一種酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法

2023-06-08 01:55:51

專利名稱：一種酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法
技術領域：
本發明涉及玉米黃粉深加工技術領域，尤其涉及一種對玉米黃粉使用雙酶酶解預處理後改性製備玉米蛋白發泡粉的方法。
背景技術：
玉米黃粉是一種玉米深加工過程中的一種產物，具體是指溼法製取玉米澱粉後的一種下腳料，主要含有玉米醇溶性蛋白、谷蛋白、少量的澱粉、脂肪、纖維，以及微量的球蛋白、白蛋白和類胡蘿蔔素。由於玉米黃粉具有特殊的氣味和色澤，並且其中的玉米醇溶性蛋白不能溶於水中，限制了玉米黃粉在工業中的應用，目前主要是用於飼料行業或者自然排放，利用價值較低。目前關於玉米黃粉的進一步加工的方法有提取天然食用色素、醇溶性蛋白和穀氨酸等，還能酶解製備多種生理功能的玉米活性肽，如穀氨醯胺肽、高F值低聚肽、降血壓肽和玉米蛋白肽等。但是上述方法生產的產品太專一，對於玉米黃粉中蛋白質的利用率有限。且提取天然色素和穀氨酸，產品產量少；醇溶性蛋白提取出來後只能用作膜劑，這三者應用範圍都有限。酶解獲得的玉米活性肽因為製備與提純工藝要求較高，目前還無法實現工業化大規模生產。目前國內尚無利用玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉方面的相關專利和文獻公開。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的玉米黃粉水溶性差、無法充分利用的問題，提供一種酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，進一步拓寬玉米黃粉的應用範圍，提高玉米黃粉深加工產品的附加值。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是—種酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，包括以下步驟採用雙酶酶解對玉米黃粉進行預處理，將所述玉米黃粉分別採用纖維素酶和a -澱粉酶進行酶解後，離心洗滌得到玉米濃縮蛋白；將所述玉米濃縮蛋白溶於水，在80 90°C進行熱變性處理；再加入亞硫酸鹽或者偏二亞硫酸鹽進行化學改性；然後加入中性蛋白酶或鹼性蛋白酶進行水解，過濾後將清液進行乾燥得到產品玉米發泡蛋白。其中，所述雙酶酶解包括以下步驟(I)取粉碎、過篩後的玉米黃粉100重量份，加入250 350重量份的水溶解攪拌均勻，水浴加熱並保持溫度為45 55°C，加入0. 5 I. 5重量份的纖維素酶，調節pH值為4. 5 5. 5，攪拌反應2. 5 3. 5h，將得到的溶液離心5 15min，然後將固形物用水洗滌兩次；(2)將上述固形物溶於250 350重量份的水中，水浴加熱並保持溫度為60 700C，加入0. 5 I. 5重量份的a -澱粉酶，調節pH值為6. 0 7. 0，攪拌反應0. 5 I. 5h，將得到的溶液離心5 15min，將離心得到的固形物用水洗滌兩次，得到玉米濃縮蛋白。
作為一種優選，所述加入纖維素酶和a -澱粉酶後分別在800 1000r/min的攪拌轉速下進行攪拌反應。
優選的，所述玉米黃粉過篩時是過60目篩。作為一種改進，所述採用纖維素酶和a -澱粉酶進行酶解後離心出來的離心液回收利用於發酵培養基的碳源。所述熱變性處理時，將玉米濃縮蛋白加入到2. 5 3. 5重量倍的水中溶解攪拌均勻，水浴加熱並保持溫度為80 90°C，熱變性處理15 45min。所述化學改性時，在熱變性後的玉米蛋白中加入相對每100重量份玉米黃粉8 10重量份的亞硫酸鹽或者偏二亞硫酸鹽,水浴加熱並保持溫度為40 50°C反應10 20mino作為一種優選，所述亞硫酸鹽為亞硫酸鈉，所述偏二亞硫酸鹽為焦亞硫酸鈉。所述使用中性蛋白酶或鹼性蛋白酶水解時，將改性後的玉米蛋白調節pH值到6. 0 7. 0，加入相對每100重量份玉米黃粉4 6重量份的中性蛋白酶或鹼性蛋白酶，水浴加熱至55 65°C保持5 8h，再在90 100°C水浴保持5 IOmin使酶滅活，然後調節PH到5. 5 8. 5，過濾，將過濾得到的清液進行乾燥，得到產品玉米蛋白發泡粉。作為一種優選，所述中性蛋白酶為中性菠蘿蛋白酶或中性木瓜蛋白酶。所述雙酶酶解時加入纖維素酶和加入a -澱粉酶分別進行酶解的先後順序可以互換。優選的，所述調節pH值所使用的酸為檸檬酸、蘋果酸、乙酸、硫酸、鹽酸、硝酸和磷酸中的一種或者任意幾種的組合；所述調節PH值使用的鹼為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀、磷酸鉀和磷酸鈉中的一種或者幾種的任意組合。作為一種優選，所述乾燥時採用冷凍真空乾燥或者噴霧乾燥。由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是本發明對玉米黃粉酶解製備玉米發泡蛋白粉時，首先對玉米黃粉採用纖維素酶和a-澱粉酶分別進行酶解預處理，玉米黃粉中的多糖、澱粉、纖維素等大分子都得到有效降解，得到高濃度的玉米濃縮蛋白，然後經物理熱變性、化學變性和鹼性或中性蛋白酶酶解、乾燥得到的玉米蛋白發泡粉，蛋白質含量高、發泡效果好、持泡性好，進一步拓寬了玉米黃粉的應用範圍，提高了玉米黃粉深加工產品的附加值，大大的提高了玉米黃粉深加工產品的科技含量和品質，本發明製備的玉米發泡蛋白粉是蛋白質工程與食品工程兩項學科交集的結晶，是玉米深加工產品的二次高科技加工產品。本發明利用玉米黃粉為原料通過物理、化學複合手段製備玉米發泡蛋白粉，其中化學改性添加的亞硫酸鹽或者偏二亞硫酸鹽改性劑，是國家允許的食品添加劑，不僅不會對產品的安全性造成影響，還能夠充分提高玉米蛋白在水中的溶解性，提高乳化和發泡的能力；採用纖維素酶和a-澱粉酶進行酶解後離心出來的離心液中，因含有一定量的還原糖，可回收利用於發酵培養基的碳源，對環境沒有任何廢水排放，生產工藝環保，且反應條件容易控制，易於實現工業化生產。本發明製備的玉米蛋白發泡粉，蛋白質含量在60 66wt%，每100重量份的玉米黃粉原料可以得到45 48重量份的玉米蛋白發泡粉，蛋白質收率在42 48%，得到的玉米蛋白發泡粉溶液呈褐色，高速轉速下打泡3min後，溶液基本上打成泡沫，其泡沫高度為7 8cm。
具體實施例方式下面結合具體的實施例，進一步闡述本發明。實施例I(I)將玉米黃粉用高速粉碎機粉碎，過60目篩，取粉碎、過篩後的玉米黃粉100g，加入250g的水溶解攪拌均勻，水浴加熱並保持溫度為45°C，加入I. 5g的纖維素酶，調節pH值為4. 5，800r/min攪拌反應3. 5h，將得到的溶液離心5min，離心得到的離心液單獨放置，然後將固形物用水洗滌兩次。(2)將上述固形物溶於250g的水中，水浴加熱並保持溫度為60°C，加入I. 5g的a -澱粉酶，調節pH值為6. 0,800r/min攪拌反應I. 5h,將得到的溶液離心5min,離心得到的離心液單獨放置，將離心得到的固形物用水洗滌兩次，得到玉米濃縮蛋白。(3)將得到的玉米濃縮蛋白加入到250g的水中溶解攪拌均勻，水浴加熱並保持溫度為80°C，熱變性處理45min，然後加入8g的亞硫酸鈉，水浴加熱並保持溫度為40°C改性反應 20mino(4)將改性後的玉米蛋白加入乙酸調節pH值到6. 0，加入4g的中性菠蘿蛋白酶，水浴加熱至55°C保持8h，再在90°C水浴保持IOmin使酶滅活，然後調節pH值到6. 0，壓濾，將壓濾得到的清液進行冷凍真空乾燥，得到蛋白質含量61. 5wt%、蛋白質收率43. 5%的玉米蛋白發泡粉。實施例2(I)將玉米黃粉用高速粉碎機粉碎，過60目篩，取粉碎、過篩後的玉米黃粉100g，加入350g的水溶解攪拌均勻，水浴加熱並保持溫度為55°C，加入0. 8g的纖維素酶，調節pH值為5. 5，1000r/min攪拌反應2. 5h，將得到的溶液離心15min，離心得到的離心液單獨放置，然後將固形物用水洗滌兩次。(2)將上述固形物溶於350g的水中，水浴加熱並保持溫度為70°C，加入0. 8g的a -澱粉酶，調節pH值為7. 0，1000r/min攪拌反應0. 5h，將得到的溶液離心15min，離心得到的離心液單獨放置，將離心得到的固形物用水洗滌兩次，得到玉米濃縮蛋白。(3)將得到的玉米濃縮蛋白加入到350g的水中溶解攪拌均勻，水浴加熱並保持溫度為90°C，熱變性處理20min，然後加入IOg的焦亞硫酸鈉，水浴加熱並保持溫度為50°C改性反應IOmin。(4)將改性後的玉米蛋白加入蘋果酸調節pH值到7.0，加入4g的中性木瓜蛋白酶，水浴加熱至65°C保持5h，再在100°C水浴保持5min使酶滅活，然後調節pH值到7. 5，抽濾，將抽濾得到的清液進行噴霧乾燥，得到蛋白質含量65. 8wt %、蛋白質收率45. 6 %的玉米蛋白發泡粉。實施例3(I)將玉米黃粉用高速粉碎機粉碎，過60目篩，取粉碎、過篩後的玉米黃粉100g，加入300g的水溶解攪拌均勻，水浴加熱並保持溫度為50°C，加入I. Og的纖維素酶，調節pH值為5. 0，900r/min攪拌反應3. 2h，將得到的溶液離心lOmin，離心得到的離心液單獨放置，然後將固形物用水洗滌兩次。
(2)將上述固形物溶於300g的水中，水浴加熱並保持溫度為65°C，加入I. Og的a -澱粉酶，調節pH值為6. 5, 900r/min攪拌反應I. Oh,將得到的溶液離心12min,離心得到的離心液單獨放置，將離心得到的固形物用水洗滌兩次，得到玉米濃縮蛋白。
(3)將得到的玉米濃縮蛋白加入到300g的水中溶解攪拌均勻，水浴加熱並保持溫度為85°C，熱變性處理35min，然後加入9g的亞硫酸鈉9，水浴加熱並保持溫度為45°C改性反應15min。(4)將改性後的玉米蛋白調節pH值到6. 5，加入5g的中性菠蘿蛋白酶，水浴加熱至，60°C保持6h，再在95°C水浴保持8min使酶滅活，然後調節pH值到8. 0,壓濾，將壓濾得到的清液進行噴霧乾燥，得到蛋白質含量63. 5wt %、蛋白質收率44. 8 %的玉米蛋白發泡粉。實施例4(I)將玉米黃粉用高速粉碎機粉碎，過60目篩，取粉碎、過篩後的玉米黃粉100g，加入280g的水溶解攪拌均勻，水浴加熱並保持溫度為68°C，加入0. 9g的a -澱粉酶，調節pH值為6. 2，950r/min攪拌反應I. 2h，將得到的溶液離心8min，離心得到的離心液單獨放置，將離心得到的固形物用水洗滌兩次。(2)將上述固形物溶於280g的水中，水浴加熱並保持溫度為52°C，加入0. 9g的纖維素酶，調節pH值為5. 0,950r/min攪拌反應3. 2h,將得到的溶液離心12min,離心得到的離心液單獨放置，然後將固形物用水洗滌兩次得到玉米濃縮蛋白。(3)將得到的玉米濃縮蛋白加入到280g的水中溶解攪拌均勻，水浴加熱並保持溫度為88°C，熱變性處理25min，然後加入9. 2g的焦亞硫酸鈉，水浴加熱並保持溫度為46°C改性反應15min。(4)將改性後的玉米蛋白調節pH值到6. 2，加入5. 2g的中性木瓜蛋白酶，水浴加熱至58°C保持7h，再在93°C水浴保持Smin使酶滅活，然後調節pH值到8. 5，壓濾，將壓濾得到的清液進行冷凍真空乾燥，得到蛋白質含量65. 2wt%、蛋白質收率47. 5%的玉米蛋白發泡粉。實施例5(I)將玉米黃粉用高速粉碎機粉碎，過60目篩，取粉碎、過篩後的玉米黃粉100g，加入320g的水溶解攪拌均勻，水浴加熱並保持溫度為66°C，加入I. 3g的a -澱粉酶，調節pH值為6. 4,920r/min攪拌反應I. Oh,將得到的溶液離心6min,離心得到的離心液單獨放置，將離心得到的固形物用水洗滌兩次。(2)將上述固形物溶於280g的水中，水浴加熱並保持溫度為52°C，加入I. 2g的纖維素酶，調節pH值為5. 0,920r/min攪拌反應3. Oh,將得到的溶液離心6min,離心得到的離心液單獨放置，然後將固形物用水洗滌兩次得到玉米濃縮蛋白。(3)將得到的玉米濃縮蛋白溶於水，在86°C進行熱變性處理；再加入亞硫酸鹽進行化學改性；然後加入中性蛋白酶進行水解，過濾後將清液進行乾燥得到蛋白質含量63. 5wt%、蛋白質收率44. 5%的產品玉米發泡蛋白。實施例6將實施例1、2、3、4、5得到的玉米蛋白發泡粉高速轉速下打泡3min後，溶液基本上打成泡沫，其泡沫高度分別為7. 2、7. 6、7. 8、8. O、7. 5cm。
權利要求
1.一種酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，其特徵在於包括以下步驟採用雙酶酶解對玉米黃粉進行預處理，將所述玉米黃粉分別採用纖維素酶和α -澱粉酶進行酶解後，離心洗滌得到玉米濃縮蛋白；將所述玉米濃縮蛋白溶於水，在80 90°C進行熱變性處理；再加入亞硫酸鹽或者偏二亞硫酸鹽進行化學改性；然後加入中性蛋白酶或鹼性蛋白酶進行水解，過濾後將清液進行乾燥得到產品玉米發泡蛋白。
2.如權利要求I所述的酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，其特徵在於所述雙酶酶解包括以下步驟 (1)取粉碎、過篩後的玉米黃粉100重量份，加入250 350重量份的水溶解攪拌均勻，加熱並保持溫度為45 55°C，加入O. 5 I. 5重量份的纖維素酶，調節pH值為4. 5 5. 5，攪拌反應2. 5 3. 5h，將得到的溶液離心5 15min，然後將固形物用水洗滌兩次； (2)將上述固形物溶於250 350重量份的水中，加熱並保持溫度為60 70°C，加入O.5 I. 5重量份的α-澱粉酶，調節pH值為6. O 7.0，攪拌反應O. 5 1.5h，將得到的溶液離心5 15min，將離心得到的固形物用水洗滌兩次，得到玉米濃縮蛋白。
3.如權利要求2所述的酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，其特徵在於所述加入纖維素酶和α -澱粉酶後分別在800 lOOOr/min的攪拌轉速下進行攪拌反應。
4.如權利要求I所述的酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，其特徵在於所述熱變性處理時，將玉米濃縮蛋白加入到2. 5 3. 5倍的水中溶解攪拌均勻，加熱並保持溫度為80 90°C，熱變性處理15 45min。
5.如權利要求I所述的酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，其特徵在於所述化學改性時，在熱變性後的玉米蛋白中加入相對每100重量份玉米黃粉8 10重量份的亞硫酸鹽或者偏二亞硫酸鹽，加熱並保持溫度為40 50°C反應10 20min。
6.如權利要求5所述的酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，其特徵在於所述亞硫酸鹽為亞硫酸鈉，所述偏二亞硫酸鹽為焦亞硫酸鈉。
7.如權利要求I所述的酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，其特徵在於所述使用中性蛋白酶或鹼性蛋白酶水解時，將改性後的玉米蛋白調節pH值到6. O 7. 0，加入相對每100重量份玉米黃粉4 6重量份的中性蛋白酶或鹼性蛋白酶，加熱至55 65°C保持5 8h，再在90 100°C保持5 lOmin，然後調節pH值到5. 5 8. 5，過濾，將過濾得到的清液進行乾燥，得到產品玉米蛋白發泡粉。
8.如權利要求7所述的酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，其特徵在於所述中性蛋白酶為中性菠蘿蛋白酶或中性木瓜蛋白酶。
9.如權利要求I至8所述的任一種酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，其特徵在於所述雙酶酶解時加入纖維素酶和加入α-澱粉酶分別進行酶解的先後順序可以互換。
10.如權利要求9所述的酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，其特徵在於所述採用纖維素酶和α-澱粉酶進行酶解後離心出來的離心液回收利用於發酵培養基的碳源。
全文摘要
本發明公開了一種酶法水解玉米黃粉製備玉米蛋白發泡粉的方法，採用雙酶酶解對玉米黃粉進行預處理，將所述玉米黃粉分別採用纖維素酶和α-澱粉酶進行酶解後，離心洗滌得到玉米濃縮蛋白；將所述玉米濃縮蛋白溶於水，在80～90℃進行熱變性處理；再加入亞硫酸鹽或者偏二亞硫酸鹽進行化學改性；然後加入中性蛋白酶或鹼性蛋白酶進行水解，過濾後將清液進行乾燥得到產品玉米發泡蛋白。本發明首先對玉米黃粉採用纖維素酶和α-澱粉酶進行雙酶酶解預處理後製備的玉米蛋白發泡粉，蛋白質含量高、發泡效果好、持泡性好，進一步拓寬了玉米黃粉的應用範圍，提高了玉米黃粉深加工產品的附加值，大大的提高了玉米黃粉深加工產品的科技含量和品質。
文檔編號A23J3/14GK102630801SQ20121012860
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者叢偉國, 付剛, 劉偉傑, 劉德林, 李春陽, 王明生, 蔡俊, 趙清風 申請人:山東盛泰生物科技有限公司, 湖北工業大學