說明最適提取溶劑和提取條件穩(wěn)定可靠。

表7 雙酶法輔助提取與傳統(tǒng)提取方法的比較

由表7可知，原料經(jīng)過除雜處理后，與傳統(tǒng)熱回流提取方法相比，提取率以及產(chǎn)品品質都得到提高，提取率達到25.7%，玉米醇溶蛋白含量達到92.3%。更重要的是，雙酶法輔助提取法只采用乙醇一種有機溶劑，無需添加其他有機溶劑進行脫色、脫脂，提取后對提取液直接進行濃縮，不需額外沉淀蛋白，同時直接將濃縮、干燥與乙醇溶劑回收相結合，簡化了提取步驟，降低能耗，節(jié)省了生產(chǎn)成本。

3 結論

采用雙酶法輔助制備玉米醇溶蛋白，正交試驗結果表明，原料玉米蛋白粉的最適液化條件為A1B3C2D2，即液化溫度85℃，pH值6.5，液化時間90 min，α-淀粉酶添加量20 U/g；最適糖化條件為A'3B'3C'3D'3，即糖化溫度60℃，pH值5.0，糖化時間120 min，糖化酶添加量300 U/g。原料經(jīng)過除雜處理后，降低了產(chǎn)品的吸光度，提取率達到25.7%，玉米醇溶蛋白含量達到92.3%。該法只采用乙醇一種有機溶劑進行脫色、脫脂和提取，提取后可直接濃縮提取液得到產(chǎn)品，簡化了提取步驟，降低能耗，節(jié)省了生產(chǎn)成本，在生產(chǎn)應用中有廣闊的前景。

[1]段純明，董海洲.玉米醇溶蛋白的特性及應用研究 [J].糧食與食品工業(yè)，2007，14（1）：27-31.

[2]Shukla R，Cheryan M.Zein：The industrial protein from corn[J].Ind.Crops Prod.，2001，13（3）：171-192.

[3]Rakotonirainy A M，Wang Q，Padua G W.Evaluation of zein films as modified atmosphere packaging for fresh broccoli[J].Food Sci.，2001，66（8）：1 108-1 111.

[4]Ilter S，Dogan I S，Meral R.Application of food-grade coatings to turkey buttocks[J].Food Sci.，2008，20（2）：203-212.

[5]劉宗利，王乃強，袁衛(wèi)濤，等.玉米醇溶蛋白的研究及市場應用 [J].中國食品添加劑，2009（S1）：19-21.

[6]徐勇，王欣，梁麗敏.玉米蛋白粉綜合利用中黃色素的提取研究 [J].中國食品添加劑，2009（6）：136-138.

[7]中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.6—2003中華人民共和國國家標準食品中脂肪的測定 [S].北京：中國標準出版社，2003.

[8]中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.5—2010食品安全國家標準食品中蛋白質的測定 [S].北京：中國標準出版社，2010.

[9]天津輕工業(yè)學院.工業(yè)發(fā)酵分析 [M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1998：72-78.◇

Zein Extraction Assisted by Dual-enzyme

LIANG Limin，WANG Hongjian
（Guangdong Provincial Public Laboratory of Food Industry，Guangdong Food Industry Institute，Guangzhou，Guangdong 510308，China）

Dual-enzyme-assisted extraction method is used in extracting zein from corn gluten meal which is destarch with thermostable α-amylase and glucoamylase，followed by decolorized and defatted with absolute alcohol.Orthogonal test shows that the optimal liquefaction conditions for corn gluten meal are as follows：temperature 85℃，pH 6.5，liquefaction time 90 min，α-amylase addition 20 U/g.The optimal saccharification conditions are as follows：saccharification temperature 60℃，pH 5.0，time 120 min，gulcoamylase addition 300 U/g.Compared with traditional extraction methods，impurity removal method could reduce the absorbance of zein，improve the yield and quality of zein.The yield of zein is 25.7%，the quality of zein is 92.3%.

dual-enzyme；zein；extraction

TS239

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.12.028

1671-9646（2016）12b-0009-03

2016-12-01

廣東省重點實驗室建設支撐項目（2013A061402011）。

梁麗敏（1979— ），女，碩士，高級工程師，研究方向為食品生物技術。