CN101703146B - 一种食用级玉米蛋白粉的提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种食用级玉米蛋白粉的提纯方法。利用玉米淀粉加工后的副产物玉米蛋白粉为原料，加水调节预处理后的玉米蛋白粉的重量浓度至10％-20％，采用真空脱臭、脱腥；温度为100～120℃，加热时间为6～10s；在控温螺旋反应器中，设定温度40～50℃，添加过氧化氢溶液，在机械不断搅拌下进一步进行脱臭、脱腥和水洗；最终达到玉米蛋白粉纯化的目的。本专利有效地利用玉米蛋白粉，拓展其应用范围，提高经济和社会价值，填补其在食品工业应用中的空白；该方法玉米蛋白粉的回收率高达93～98％；并有效地保留了玉米蛋白粉中原有的营养成分，安全卫生，适合作为食品辅料或营养强化剂应用于食品工业。
Description
技术领域
本发明涉及一种玉米蛋白粉，特别是涉及一种利用淀粉加工后的副产物玉米蛋白粉为原料，提纯得到食用级玉米蛋白粉的方法。属于生产食品配料和食品添加剂的技术，具体是利用分级提纯以及物理改性手段，生产出可直接食用的食品级玉米蛋白粉。
背景技术
近年来，世界玉米总产量在6亿吨左右，美国、中国、欧盟、巴西和墨西哥是五大玉米生产国，其中美国占全球玉米总产量的40％。我国是世界玉米第二生产大国，近年来，玉米产量已在1.2亿吨以上，占世界玉米产量的20％左右。这1亿多吨的玉米大体消费领域是：饲料约9000万吨、口粮约1500万吨、种子约120万吨、工业消耗约1100万吨、储运消耗约500万吨。目前，国内淀粉的产量已经超过1800万吨。随着玉米淀粉产量的增加，相应的副产物玉米蛋白粉的产量也相应增加。
玉米食品在许多国家都很受欢迎，日本视其为“黄金食品”，美国称其为“皇冠上的明珠”。随着人们生活水平的提高和工业生产的发展，对玉米的需求量越来越大。玉米中除了含有大量的淀粉，还含有蛋白质、脂肪和纤维等物质。多年来，玉米加工往往只利用了其中的一部分，而把其它有价值的成分作为废料处理或排放，不仅浪费资源，经济效益低，而且造成环境污染。因此，如何合理地开展玉米综合利用开发，使玉米物尽其用，进一步提高玉米的经济效益具有重要的意义。
玉米蛋白粉(Corn Gluten Meal，CGM)也叫玉米麸质粉，俗称“黄粉子”，是由玉米粒经湿磨法工艺制得的粗淀粉乳再经淀粉分离机分出的蛋白质水(即麸质水)，然后用离心机或气浮选法浓缩、脱水干燥制得，其生产工艺过程如下：玉米→浸渍→破碎→筛分→分离→压滤→干燥→成品(玉米蛋白粉)。目前市场上玉米蛋白粉含量主要是55～65％蛋白含量的产品。玉米蛋白粉中除含有丰富的蛋白类营养物质外，还含有丰富的类胡萝卜素，包括玉米黄素、β-胡萝卜素、叶黄素、隐黄素、α-胡萝卜素、新黄质和金莲花黄素等成分，其含量为200～400μg/g，此外还含有大量的纤维和矿物质。玉米蛋白粉主要作为动物和家禽的饲料，也有将玉米蛋白粉为原料经过物理、化学以及酶学方法生产一些深加工品产品如醇溶性蛋白和谷蛋白、蛋白发酵粉、氨基酸、玉米黄色素和生物活性肽等。目前玉米蛋白粉主要是作为动物和家禽的饲料，国内、外尚没有对玉米蛋白粉进行提纯，使之作为食品辅料和营养强化剂直接食用或直接应用到食品工业的相关报道。
我国玉米加工主要是提取淀粉，只利用了玉米的50～60％作为商品淀粉，其余大部分以粗饲料或者当作“三废”处理和排放，不仅经济效益低，极大地浪费了资源，而且造成了严重的环境污染。对玉米进行深加工和再次利用是发展食品工业和蛋白工业之急需，也是农业产业化之急需。提纯出可直接食用的玉米蛋白粉可充分地利用玉米资源、减少污染、使其附加值增加，节约成本，带动玉米生产的发展，大大提高玉米蛋白粉的经济和社会价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，以我国丰富的玉米蛋白粉原料，提供一种回收率高达93～98％、有效地保留了玉米蛋白粉中原有的营养成分、安全卫生、可直接作为食品原料和营养添加剂的食品级玉米蛋白粉的提纯方法，有效地利用玉米蛋白资源，同时填补玉米蛋白粉在直接食品中应用的空白，扩大玉米蛋白粉的应用范围和价值。
本发明利用淀粉加工后的副产物玉米蛋白粉为原料，通过除杂、调控pH值、高压和电极化协同脱臭、脱腥、机械搅拌震荡、水洗、分级过滤、气流干燥和微细化等多种手段和方法相结合，生产出食品用玉米蛋白粉，可作为食品原料或添加剂，或者与其它蛋白粉如大豆蛋白粉复配，直接应用于食品中，不仅完整保留了玉米蛋白粉中原有的营养成分，而且能更有效地利用该原料，扩展玉米蛋白粉的用途和应用范围，提高玉米蛋白粉的经济和社会价值。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种食用级玉米蛋白粉的提纯方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)以玉米淀粉厂生产的粗玉米蛋白粉为原料，进行除杂、粉碎和筛分预处理；
(2)加水调节经步骤(1)预处理后的玉米蛋白粉的重量浓度至10％-20％，采用真空脱臭、脱腥；温度为100～120℃，加热时间为6～10s。
(3)调节玉米蛋白粉的重量浓度为15～25％，调节pH值3～7.5，在控温螺旋反应器中，设定温度40～50℃，添加占玉米蛋白粉干基重量0.1～5‰的过氧化氢溶液，所述过氧化氢溶液的浓度为5～30％，在机械不断搅拌下进一步进行脱臭、脱腥和水洗；
(4)在离心机中进行离心分离并不断加入清水，进一步清洗纯化，之后进行分级过滤，去除杂质，脱出异味和残留的化学试剂以及微生物；
(5)进行气流干燥，保持所得玉米蛋白粉水份的重量含量为5.0～10％；
(6)进行粉碎，筛分，得食用级玉米蛋白粉。
为进一步实现本发明目的，步骤(2)的加热时间优选为8～10s。
步骤(5)的气流干燥时间优选为0.5-2s。
步骤(6)的筛分优选采用100目振动筛进行。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)有效地利用玉米蛋白粉，拓展其应用范围，提高经济和社会价值，填补其在食品工业应用中的空白；
(2)提纯后的玉米蛋白粉色泽金黄，颗粒大小均匀，口感粗糙度明显降低，具有玉米蛋白粉特有的甜香味，产品回收率高达93％～98％；
(3)有效地保留了玉米蛋白粉中原有的营养成分，如保留了玉米蛋白粉中的营养物质如氨基酸、类胡萝卜素、纤维和矿物质等；安全卫生，适合作为食品辅料或营养强化剂应用于食品工业。
(4)提纯后的玉米蛋白粉在食品安全和卫生指标上均符合国家标准：如黄曲霉毒素＜1.5μg/Kg，亚硫酸盐(以二氧化硫计)＜30mg/Kg；微生物指标：细菌总数，cfu/g：＜1000，大肠菌群总数，MPN/100g＜30，致病菌(指沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌)不得检出。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，需要说明的是，实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制。
实施例1
(1)以玉米淀粉厂生产的粗玉米蛋白粉(蛋白质含量约为55～57％)为原料，进行除杂、粉碎和筛分预处理；具体是该玉米蛋白粉过20目的分析筛，去除比较大的块状颗粒，用强力粉碎机将大颗粒适当粉碎，获得颗粒大小均匀的玉米蛋白粉1千克。
(2)加入一定量的水分调整玉米蛋白粉乳液重量百分比浓度为15％，采用真空脱氧、脱臭，加热温度为100℃，加热时间为8s。
(3)调整玉米蛋白粉乳液重量百分比浓度为20％，调节pH值为3.0。在螺旋反应器中，控制水洗温度为40℃，加入占玉米蛋白粉干基0.1‰的重量百分比浓度为30％的过氧化氢溶液，进一步纯化玉米蛋白粉。
(4)加水4升进行二次水洗处理，之后进行分级过滤，去除杂质，脱出异味和残留的化学试剂以及微生物；
(5)水洗后，在离心机中进行离心分离并不断加入清水，进一步清洗纯化。
(6)进行气流干燥1.5s、强力粉碎机进行粉碎、用100目振动筛进行筛分。最终可以获得提纯后的玉米蛋白粉为0.93千克，回收率为93％。
本例提纯后的玉米蛋白粉色泽金黄，颗粒大小均匀，口感粗糙度明显降低，具有玉米蛋白粉特有的甜香味，产品回收率在93％；本提纯过程主要采用物理方法处理，因此能很好地保留玉米蛋白粉中的营养物质如氨基酸、类胡萝卜素、纤维和矿物质等。经检测，本实施例提纯后的玉米蛋白粉在一些重要的食品安全和卫生指标方面均符合国家标准：其中，黄曲霉毒素为1.48μg/Kg，亚硫酸盐(以二氧化硫计)＜10mg/Kg；微生物指标：细菌总数，cfu/g：＜1000，大肠菌群总数，MPN/100g＜30，致病菌(指沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌)没有检出。下面实施例的检测情况基本相同，不一一说明。
实施例2
(1)以玉米淀粉厂生产的粗玉米蛋白粉，蛋白质含量约为58～60％，为原料，进行除杂、粉碎和筛分预处理；具体是该玉米蛋白粉过20目的分析筛，去除比较大的块状颗粒，用强力粉碎机将大颗粒适当粉碎，获得颗粒大小均匀的玉米蛋白粉10千克。
(2)加入一定量的水分调整玉米蛋白粉乳液浓度为15％(重量)，真空脱腥、脱臭，温度为100℃，加热时间为10s。
(3)调整玉米蛋白粉乳液浓度为20％(w/w)，调节pH值为5.0。在螺旋反应器中，控制水洗温度为45℃，加入占玉米蛋白粉干基1‰的20％的过氧化氢溶液，进一步纯化样品。
(4)加水40升进行二次水洗处理，之后进行分级过滤，去除杂质，脱出异味和残留的化学试剂以及微生物；
(5)水洗后，在离心机中进行离心分离并不断加入清水，进一步清洗纯化。
(6)进行气流干燥1s、强力粉碎机进行粉碎、100目振动筛进行筛分。最终可以获得提纯后的玉米蛋白粉为9.5千克，回收率为95％。
通过本工艺能够达到对玉米蛋白粉的提纯。提纯后的玉米蛋白粉色泽金黄，颗粒大小均匀，口感粗糙度明显降低，具有玉米蛋白粉特有的甜香味，产品回收率在95％；很好地保留了玉米蛋白粉中的营养物质如氨基酸、类胡萝卜素、纤维、矿物质等。一些重要的食品安全和卫生指标均符合国家标准：如黄曲霉毒素为1.45μg/Kg，亚硫酸盐(以二氧化硫计)＜10mg/Kg；微生物指标：细菌总数，cfu/g：＜1000，大肠菌群总数，MPN/100g＜30，致病菌(指沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌)没有检出。
实施例3
(1)以玉米淀粉厂生产的粗玉米蛋白粉，蛋白质含量约为60～62％)为原料，进行除杂、粉碎和筛分预处理；具体是该玉米蛋白粉过20目的分析筛，去除比较大的块状颗粒，用强力粉碎机将大颗粒适当粉碎，获得颗粒大小均匀的2千克玉米蛋白粉。
(2)加入一定量的水分调整玉米蛋白粉乳液浓度10％，真空脱醒、脱臭，加热温度为120℃，加热时间为6s。
(3)调整玉米蛋白粉乳液浓度20％(W/W)，调节pH值为7.5。在螺旋反应器中，控制水洗温度为45℃，加入占玉米蛋白粉干基5‰的5％的过氧化氢溶液，进一步纯化样品。
(4)加水8升进行二次水洗处理，之后进行分级过滤，去除杂质，脱出异味和残留的化学试剂以及微生物；
(5)水洗后，在三足离心机中进行离心分离并不断加入清水，进一步清洗纯化。
(6)进行气流干燥2s、强力粉碎机进行粉碎、振动筛进行筛分。最终可以获得提纯后的玉米蛋白粉为1.96千克，回收率为98％。
通过本工艺能够达到对玉米蛋白粉的提纯。提纯后的玉米蛋白粉色泽金黄，颗粒大小均匀，口感粗糙度明显降低，具有玉米蛋白粉特有的甜香味，产品回收率在98％；很好地保留了玉米蛋白粉中的营养物质如氨基酸、类胡萝卜素、纤维、矿物质等。一些重要的食品安全和卫生指标均符合国家标准：如黄曲霉毒素为1.40μg/Kg，亚硫酸盐(以二氧化硫计)＜10mg/Kg；微生物指标：细菌总数，cfu/g：＜1000，大肠菌群总数，MPN/100g＜30，致病菌(指沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌)没有检出。
实施例4
(1)以玉米淀粉厂生产的粗玉米蛋白粉(蛋白质含量约为63～65％)为原料，进行除杂、粉碎和筛分预处理；具体是该玉米蛋白粉过20目的分析筛，去除比较大的块状颗粒，用强力粉碎机将大颗粒适当粉碎，获得颗粒大小均匀的玉米蛋白粉5千克。
(2)加入一定量的水分调整玉米蛋白粉乳液浓度为20％(W/W)，初步的脱腥、脱臭，采用内外同时加热，外加热为电阻加热、内部加热采用电磁加热，温度为100℃，加热时间为9s，压强为280pa。
(3)调整玉米蛋白粉乳液浓度为20％(w/w)，调节pH值为6.0。在螺旋反应器中，控制水洗温度为50℃，加入占玉米蛋白粉干基3‰的15％的过氧化氢溶液，进一步纯化样品。
(4)加水20升进行二次水洗处理，之后进行分级过滤，去除杂质，脱出异味和残留的化学试剂以及微生物；
(5)水洗后，在离心机中进行离心分离并不断加入清水，进一步清洗纯化。
(6)进行气流干燥0.5s、强力粉碎机进行粉碎、振动筛进行筛分。最终可以获得提纯后的玉米蛋白粉为4.8千克，回收率为96％。
Claims (4)
1.一种食用级玉米蛋白粉的提纯方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：
(1)以玉米淀粉厂生产的粗玉米蛋白粉为原料，进行除杂、粉碎和筛分预处理；
(2)加水调节经步骤(1)预处理后的玉米蛋白粉的重量浓度至10％-20％，采用真空脱臭、脱腥；温度为100～120℃，加热时间为6～10s；
(3)调节玉米蛋白粉的重量浓度为15～25％，调节pH值3～7.5，在控温螺旋反应器中，设定温度40～50℃，添加占玉米蛋白粉干基重量0.1～5‰的过氧化氢溶液，所述过氧化氢溶液的浓度为5～30％，在机械不断搅拌下进一步进行脱臭、脱腥和水洗；
(4)在离心机中进行离心分离并不断加入清水，进一步清洗纯化，之后进行分级过滤，去除杂质，脱出异味和残留的化学试剂以及微生物；
(5)进行气流干燥，保持所得玉米蛋白粉水份的重量含量为5.0～10％；
(6)进行粉碎，筛分，得食用级玉米蛋白粉。
2.根据权利要求1所述的食用级玉米蛋白粉的提纯方法，其特征在于：步骤(2)的加热时间为8～10s。
3.根据权利要求1所述的食用级玉米蛋白粉的提纯方法，其特征在于：步骤(5)的气流干燥时间为0.5-2s。
4.根据权利要求1所述的食用级玉米蛋白粉的提纯方法，其特征在于：步骤(6)的筛分采用100目振动筛进行。
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