專利名稱：一種快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于玉米精深加工及其副產(chǎn)物綜合利用的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用雙螺桿擠壓膨化技術(shù)和堿性蛋白酶酶解技術(shù)提高玉米蛋白粉酶解效果的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在酶解3h內(nèi)，水解度可由25. 4%提高至40.2%。
背景技術(shù)：
玉米蛋白粉是玉米加工中的重要副產(chǎn)物之一，其蛋白質(zhì)營養(yǎng)成分豐富。玉米蛋白粉含粗蛋白質(zhì)60%以上，主要由玉米蛋白組成，包括玉米醇溶蛋白、谷蛋白和球蛋白。含有少量的淀粉、纖維和粗脂肪，含有豐富的類胡蘿卜素，含量在200 400μ g/g。但是氨基酸 值較低，其中含賴氨酸O. 78%，蛋氨酸I. 13%，這些氨基酸組成營養(yǎng)價值較低，而通過控制一定水解度可獲得具有多種生理功能的活性肽。由于蛋白質(zhì)是玉米中的重要成分，因此玉米蛋白粉已成為當(dāng)今植物蛋白來源的主要研究對象之一。玉米蛋白粉附加值較低，市場應(yīng)用發(fā)展受限。隨著玉米產(chǎn)量的持續(xù)增長和玉米淀粉廠的不斷擴(kuò)建，副產(chǎn)物玉米蛋白粉的產(chǎn)量也隨之提升。由于玉米蛋白粉的組成復(fù)雜、口感粗糙、水溶性差、具有特殊的臭味和色澤，目前在我國主要用作蛋白飼料或者被當(dāng)廢棄物排掉，附加值低，在食品工業(yè)中的應(yīng)用較少。所以，如何更好地利用玉米蛋白粉已經(jīng)成為當(dāng)今淀粉加工副產(chǎn)物綜合利用的關(guān)鍵課題。與此同時，將玉米蛋白粉進(jìn)行科學(xué)地預(yù)處理、提取和酶解，得到多功能玉米肽，將是玉米副產(chǎn)物深加工產(chǎn)業(yè)道路上一條行之有效的途徑。利用蛋白酶可控酶解技術(shù)開發(fā)玉米肽產(chǎn)品時，所面臨的最大技術(shù)問題即為玉米蛋白粉被酶解效果欠佳、水解度過低。玉米蛋白粉含有豐富的蛋白質(zhì)，就氨基酸組成而言，它的中性氨基酸和芳香族氨基酸含量較高，是植物蛋白中較有特色的組成。近年來的一些研究已證實(shí)用玉米蛋白粉制備可溶性肽是可行的，包括蛋白活性肽、高F值寡肽、谷氨酞胺肽、抗氧化肽和降壓肽等，其所具備的生物功能如下如抗疲勞、輔助降低血壓、降低血清膽固醇、改善肝性腦病癥狀，及促進(jìn)酒精代謝等。利用這些功能特性可以將玉米肽應(yīng)用于食品及醫(yī)藥的眾多領(lǐng)域，用以開發(fā)成營養(yǎng)食品或飲料，如蛋白質(zhì)片、運(yùn)動飲料、醒酒飲料等。對于玉米肽酶解效果的研究，水解度是重要的測試指標(biāo)之一，多數(shù)研究結(jié)果的水解度為15 20 %，效果不為顯著。所以，如何提高玉米肽的水解度是目前此項領(lǐng)域中的重要研究方向。本專利旨在于利用新技術(shù)、新方法來提高玉米肽的水解度，進(jìn)而科學(xué)提高玉米蛋白粉的酶解效果，也是為玉米蛋白粉的深度開發(fā)積累實(shí)踐經(jīng)驗和提供理論支持。本發(fā)明是借助雙螺桿擠壓膨化技術(shù)處理玉米蛋白粉以提高其酶解效果實(shí)屬首創(chuàng)。雙螺桿擠壓膨化技術(shù)是通過機(jī)筒中并排安放兩根螺桿的膨化機(jī)組進(jìn)行工作，全嚙合同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿工作模式大大改善了物料的輸送、泵出和混合特性。其最大特點(diǎn)就是兩根組合螺桿同向旋轉(zhuǎn)并完全嚙合而具有一種正壓泵的功能，能夠?qū)Ω鞣N原料進(jìn)行混合而不考慮其構(gòu)成，適應(yīng)高粘性物料、低粘性物料或高水分、高油脂配方產(chǎn)品的加工。雙螺桿擠壓膨化技術(shù)已被廣泛用于食品工業(yè)，包括谷物食品、植物組織蛋白的加工，糖果糕點(diǎn)類產(chǎn)品以及香料等產(chǎn)品的加工等。玉米蛋白粉的原料特性符合此項技術(shù)對原料的基本要求，所以對玉米蛋白粉進(jìn)行高溫擠壓膨化操作是可行的。本專利是在大量試驗研究的基礎(chǔ)上，優(yōu)化獲得利用雙螺桿擠壓膨化技術(shù)提高玉米蛋白粉酶解效果的最佳工藝參數(shù)，從而獲得科學(xué)度高、可行性強(qiáng)的工藝流程。本發(fā)明選用水解度作為玉米肽的酶解效果的衡量指標(biāo)，測試方法簡便易行，測試結(jié)果理論充分。水解度是蛋白質(zhì)水解過程中被裂解的肽鍵數(shù)與給定蛋白質(zhì)的總肽鍵數(shù)之t匕，不同的酶解條件會對水解度產(chǎn)生不同的影響，利用此項指標(biāo)能夠直接說明玉米肽的酶解效果。目前測定蛋白質(zhì)水解度的方法有很多包括三硝基苯磺酸法、三氯乙酸沉淀法、甲醛滴定法、茚三酮比色法、pH-stat法，目前pH-stat法是使用最為廣泛的蛋白質(zhì)水解度測定方法，此法操作簡單，準(zhǔn)確率高。pH-stat法是根據(jù)水解時蛋白質(zhì)的肽鍵斷裂，羧基的解離和氨基的質(zhì)子化程度受限于PH值和溫度的原理，水解度的計算公式為
權(quán)利要求
1.一種快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)擠壓膨化處理后的玉米蛋白粉，被液體或固體的堿性蛋白酶在適宜條件下酶解3h內(nèi)，水解度可由25. 4%提高至40.2%，其特征在于，將玉米蛋白粉進(jìn)行水分含量的調(diào)適、雙螺桿擠壓膨化、干燥、超微粉碎、過篩、酶解、離心、真空旋轉(zhuǎn)濃縮、真空冷凍干燥過程； 1)所述的玉米蛋白粉水分含量的調(diào)適過程，是根據(jù)玉米蛋白粉原料中水分含量和調(diào)適最終目標(biāo)水分含量為6 12%，計算定量玉米蛋白粉中需要添加的水的重量，而后將定量的玉米蛋白粉投入混合器中，注入所需的水分充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，備用? 2)所述的雙螺桿擠壓膨化過程，是將在雙螺桿擠壓膨化機(jī)的出料口安裝適宜的模頭和切刀后，將雙螺桿主機(jī)的第一、第二、第三工作區(qū)的溫度分別控制在90 130°C、80 1200C>30 80°C ;而后開啟電源，啟動雙螺桿擠壓膨化機(jī)，將主機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至30 50Hz，進(jìn)料速度調(diào)至200 500g/min后，從雙螺桿擠壓膨化機(jī)進(jìn)料口加入原料質(zhì)量0. 05 0. 2 %的水后，迅速開始投料，并收集長度為8 20mm的膨化物； 3)所述的干燥過程，是將長度為8 20_的膨化物置于干燥箱內(nèi)進(jìn)行除水干燥，干燥溫度控制在35 50°C，干燥時間控制在6 12h，直至玉米蛋白粉膨化物的水分含量為I 2%即可終止干燥過程； 4)所述的超微粉碎過程，是利用超微粉碎機(jī)將干燥后的玉米蛋白粉膨化物進(jìn)行粉碎，粉碎篩網(wǎng)要求100 200目，收集被粉碎物料即為玉米蛋白膨化粉，迅速密封備用； 5)所述的酶解過程，是以玉米蛋白膨化粉為底物，用水調(diào)適至底物濃度為I 6%(ff/W);用高速分散均質(zhì)機(jī)進(jìn)行均一化處理，調(diào)控轉(zhuǎn)速為2000 4000r/min，處理時間為0 20min ;再置于80 97°C的水浴鍋中加熱變性5 30min，冷卻后控制酶解溫度為40 65°C，調(diào)節(jié)pH值為6. 5 10. 5，按E/S為2 12%加入堿性蛋白酶，用IM的NaOH控制肽液的PH值變化在±0. 04內(nèi)，控制酶解時間為2 5h，將肽液在80 97V的水浴鍋中加熱滅酶5 15min，累計加堿量，按照公式計算酶解過程的水解度； 6)所述的離心過程，是將酶解液進(jìn)行離心處理，離心溫度為2 10°C、轉(zhuǎn)速為6000 10000 X g，離心時間為5 30min，收集上清液； 7)所述的真空旋轉(zhuǎn)濃縮過程，是用真空旋轉(zhuǎn)濃縮儀處理上清液，控制轉(zhuǎn)速為1000 1500rpm，濃縮溫度設(shè)定為50 70°C，直至初始體積的1/5 1/10 ； 8)所述的真空冷凍干燥過程，是將濃縮后的酶解液分裝于冷凍盤中進(jìn)行預(yù)凍，控制液面厚度在3 6mm,溫度為-30 -20°C,預(yù)凍時間為2 5h ;而后再置于真空冷凍干燥機(jī)內(nèi)，控制真空度在IOPa以下，冷凍干燥時間為10 15h，即可獲得含水量為I 2%的玉米蛋白粉酶解液凍干粉。
2.—種玉米蛋白粉酶解液的凍干方法，其特征在于，以真空冷凍干燥為核心技術(shù)手段，經(jīng)離心、真空旋轉(zhuǎn)濃縮、真空冷凍干燥過程； 1)所述的離心過程，是將玉米蛋白粉酶解液進(jìn)行離心處理，離心溫度為2 4°C、轉(zhuǎn)速為9000 10000 X g，離心時間為10 20min，收集上清液； 2)所述的真空旋轉(zhuǎn)濃縮過程，是用真空旋轉(zhuǎn)濃縮儀處理上清液，控制轉(zhuǎn)速為1000 1500rpm，濃縮溫度設(shè)定為50 70°C，直至初始體積的1/5 1/10 ； 3)所述的真空冷凍干燥過程，是將濃縮后的酶解液分裝于冷凍盤中進(jìn)行預(yù)凍，控制液面厚度在3 6mm，溫度為-30 _20°C，冷凍時間為2 5h ;而后再置于真空冷凍干燥機(jī)內(nèi)，控制真空度在IOPa以下，冷凍干燥時間為10 15h，即可獲得含水量為I 2%的玉米蛋白粉酶解液凍干粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玉米蛋白粉水分含量的調(diào)適和酶解過程所需用水，其特征在于，可以選擇純凈水、去離子水、滲透水和蒸餾水中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙螺桿擠壓膨化機(jī)的模頭，其特征在于，可以選用圓型、環(huán)型、星型和壁虎型模頭中的任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的堿性蛋白酶，其特征在于，可以選用液體酶或固體酶，要求酶活范圍為100萬 150萬u/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的離心過程，其特征在于，適用于水解度為25.4 40. 2%的玉米蛋白粉酶解液的澄清要求。
7.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的真空旋轉(zhuǎn)濃縮過程，其特征在于，是用真空旋轉(zhuǎn)濃縮儀處理膨化玉米蛋白粉酶解的上清液，控制轉(zhuǎn)速為1000 1500rpm，濃縮溫度設(shè)定為50 70°C，直至初始體積的1/5 1/10。
8.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的真空冷凍干燥過程，其特征在于，是將濃縮后的酶解液分裝于冷凍盤中進(jìn)行預(yù)凍，控制液面厚度在3 6mm,溫度為-30 _20°C,冷凍時間為2 5h ;而后再置于真空冷凍干燥機(jī)內(nèi)，控制真空度在IOPa以下，冷凍干燥時間為10 15h，即可獲得含水量為I 2%的玉米蛋白粉酶解液凍干粉。
全文摘要
本發(fā)明屬于玉米精深加工及其副產(chǎn)物綜合利用的技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法，重點(diǎn)解決了以玉米蛋白粉為原料，以水解度為酶解效果衡量指標(biāo)，通過單因素和響應(yīng)面設(shè)計，在優(yōu)選出雙螺桿擠壓膨化技術(shù)和堿性蛋白酶酶解技術(shù)的最佳工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了玉米蛋白粉水分含量的調(diào)適、雙螺桿擠壓膨化、干燥、超微粉碎、過篩、酶解、離心、真空旋轉(zhuǎn)濃縮、真空冷凍干燥等工藝路線，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)擠壓膨化處理后的玉米蛋白粉，被液體或固體的堿性蛋白酶在適宜條件下酶解3h內(nèi)，水解度可由25.4％提高至40.2％。本發(fā)明旨在提高玉米蛋白粉的酶解效果，提升玉米資源綜合利用水平，加快玉米精深加工系列產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)程。
文檔編號C12P21/06GK102952840SQ20121031094
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者林松毅, 王可, 劉靜波, 劉旭野, 楊帥伶, 張秦溥 申請人:吉林大學(xué)