CN102098926A

CN102098926A - 一种从玉米胚芽中提取食用蛋白质的方法

Info

Publication number: CN102098926A
Application number: CN2009801235571A
Authority: CN
Inventors: 保罗·杰·惠伦; 西伦·库珀; 斯科特·卢卡斯
Original assignee: ICM Inc USA
Current assignee: ICM Inc USA
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2011-06-15
Also published as: BRPI0915713A2; WO2009155350A1; US20090311397A1; EP2303907A4; EP2303907A1; CA2728251A1; MX2010013981A

Abstract

本发明提供了一种从玉米胚芽中提取食用蛋白质的方法。所述方法包括：制备脂肪质量含量低于约5％的脱脂玉米胚芽；在低于或等于180℉的温度下研磨玉米胚芽使得颗粒粒径小于或等于美国网筛标准约100目，将研磨好的玉米胚芽加水制备成悬浮液，从悬浮液中提取食用蛋白质溶液，向食用蛋白溶液中加入沉淀剂(乙醇或酸性物质)回收食用蛋白质，将食用蛋白质烘干。采用该方法提取的蛋白质产品其中蛋白质含量为80％-90％。

Description

一种从玉米胚芽中提取食用蛋白质的方法

相关的参考申请

本申请权利要求书具有在美国提出的专利申请号为61/073 357的专利优先权，所述美国专利申请的申请日为2008年6月17号，该美国专利申请的内容通过引用被合并到本申请中。

技术领域

本申请涉及一般粮食作物的加工领域，特别涉及一种从玉米胚芽中提取食用蛋白质的方法。

背景技术

玉米作为人类食物被商业化处理，主要是因为它的加工残余物料中含有淀粉和油脂可以作为动物饲料。整个玉米籽粒含有大约9％的蛋白质，其中82％在胚乳，18％存在于胚芽中。

湿法加工和干法加工是玉米加工中两种主要的加工方法(Corn：Chemistry & Technol，2003)。湿法加工通过过量的含有45％的二氧化硫的水溶液浸泡玉米籽粒来分离玉米各成分。预期的，从湿法加工获得的最终产品分别是淀粉和来自于胚芽的油脂。胚芽饼、浸泡残余材料、麸粉以及所有的纤维剩余材料(包括玉米皮等)，与动物饲养相结合，作为玉米黄浆饲料(胚芽)和玉米麸粉(纤维以及洗下的淀粉)被广泛的认识。玉米干法加工是从玉米籽粒中制备食用级产品的另外一种主要加工方法。顾名思义，与湿法加工相比整个玉米籽粒加工过程在“干”的条件下进行。为了促进玉米加工，需要调节玉米籽粒的水分从14％到最适合为20％。干法加工通过磨粉并破碎胚乳使玉米籽粒脱皮，分离出富含油脂的胚芽蛋白质。干法加工的主要产品有去胚芽的胚乳颗粒，如玉米糁、玉米麸等各种玉米粉。为了防止酸败，工业标准中玉米干法加工产品(玉米糁、玉米麸、玉米粉)的油脂重量含量一般在0.5％-1％。

干法加工的副产品包括纤维质的玉米皮和胚芽。胚芽可采用榨油机或溶剂萃取法进行深加工提取玉米油脂。一般玉米干法加工的胚芽会出售给榨油商，因为玉米加工获得的胚芽量达不到填补玉米油萃取(环己烷法萃取)所需设备费用的经济规模。

在具体操作中，干法加工操作被描述为比湿法加工更好的现有技术，因为干法-研磨的胚芽(1)研磨的粉末更细；(2)去除了湿法加工中固有的微生物问题；(3)没有湿法加工中的固体含量限制；并且(4)没有湿法加工中固有的因泡沫引起的蛋白质变性，那会影响最终产品的应用。

玉米蛋白质可以根据在玉米籽粒中储存的位置进行描述和分类，比如：胚乳蛋白质主要由非水溶性的玉米醇溶性蛋白质组成，胚芽蛋白质由约70％-80％的水溶性蛋白质组成(白蛋白和球蛋白)。这些蛋白质的功能和易碎性也是截然不同的。

在需要水溶解的食物系统中，玉米醇溶性蛋白质(玉米胶蛋白)具有相当的化学惰性。玉米醇溶性蛋白质是碱和乙醇溶性的，并且具有很强的热和压抗性。玉米醇溶性蛋白质在赖氨酸和其它氨基酸上是营养缺乏的。

不像胚乳中的不溶于水的玉米醇溶性蛋白质，玉米胚芽中总蛋白质的70％-80％是水溶性的，这就意味着可以使用水提取这类蛋白质(Watson，S.in Corn：Chem.&Tech.，2003)。胚芽蛋白质具有很高的营养价值，其氨基酸组成和蛋白质有效率(protein efficiency rating，PER)等同于鸡蛋蛋白(Zayas and Lin，1989)。

这些胚芽蛋白质由白蛋白和球蛋白组成，并且对热和机械力变性很灵敏。同时，与其它的白蛋白和球蛋白一样，这些蛋白质的变性条件为酸性pH值(酸性常数约为pH4.5)，变性温度122℉左右，蛋白质变性导致功能丧失，比如水溶性等。

机械力的作用，如在采用榨油机去除胚芽中的油脂的过程中，蛋白质可能因为机械能转换成热能的加热作用或者因为机械剪切力作用而变性。因此，为了获得较高产率的没有变性或者具有活性功能的胚芽蛋白质，上述使得蛋白质变性的因素必须尽量避免或者使其影响最小化。

因为胚芽蛋白质中大部分蛋白质都是水溶性的，所以水被用于从胚芽中提取胚芽蛋白质。在提取过程中，首先需要对胚芽进行脱脂(去除油脂)，然后研磨，并将研磨后的粉末与水混合形成悬浮液以便于蛋白质的提取。通过干法研磨获得的全脂胚芽(没有经过脱脂处理的胚芽)中，其油脂(脂肪)的重量含量在20％到24％之间，因此一般需要进行脱脂处理。

如果不进行脱脂处理，直接采用全脂胚芽进行蛋白质提取，其生产出来的产品会油脂超标，并且容易造成产品酸败。为了便于研磨成适合于蛋白质提取的颗粒(颗粒粒径为美国标准网筛40目或者更小)，胚芽必须充分的脱脂。在具体实施方案中，脱脂胚芽的油脂重量含量低于5％。脱脂处理的原因既是因为油脂的含热量高，也是由于其本身的不稳定性产生酸败污染。

目前，玉米胚芽蛋白质浓缩分离制备食用级产品并没有被商业化，其原因主要在于，玉米胚芽一般都被大规模的用作商业化的玉米油提取，并且，从玉米胚芽中提取食用级蛋白质很难保证其产率和纯度。另外，湿法加工过程中，玉米浆液中的二氧化硫的使用、pH值条件、酸溶性蛋白的浸出等，都可能造成蛋白质的污染，影响蛋白质功能，并降低蛋白质产率。

综上，迄今为止还没有从玉米胚芽中制备营养、美味的胚芽蛋白质产品的技术方法。另外，高使用价值的食用蛋白质产品其蛋白质重量含量需要高于70％，这也是食用级蛋白质产品生产中的一个重要因素。

Freeman等在专利号为3615655的美国专利中，对胚芽进行粗研磨后(所得颗粒粒径小于美国标准网筛20目)，制备成玉米浆液，采用湿磨法使胚芽释放蛋白质。使用该加工方法(粗磨粒径小于20目)，蛋白质产率低，大量蛋白质仍然存留在胚芽颗粒中没有被提取出来。在Freeman的发明实施例5中提到采用上述方法，并以己烷作为溶剂，其总的胚芽蛋白质产率仅有约36％。

Freeman等没有利用胚芽蛋白质的水溶性特性进行蛋白质回收。取而代之的是，在湿磨处理后，采用细筛或滤布分离粒径较小的胚芽蛋白质，以便于蛋白质的回收。Freeman等认为，他们的专利方法中，湿磨使得胚芽中的蛋白质断裂成小分子量的胚芽蛋白质，因此采用细筛或滤布就可以实现胚芽蛋白质的有效的分离回收。

在Freeman的发明中，更细的网筛仅仅用来回收研磨后的蛋白质，此外他们还采用离心法分离胚芽蛋白质。另外，在Freeman发明的一个实施例中，他们还使用了榨油机和蒸汽法分离溶剂(己烷)和蛋白质，而这两种方法都是会使蛋白质变性的。蛋白质的变性限制了蛋白质在食用制品中的应用功能，同样也降低了其营养价值(Zayas and Lin，1989)。

Freeman的发明提供的方法，其蛋白质产率低，在以己烷为溶剂的实施例5中，其蛋白质产率为“胚芽蛋白质总量的36％”，蛋白质纯度仅为59.5％(参加Freeman发明中的表4)。Freeman采用水为溶剂的玉米浆液方法中，其产率和纯度也很低，其发明的表2显示纯度为36.9％。根据上述产率和纯度，使得该方法没有商业吸引力。Freeman和Olson提供的加工方法没有简化操作程序，再加上其低产率和纯度，其方法没有被应用到实际的商业生产中。

发明内容

本发明具体描述了一种提取玉米胚芽蛋白质的方法，所述提取后的产品可以用于食物产品。当与乙醇产品设备相结合时，所述玉米胚芽提取程序创造了另外的收益，同时减少了乙醇产品程序中一部分低价值产品的产生。

本发明描述了一种水提取回收水溶性玉米胚芽蛋白的方法。使用超细研磨(粒径小于200目)，脱脂玉米胚芽，在40-50℉温度范围内加水制备成固体含量为15％-30％，pH值约为pH6.3的悬浮液，用占悬浮液总重量的约0.1％钙处理悬浮液，通过上述方法获得高提取产量(83-90％+)的玉米胚芽水溶性蛋白质。

悬浮液在避免产生泡沫的条件下混匀15min，然后离心。接下来，重新悬浮所述离心的沉淀，并且在约pH8.5的条件下碱提取至少15min。离心所述碱提取沉淀，所获得的沉淀再于约pH8.5的条件碱提取。另外，碱提取液可以被制成，特别是高固体含量的浆液，以保持高产量。每次离心后的碱性提取液可以用来重悬先前离心的沉淀，以蛋白质水平，并且相比于分批采用新的碱性液体重悬沉淀而言更经济节约。

在采用与提取液重量比例约1∶1的酸-乙醇回收水溶性蛋白质之前，用1.0-10微米的滤膜过滤从水提取中获得的提取液，去除残余的胚芽微粒。或者，使用盐酸使得提取液pH在3.5-4.5间的酸沉淀法。在酸沉淀或者乙醇沉淀之前，也可以采用微孔过滤或者超滤对提取液进行浓缩纯化处理。上述乙醇沉淀或者酸沉淀的蛋白质可以通过离心回收。

接下来，蛋白质沉淀可以采用酸性乙醇洗涤并离心。所述沉淀可以采用喷雾干燥并且乙醇通过蒸发回收。或者，所述乙醇沉淀可以加上制成浆液并喷雾干燥。通过上述方法，可以获得平均纯度约为82％的蛋白质产率约83％到90％之间的水溶性蛋白质。。通过上述方法，同样可以生产出包括产率大于90％的蛋白质产品。酸性乳清液中残余的蛋白质可以通过微滤或超滤进行回收，以进一步提高蛋白质产率。

附图说明

说明书附图包括提供对具体实施例深入的理解，并且是本发明实施例的一部分。附图说明结合附图用于解释本发明中具体的原理。通过参考以下描述，其它的实施方案以及许多可以预期的有益的方案都可以容易理解。像参考数指定对应类似部分一样，附图中的各组成元素之间不构成必要和唯一的相互依赖关系。

图1为蛋白质和总的固体与提取次数的关系图；

图2为pH值与蛋白质提取产率的关系图；

图3为pH值与玉米胚芽中植酸盐和蛋白质的溶解度关系图；

图4为通过钙离子减少植酸盐的图。

具体实施方式

本发明在玉米胚芽中提取胚芽蛋白质的有益效果在于：(1)通过严格的控制每个操作步骤使蛋白质不变性，以保护蛋白质的功能和营养；(2)基于水溶解性和胚芽蛋白质的溶剂度等物理属性提取有价值的蛋白质；(3)通过不会引起蛋白质变性的方法回收蛋白质；并且(4)回收蛋白质的浓度高(比如，超过约70％的蛋白质)，并且水溶性蛋白质产率高(比如，约80％到90％)。

我们发现，研磨更细的颗粒导致更高的水溶性胚芽蛋白的提取效率。采用最细设置的型号为3600的Perten Laboratory研磨机研磨脱脂胚芽，获得粒径约为20目的粉末。上述粉末材料与采用Cyclotech lab mill研磨机(网筛为1mm)和商业上用于制造超细粉末的Pulvocron mill研磨机(Bepex Corp.，Minneapolis)获得的更细的粉末对比。结果显示，采用Cyclotech lab mill研磨机和Pulvocron mill研磨机研磨后的粉末，比采用Perten Laboratory研磨机研磨后的粗粉，其蛋白质产率前者比后者高约30％。

我们深入的比较了采用0.5mm网筛的Cyclotech lab mill研磨机研磨的粉末。对Cyclotech lab mill研磨机研磨后的粉末进行100目的过筛处理，对Pulvocron mill研磨机研磨后的粉末进行200目的过筛处理(蛋白质提取效率见表1)。每份样品的总固体含量均为15％。比较了pH7、pH8、pH9三个pH条件下的水提取的提取液中水溶性蛋白质水平，最终结果显示在不同pH条件下，Pulvocron mill研磨机研磨并进行200目的过筛处理后的粒径更细的脱脂胚芽粉末，其蛋白质提取效率增加了约20％-27％。

表1

9

2.54

3.23

27.17

在我们的实验中，在胚芽中提取水溶性蛋白质的产率是有限的。图1显示了采用本方法进行的四次循环提取的结果，其每次提取的条件，精细研磨的脱脂胚芽制备的固体含量为15％的pH约9.0的水悬浮液，离心分离沉淀和提取液，除去所有的水溶性蛋白质。采用上述方法，我们的结果显示总的蛋白质中平均约80％的是水溶性蛋白质，该结果与文献报道(Lawton，in Corn：Chem.&Tech.，2003)的结果完全相符。这个值被用于计算所述工艺流程的百分比产量。

蛋白质的产率和纯度取决于采用乙醇和酸(盐酸)处理提取液后，离心该提取液所获得的水溶性蛋白质沉淀。当在等重量的无水乙醇被加入到提取液时，由于乙醇的加入而产生沉淀。蛋白质形成白色絮状物，此时最利于离心分离(离心速度大于1500g)。

乙醇沉淀是可逆的蛋白质变性而酸沉淀，如三氯乙酰酸(TCA)或盐酸，通常是不可逆的蛋白质变性。两者的区别就在于回收蛋白质的构象和功能能否在水溶液中得以恢复(可逆变性的蛋白质能够恢复，而不可逆的变性则不能恢复)。在乙醇或者酸沉淀过程中加热，会使大部分的蛋白质发生不可逆的变性。

我们发现，乙醇能够从提取液中使蛋白质沉淀，并回收超过85％的完整的蛋白质。终沉中的蛋白质含量通过标准的蛋白质分析方法(凯氏测氮法，kjeldahl)进行测量，同时总的固体也通过同样的方法测定。产量的计算方法为，4次循环提取的沉淀中总蛋白质回收量占胚芽中总的水溶性蛋白质的百分比。纯度的计算方法为，蛋白质在总的固体中的含量百分比。

酸沉淀，特别是HCl沉淀是食用级蛋白制品常用的沉淀方法。调节pH条件使其等于或略低于胚芽蛋白质的酸度系数(pH4.5-4.7)能够获得高纯度的蛋白质沉淀。然而，酸沉淀即使在相对温和的条件下也会导致蛋白质水解。沉淀产量减少高达约30％(表2)。剩下的蛋白质在“乳清液”中作为水解产物存在，并且可以通过蛋白质分析进行计算。

表2

由于胚芽蛋白酶容易被破坏的本质，使得分子量大的、结构完整的蛋白质容易沉淀。存在于乳清液中的分子量小的小片段多肽(被降解的蛋白质)大部分可以采用超滤和乙醇沉淀回收。而且，酸沉淀蛋白产品使得蛋白质变性，由于变性是不可逆的，因此即便将pH中和后，其蛋白质也不溶于水；而乙醇沉淀在去除乙醇后蛋白质产品可以溶于水或者制成悬浮液。

像许多蛋白质如从大豆中分离的蛋白质一样，，玉米胚芽蛋白质在偏碱性(pH值大于7.0)的溶液中具有更高的溶解度。在176℉的碱性水提取液中能提取出纯度超过约90％的大豆蛋白质。在更高的pH条件下，相比较于pH7.5条件，蛋白质产率要增加约九成。当pH增加到pH9.0时，大豆蛋白质的产率仍持续增长。然而，高pH值条件会使蛋白质转换成氨基酸或多肽，使得部分营养丧失；并且，在该条件下容易发生美拉德(Maillard)反应，使得蛋白质产品变色。

与大豆蛋白质不同的是，玉米胚芽蛋白质对热和热/碱反应更灵敏。胚芽蛋白质中的白蛋白和球蛋白很大程度上是种子发芽或萌发所必须的酶(蛋白质)，这些蛋白质对温度、pH值、剪切力比大豆蛋白有更强的灵敏性，极易因此变性而失去活性功能。因此，在玉米胚芽蛋白质的提取和回收过程中必须协调好其质量和产率的关系。

例如，我们发现，碱性提取液的pH值从7.0增加到pH9.0，其蛋白质产率会随着pH值的增加而增加。我们还发现，提取液pH的增加超过约pH7.0时，胚芽色素(类胡萝卜素)被提取出来的量也会增加，该色素的存在会影响蛋白质产品的颜色质量。因此，本发明中的pH值保持在9.0以下(图2)。

不像大豆，我们发现，高的提取温度并不会提高玉米胚芽蛋白质的产率。提取温度在73℉到86℉之间或者制冷到约40℉时玉米胚芽蛋白质产率相同。在上述情况的启示下，本发明的提取均在约40℉-50℉之间的“冷”条件下进行，这很有利于控制操作过程中的微生物影响。

本发明的提取方法时间短，通常每个循环在20min就可以完成。精细研磨(颗粒粒径小于200目)；采用冷水(约40℉-50℉之间)将脱脂胚芽制成固体含量重量约30％的悬浮液；调节pH值到约8.5并搅拌约15min，搅拌中避免产生泡沫。悬浮液中的固体含量受限于悬浮液的粘度。悬浮液在1700-2550g条件下离心，获得含有水溶性胚芽蛋白质的提取液。上述过程即包括一个提取循环。结合两次所述提取循环蛋白质的产率将达到约83％-90％之间，循环过程中胚芽浆液固体含量重量约15％。

为了获得更高的提取产率，需要增加悬浮液的固体含量，以及碱性液体的循环提取次数。因此，可将悬浮液的固体含量从15％提高到25％，提取循环数从2次增加到4次。循环次数直接相关于每次循环的蛋白质产率的成本。

提取悬浮液通常采用1500g或者更高的速度离心。收集提取液并加入等重量的无水乙醇，混匀，沉淀至少15min。研究发现，在乙醇沉淀时加入微量的HCl，调节pH值6.3至6.5之间，能够得到更高的蛋白质纯度(蛋白质含量)，蛋白质含量从约65％-69％之间提高到约80％。上述酸-乙醇提取方法能够获得更白的最终产品。

上述蛋白质沉淀通过离心收集。然后用相当于沉淀2倍重量的乙醇重悬洗涤。在pH值6.3-6.5条件下至少15min，离心并采用喷雾干燥。乙醇洗涤能够除去油脂以及其它降低蛋白质纯度的污染物，使得喷雾干燥获得的产品更白。

或者，乙醇洗涤沉淀时加入水重悬，然后再喷雾干燥。也可以采用酸沉淀法，不过需要注意的是，酸沉淀法会降低沉淀的量(表2)。残余的5kDa到10kDa之间的蛋白质可以采用适当的超滤膜回收。

植酸盐的去除是提高玉米胚芽蛋白提取纯度的一个重要步骤。玉米胚芽中的植酸盐或植酸是有机磷酸的主要存储物质。植酸盐中约86％属于磷酸盐，并且通过其负电荷可以与矿物质、纤维和蛋白质结合。植酸盐在酸性条件下具有很高的溶解性，但几乎不溶于碱性液体。

去除植酸盐既是为了保证蛋白产品的功能，也是为了保证其营养。大豆蛋白采用酸处理或者酸沉淀后仍然具有活性功能，因此在酸沉淀或处理提取大豆蛋白的过程中会提取出大量的植酸盐。因此，酸沉淀如果没有后续的从上清液中回收蛋白质的有效方法的话(回收蛋白质，去除植酸盐)，将会造成蛋白质产率的严重损失。

在玉米胚芽蛋白中植酸盐的去除直接关系到胚芽蛋白的产率与纯度。植酸盐能够直接结合蛋白质分子中氨基酸末端的阳性基团，影响蛋白质的水溶性。我们注意到在乙醇沉淀蛋白质时，仅仅采用碱性提取液(pH8-9)，其纯度阈值在65％-69％，其中高含量的灰分杂质是另外一个主要原因。

在脱脂大豆和脱脂玉米胚芽中植酸盐在低pH值(＜pH4.0)条件下均具有水溶解性，其中玉米胚芽中的植酸盐在高于上述pH值条件下不溶于水，而脱脂大豆粉末中的植酸盐在中性甚至碱性条件下其溶解度却有所增加。脱脂大豆粉末中的植酸盐的情况与米糠中的植酸盐的情况相类似。图3显示了脱脂玉米胚芽中植酸盐和蛋白质水溶解度与pH的关系。

研究发现，在提取操作之前，使用0.1％的CaCl₂调节(低温条件，40℉-50℉之间)固体含量为15％的悬浮液的pH值到约6.3，可以减少75％的水溶性植酸盐，植酸盐含量从4.125g/L降到1.075g/L。采用上述方法处理后，蛋白质的纯度提高到了90％以上，后续操作中乙醇沉淀回收的蛋白质平均纯度也达到82％。总的水溶性蛋白质的回收产率保持在83％-90％之间。

钙离子进行预处理时，如果pH值低于6.3，如pH5.0-5.5之间，其结果显示蛋白质产率降到约64％，纯度降到约40％。而且，随后的碱性液体提取后，提取物的颜色呈深灰色，其颜色的变化大概是由于在碱性条件下进行酸处理所造成的。

深灰色颜色的蛋白产品是不理想的提取结果。即便在后续的碱液提取步骤中加入钙离子(使得pH等于或大于7.0)，相比于预先在悬浮液中加入0.1％的CaCl₂而言，其蛋白质产率也是有所减低的。可见，钙离子预先处理悬浮液是最有效的，远比在后续步骤中加钙离子处理有效。

例如，在约pH6.3条件下，用钙离子预先处理原始提取悬浮液与用钙离子处理用于提取的提取液，两者结果大不相同。分析认为，可能的原因是，在低pH条件下形成植酸盐-蛋白质复合物(不溶于水)，调节pH至中性或者碱性，进一步形成植酸盐-阳离子-蛋白质复合物(不溶于水)，因此在离心或过滤后的提取液中加入钙离子的效果不如在原始悬浮液中加钙离子的效果理想。

钙离子预处理过程中，通过调节pH值直接形成钙离子-植酸盐复合物。当pH达到约6.3时，植酸盐的溶解度达到最低值，并不是不溶解；与此同时，蛋白质的溶解度增加(图3)。

上述结果反映了，当pH达到约6.3时，由于植酸盐与二价钙离子的结合性更强，因此减少了与蛋白质的结合；并且由于pH值的增加，植酸盐与末端为阳性基团的精氨酸、赖氨酸、组氨酸的结合也有所减少。可见，pH值的增加改变蛋白质的构象，导致溶解度增加的同时，也影响了蛋白质潜在的结合能力。

虽然植酸钙在碱性pH条件下是不溶于水的，但是却不会因为增加pH值时加入的大量的钙离子而形成植酸盐-阳离子-蛋白质的结合复合物。因为，在碱性条件下，不溶于水的钙离子-植酸盐复合物会沉淀，并被离心分离；而蛋白质仍然保持在上清液中，因此可以通过该方法降低蛋白质回收中的植酸盐含量。

我们通过HPLC对植酸进行分析，结果显示，钙离子预处理悬浮液能够有效的去除玉米胚芽悬浮液中75％的植酸盐。图4显示了与初始悬浮液相比，采用钙离子处理后回收蛋白中的植酸盐含量(烘干后的量)。图中PPT表示酸-乙醇沉淀，PPTw表示酸-乙醇洗涤。酸-乙醇沉淀获得的蛋白质含量(烘干后的量)达到甚至高于90％。

本发明提供的研磨处理后提取蛋白质的方法所制备的蛋白质产品，其营养价值与鸡蛋的蛋白十分相似。表3比较了从玉米胚芽中提取的水溶性蛋白质与鸡蛋蛋白的各氨基酸成分及含量，其中甘氨酸和精氨酸的含量几乎是鸡蛋蛋白的两倍。表中鸡蛋蛋白的氨基酸成分及含量数量来源于USDA标准参考营养食品数据库(#21，2008)。

表3

采用本发明方法制备的蛋白质产品，如上表所示，氨基酸含量丰富，营养价值高，适合于制备各种健康蛋白质食品，比如婴幼食品以及医疗营养食品(饮料或食物)。与大豆蛋白、乳制品以及鸡蛋蛋白质相比，本发明制备的蛋白质产品成本低，具有价格竞争优势。

本发明的方法以及制备的蛋白质产品，其优越性增加了玉米加工的利润，对玉米加工业有很大的支持作用。进一步的，采用不同的蛋白质修饰方法对本发明制备的蛋白质进行修饰，本发明的蛋白制品还可以应用于其它以蛋白质为主要成分的如：乳制品、饮料、鸡蛋蛋白代替品等。

本发明提供的利用干法研磨玉米的方法，不仅适用于本发明的玉米胚芽蛋白提取，也适用于其它谷物，特别是胚芽或谷物的其它部分的提取。其具体操作除了本发明中提到的技术外，还可以采用其它的常规替代技术。比如，在湿法加工中，也可以采用本发明提供的蛋白质分离回收技术。

需要指出的是，本发明提到的任何理化因素所能预期的情况，都将会影响本发明最终产品的产率、纯度、活性功能以及口味，但是在不超出本发明基本构思的情况下所采用的替换都属于本发明保护范围。这些情况包括，比如直接使用整个玉米籽粒代替使用玉米胚芽的步骤，显然该玉米籽粒通过一系列的加工处理其中也包括部分的胚芽，这种情况同样可以采用本发明的步骤进行提取。如上所述我们能够显然的预期其获得的最终产品的质量会有所不同，但是仍然具有经济价值，所述情况属于本发明保护范围。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种从玉米胚芽中提取食用蛋白质的方法，所述方法包括：

提供油脂重量含量小于5％的脱脂玉米胚芽；

在不超过180℉的温度下将玉米胚芽研磨成粒径小于美国标准网筛100目的颗粒；

将研磨后的玉米胚芽制成水悬浮液；并且

从水悬浮液中提取食用蛋白质溶液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述脱脂玉米胚芽中的蛋白质基本上是非变性的蛋白质。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述脱脂玉米胚芽被研磨成粒径小于美国标准网筛200目。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述研磨在不超过130℉的温度下进行。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述水悬浮液中固体重量含量达到30％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述提取在不超过60℉的温度下进行。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述提取的操作时间为至少15min，在所述提取过程中避免产生泡沫。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括

用钙添加剂预处理所述水悬浮液，其中，所述该添加剂中钙的含量为水悬浮液重量的0.03％-0.054％；并且

调节水悬浮液的pH值至pH6.3-pH7.0。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括对水悬浮液进行离心来收集第一次提取液和第一次沉淀，其中，所述第一次提取液里面包含了水溶性蛋白质。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在水中重新悬浮所述第一次沉淀，形成第一次沉淀浆液；

调节所述第一次沉淀浆液pH值至大于pH8.0；

混匀所述第一次沉淀浆液至少15min；

将所述第一次沉淀浆液离心获得第二次提取液，以及第二次沉淀。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

在水中重新悬浮所述第二次沉淀，形成第二次沉淀浆液；

调节所述第二次沉淀浆液pH值至大于pH8.0；

混匀所述第二次沉淀浆液至少15min；并且

将所述第二次沉淀浆液离心获得第三次提取液，以及第三次沉淀。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：利用酸-乙醇沉淀法从所述第一次提取液、第二次提取液以及第三次提取液中的至少一种中制备的乙醇沉淀蛋白质中回收可食用蛋白质。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：采用水重新悬浮所述乙醇沉淀蛋白质，并采用喷雾干燥该悬浮液。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括：

在所述第一次提取液、第二次提取液以及第三次提取液中的至少一种中按所述第一次提取液、第二次提取液以及第三次提取液的总重量1∶1的比例加入水，形成乙醇-提取液溶液；

调节所述含水提取液溶液的pH值在pH6.3-pH7.0之间；

混匀所述含水提取液溶液至少15min；

将所述含水提取液溶液进行离心来回收沉淀的可食用蛋白质；

通过按水与沉淀的重量比为2∶1的比例加入水重新悬浮沉淀的蛋白质，来洗涤所述沉淀的可食用蛋白质；

离心回收所述沉淀的蛋白质；并且

喷雾干燥所述沉淀的蛋白质，来制备可食用蛋白质组合物，其中所述可食用蛋白质组合物为至少80％重量的蛋白质。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述脱脂玉米胚芽中有超过80％的蛋白质被回收。

16.一种从玉米胚芽中提取食用蛋白质的方法，所述方法包括：提供油脂重量含量小于5％的脱脂玉米胚芽；

将研磨后的玉米胚芽制成水悬浮液；并且

在低于60℉的温度条件下，从水悬浮液中提取可食用蛋白质溶液。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述脱脂玉米胚芽中的蛋白质基本上是非变性的蛋白质。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括在不超过180℉温度下将玉米胚芽研磨成粒径小于美国标准网目100目的颗粒。

19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述悬浮液中固体重量含量达到30％。

20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述提取在40℉-50℉的温度下进行。

21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述提取的操作时间为至少15min，在所述提取过程中要避免产生泡沫。

22.根据权利要求16所述的方法，还包括

用钙添加剂预处理所述水悬浮液，其中，所述该添加剂中钙的含量为悬浮液重量的0.03％-0.054％；并且

调节所述水悬浮液的pH值至pH6.3-pH7.0。

23.根据权利要求16所述的方法，还包括对水悬浮液进行离心来收集第一次提取液和第一次沉淀，其中，所述第一次提取液里面包含了水溶性蛋白质。

24.根据权利要求23所述的方法，还包括：

在水中重新悬浮所述第一次沉淀，形成第一次沉淀浆液；

调节所述第一次沉淀浆液pH值至大于8.0；

混匀所述第一次沉淀浆液至少15min；

25.根据权利要求24所述的方法，还包括：

在水中重新悬浮所述第二次沉淀，形成第二次沉淀浆液；

调节所述第二次沉淀浆液pH值至大于8.0；

混匀所述第二次沉淀浆液至少15min；并且

26.根据权利要求25所述的方法，还包括：采用酸-乙醇沉淀法从第一次提取液、第二次提取液以及第三次提取液中的至少一种中回收可食用蛋白质。

27.根据权利要求26所述的方法，还包括：

在所述第一次提取液、第二次提取液以及第三次提取液中的至少一种中按所述第一次提取液、第二次提取液以及第三次提取液的总重量1∶1的比例加入无水乙醇，形成乙醇-提取液溶液；

调节所述乙醇-提取液溶液的pH值在pH6.3-pH7.0之间；

混匀所述乙醇-提取液溶液至少15min；

将所述乙醇-提取液溶液进行离心来回收沉淀的可食用蛋白质；

通过按乙醇与沉淀的重量比为2∶1的比例加入酸性乙醇重新悬浮沉淀的蛋白质，来洗涤所述沉淀的可食用蛋白质；

离心回收所述沉淀的蛋白质；并且

喷雾干燥所述沉淀的蛋白质，来制备可食用蛋白质，其中所述可食用蛋白质为至少80％重量的蛋白质。

28.根据权利要求27所述的方法，还包括：

采用水重新悬浮所述沉淀的蛋白质，并采用喷雾干燥该悬浮液。

29.根据权利要求27所述的方法，还包括：

在第一次提取液、第二次提取液以及第三次提取液中的至少一种中加入酸，形成酸-提取液溶液；

调节所述酸-提取液溶液的pH值至pH3.5-pH4.5之间；

搅拌所述含水酸-提取液溶液至少15min；

将所述含水酸-提取液溶液进行离心来回收沉淀的可食用蛋白质；

超滤处理酸沉淀提取液，从水流中回收任意残留蛋白质；

调节所述沉淀的可食用蛋白质的pH值为pH7.0；

喷雾干燥所述沉淀的蛋白质，来制备可食用蛋白质组合物，其中所述可食用蛋白质为至少80％重量的蛋白质。

30.根据权利要求27所述的方法，还包括：

超滤所述第一次提取液来制备第一次可食用蛋白质浓缩物；

超滤所述第二次提取液来制备第二次可食用蛋白质浓缩物；

超滤所述第三次提取液来制备第三次食用蛋白质浓缩物；并且

喷雾干燥来制备第一次可食用蛋白质浓缩物、第二次可食用蛋白质浓缩物及第三次可食用蛋白质浓缩物，来生产可食用蛋白质组合物，其中所述可食用蛋白质组合物为至少80％重量的蛋白质。

31.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述脱脂玉米胚芽中有超过80％的水可提取/水可溶的蛋白质被回收。

32.一种从玉米胚芽中提取食用蛋白质的方法，所述方法包括：提供油脂重量含量小于5％的脱脂玉米胚芽；

将脱脂玉米胚芽制成水悬浮液；

用钙溶液预处理所述水悬浮液；并且

从所述预处理的水悬浮液中提取食用蛋白质溶液。

33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于：所述脱脂玉米胚芽中的蛋白质基本上是非变性的蛋白质。

34.根据权利要求32所述的方法，还包括：在不超过180℉温度下将脱脂玉米胚芽研磨成粒径小于美国标准网目100目的颗粒。

35.根据权利要求32所述的方法，其特征在于：所述水悬浮液中固体重量含量达到30％。

36.根据权利要求32所述的方法，其特征在于：所述提取在不超过60℉的温度下进行；操作时间为至少15min，在所述提取过程中要避免产生泡沫。

37.根据权利要求32所述的方法，其特征在于：所述钙溶液包括氯化钙，所述氯化钙的用量为水悬浮液重量的0.08％-0.15％；并且调节水悬浮液的pH值至pH6.3-pH7.0。

38.根据权利要求32所述的方法，还包括对水悬浮液进行离心来收集第一次提取液和第一次沉淀，其中，所述第一次提取液里面包含了水溶性蛋白质。

39.根据权利要求38所述的方法，还包括：

在水中重新悬浮所述第一次沉淀，形成第一次沉淀浆液；

调节所述第一次沉淀浆液pH值至大于pH8.0；

混匀所述第一次沉淀浆液至少15min；并且

40.根据权利要求39所述的方法，还包括：

在水中重新悬浮所述第二次沉淀，形成第二次沉淀浆液；

调节所述第二次沉淀浆液pH值至大于pH8.0；

混匀所述第二次沉淀浆液至少15min；并且

41.根据权利要求40所述的方法，还包括：利用酸-乙醇沉淀法从所述第一次提取液、第二次提取液以及第三次提取液中的至少一种中回收可食用蛋白质。

42.根据权利要求41所述的方法，还包括：

调节所述乙醇-提取液溶液的pH值在pH6.3-pH7.0之间；

混匀所述乙醇-提取液溶液至少15min；

离心回收所述沉淀的蛋白质；并且

43.根据权利要求41所述方法，还包括：

44.根据权利要求32所述方法，其特征在于：所述脱脂玉米胚芽中有超过80％的蛋白质被回收。

45.一种从玉米胚芽中提取食用蛋白质的方法，所述方法包括：

提供油脂重量含量小于5％的脱脂玉米胚芽；

将脱脂玉米胚芽制成水悬浮液；

从所述水悬浮液中提取可食用蛋白质溶液；

离心所述可食用蛋白质溶液来制备提取液，并且

采用酸性乙醇沉淀法从所述提取液中回收可食用蛋白质。

46.根据权利要求45所述的方法，其特征在于：所述脱脂玉米胚芽中的蛋白质基本上是非变性的蛋白质。

47.根据权利要求45所述的方法，还包括将玉米胚芽研磨成粒径小于美国标准网目100目的颗粒，其中，所述研磨在不超过180℉的温度下进行。

48.根据权利要求45所述的方法，其特征在于：所述悬浮液中固体重量含量达到30％。

49.根据权利要求45所述的方法，其特征在于：所述提取在不超过60℉的温度下进行至少15min，在所述提取过程中要避免产生泡沫。

50.根据权利要求45所述的方法，还包括：

用钙添加剂预处理所述水悬浮液，其中，所述钙添加剂中钙的含量为水悬浮液重量的0.03％-0.054％；并且

调节所述水悬浮液的pH值至pH6.3-pH7.0。

51.根据权利要求45所述的方法，还包括对所述水悬浮液进行离心来收集第一次提取液和第一次沉淀，其中，所述第一次提取液里面包含了水溶性蛋白质。

52.根据权利要求51所述的方法，还包括：

在水中重新悬浮所述第一次沉淀，形成第一次沉淀浆液；

调节所述第一次沉淀浆液pH值至大于pH8.0；

混匀所述第一次沉淀浆液至少15min；

53.根据权利要求52所述的方法，还包括：

在水中重新悬浮所述第二次沉淀，形成第二次沉淀浆液；

调节所述第二次沉淀浆液pH值至大于pH8.0；

混匀所述第二次沉淀浆液至少15min；并且

54.根据权利要求53所述的方法，还包括：利用酸-乙醇沉淀法从所述第一次提取液、第二次提取液以及第三次提取液中的至少一种中回收可食用蛋白质。

55.根据权利要求54所述的方法，还包括：

调节所述乙醇-提取液溶液的pH值在pH6.3-pH7.0之间；

混匀所述乙醇-提取液溶液至少15min；

离心回收所述沉淀的蛋白质；并且

56.根据权利要求45所述的方法，其特征在于：所述脱脂玉米胚芽中有超过80％的蛋白质被回收。

57.根据权利要求53所述的方法，其特征在于：所述方法通过以下过程进行连续对流操作：加水重新悬浮第三次沉淀，并使用那个提取液来重悬浮来自第二次提取的沉淀，从而使退出第一次碱提取的提取液成为现在来自两次碱处理的第二次和第三次提取液的混合。