CN102630801B - 一种酶法水解玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酶法水解玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉的方法，采用双酶酶解对玉米黄粉进行预处理，将所述玉米黄粉分别采用纤维素酶和α-淀粉酶进行酶解后，离心洗涤得到玉米浓缩蛋白；将所述玉米浓缩蛋白溶于水，在80～90℃进行热变性处理；再加入亚硫酸盐或者偏二亚硫酸盐进行化学改性；然后加入中性蛋白酶或碱性蛋白酶进行水解，过滤后将清液进行干燥得到产品玉米发泡蛋白。本发明首先对玉米黄粉采用纤维素酶和α-淀粉酶进行双酶酶解预处理后制备的玉米蛋白发泡粉，蛋白质含量高、发泡效果好、持泡性好，进一步拓宽了玉米黄粉的应用范围，提高了玉米黄粉深加工产品的附加值，大大的提高了玉米黄粉深加工产品的科技含量和品质。
Description
技术领域
本发明涉及玉米黄粉深加工技术领域，尤其涉及一种对玉米黄粉使用双酶酶解预处理后改性制备玉米蛋白发泡粉的方法。
背景技术
玉米黄粉是一种玉米深加工过程中的一种产物，具体是指湿法制取玉米淀粉后的一种下脚料，主要含有玉米醇溶性蛋白、谷蛋白、少量的淀粉、脂肪、纤维，以及微量的球蛋白、白蛋白和类胡萝卜素。由于玉米黄粉具有特殊的气味和色泽，并且其中的玉米醇溶性蛋白不能溶于水中，限制了玉米黄粉在工业中的应用，目前主要是用于饲料行业或者自然排放，利用价值较低。
目前关于玉米黄粉的进一步加工的方法有提取天然食用色素、醇溶性蛋白和谷氨酸等，还能酶解制备多种生理功能的玉米活性肽，如谷氨酰胺肽、高F值低聚肽、降血压肽和玉米蛋白肽等。但是上述方法生产的产品太专一，对于玉米黄粉中蛋白质的利用率有限。且提取天然色素和谷氨酸，产品产量少；醇溶性蛋白提取出来后只能用作膜剂，这三者应用范围都有限。酶解获得的玉米活性肽因为制备与提纯工艺要求较高，目前还无法实现工业化大规模生产。
目前国内尚无利用玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉方面的相关专利和文献公开。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的玉米黄粉水溶性差、无法充分利用的问题，提供一种酶法水解玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉的方法，进一步拓宽玉米黄粉的应用范围，提高玉米黄粉深加工产品的附加值。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种酶法水解玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉的方法，包括以下步骤：采用双酶酶解对玉米黄粉进行预处理，将所述玉米黄粉分别采用纤维素酶和α-淀粉酶进行酶解后，离心洗涤得到玉米浓缩蛋白；将所述玉米浓缩蛋白溶于水，在80～90℃进行热变性处理；再加入亚硫酸盐或者偏二亚硫酸盐进行化学改性；然后加入中性蛋白酶或碱性蛋白酶进行水解，过滤后将清液进行干燥得到产品玉米发泡蛋白。
其中，所述双酶酶解包括以下步骤：
(1)取粉碎、过筛后的玉米黄粉100重量份，加入250～350重量份的水溶解搅拌均匀，水浴加热并保持温度为45～55℃，加入0.5～1.5重量份的纤维素酶，调节pH值为4.5～5.5，搅拌反应2.5～3.5h，将得到的溶液离心5～15min，然后将固形物用水洗涤两次；
(2)将上述固形物溶于250～350重量份的水中，水浴加热并保持温度为60～70℃，加入0.5～1.5重量份的α-淀粉酶，调节pH值为6.0～7.0，搅拌反应0.5～1.5h，将得到的溶液离心5～15min，将离心得到的固形物用水洗涤两次，得到玉米浓缩蛋白。
作为一种优选，所述加入纤维素酶和α-淀粉酶后分别在800～1000r/min的搅拌转速下进行搅拌反应。
优选的，所述玉米黄粉过筛时是过60目筛。
作为一种改进，所述采用纤维素酶和α-淀粉酶进行酶解后离心出来的离心液回收利用于发酵培养基的碳源。
所述热变性处理时，将玉米浓缩蛋白加入到2.5～3.5重量倍的水中溶解搅拌均匀，水浴加热并保持温度为80～90℃，热变性处理15～45min。
所述化学改性时，在热变性后的玉米蛋白中加入相对每100重量份玉米黄粉8～10重量份的亚硫酸盐或者偏二亚硫酸盐，水浴加热并保持温度为40～50℃反应10～20min。
作为一种优选，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠，所述偏二亚硫酸盐为焦亚硫酸钠。
所述使用中性蛋白酶或碱性蛋白酶水解时，将改性后的玉米蛋白调节pH值到6.0～7.0，加入相对每100重量份玉米黄粉4～6重量份的中性蛋白酶或碱性蛋白酶，水浴加热至55～65℃保持5～8h，再在90～100℃水浴保持5～10min使酶灭活，然后调节pH到5.5～8.5，过滤，将过滤得到的清液进行干燥，得到产品玉米蛋白发泡粉。
作为一种优选，所述中性蛋白酶为中性菠萝蛋白酶或中性木瓜蛋白酶。
所述双酶酶解时加入纤维素酶和加入α-淀粉酶分别进行酶解的先后顺序可以互换。
优选的，所述调节pH值所使用的酸为柠檬酸、苹果酸、乙酸、硫酸、盐酸、硝酸和磷酸中的一种或者任意几种的组合；所述调节pH值使用的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、磷酸钾和磷酸钠中的一种或者几种的任意组合。
作为一种优选，所述干燥时采用冷冻真空干燥或者喷雾干燥。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明对玉米黄粉酶解制备玉米发泡蛋白粉时，首先对玉米黄粉采用纤维素酶和α-淀粉酶分别进行酶解预处理，玉米黄粉中的多糖、淀粉、纤维素等大分子都得到有效降解，得到高浓度的玉米浓缩蛋白，然后经物理热变性、化学变性和碱性或中性蛋白酶酶解、干燥得到的玉米蛋白发泡粉，蛋白质含量高、发泡效果好、持泡性好，进一步拓宽了玉米黄粉的应用范围，提高了玉米黄粉深加工产品的附加值，大大的提高了玉米黄粉深加工产品的科技含量和品质，本发明制备的玉米发泡蛋白粉是蛋白质工程与食品工程两项学科交集的结晶，是玉米深加工产品的二次高科技加工产品。
本发明利用玉米黄粉为原料通过物理、化学复合手段制备玉米发泡蛋白粉，其中化学改性添加的亚硫酸盐或者偏二亚硫酸盐改性剂，是国家允许的食品添加剂，不仅不会对产品的安全性造成影响，还能够充分提高玉米蛋白在水中的溶解性，提高乳化和发泡的能力；采用纤维素酶和α-淀粉酶进行酶解后离心出来的离心液中，因含有一定量的还原糖，可回收利用于发酵培养基的碳源，对环境没有任何废水排放，生产工艺环保，且反应条件容易控制，易于实现工业化生产。
本发明制备的玉米蛋白发泡粉，蛋白质含量在60～66wt％，每100重量份的玉米黄粉原料可以得到45～48重量份的玉米蛋白发泡粉，蛋白质收率在42～48％，得到的玉米蛋白发泡粉溶液呈褐色，高速转速下打泡3min后，溶液基本上打成泡沫，其泡沫高度为7～8cm。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)将玉米黄粉用高速粉碎机粉碎，过60目筛，取粉碎、过筛后的玉米黄粉100g，加入250g的水溶解搅拌均匀，水浴加热并保持温度为45℃，加入1.5g的纤维素酶，调节pH值为4.5，800r/min搅拌反应3.5h，将得到的溶液离心5min，离心得到的离心液单独放置，然后将固形物用水洗涤两次。
(2)将上述固形物溶于250g的水中，水浴加热并保持温度为60℃，加入1.5g的α-淀粉酶，调节pH值为6.0，800r/min搅拌反应1.5h，将得到的溶液离心5min，离心得到的离心液单独放置，将离心得到的固形物用水洗涤两次，得到玉米浓缩蛋白。
(3)将得到的玉米浓缩蛋白加入到250g的水中溶解搅拌均匀，水浴加热并保持温度为80℃，热变性处理45min，然后加入8g的亚硫酸钠，水浴加热并保持温度为40℃改性反应20min。
(4)将改性后的玉米蛋白加入乙酸调节pH值到6.0，加入4g的中性菠萝蛋白酶，水浴加热至55℃保持8h，再在90℃水浴保持10min使酶灭活，然后调节pH值到6.0，压滤，将压滤得到的清液进行冷冻真空干燥，得到蛋白质含量61.5wt％、蛋白质收率43.5％的玉米蛋白发泡粉。
实施例2
(1)将玉米黄粉用高速粉碎机粉碎，过60目筛，取粉碎、过筛后的玉米黄粉100g，加入350g的水溶解搅拌均匀，水浴加热并保持温度为55℃，加入0.8g的纤维素酶，调节pH值为5.5，1000r/min搅拌反应2.5h，将得到的溶液离心15min，离心得到的离心液单独放置，然后将固形物用水洗涤两次。
(2)将上述固形物溶于350g的水中，水浴加热并保持温度为70℃，加入0.8g的α-淀粉酶，调节pH值为7.0，1000r/min搅拌反应0.5h，将得到的溶液离心15min，离心得到的离心液单独放置，将离心得到的固形物用水洗涤两次，得到玉米浓缩蛋白。
(3)将得到的玉米浓缩蛋白加入到350g的水中溶解搅拌均匀，水浴加热并保持温度为90℃，热变性处理20min，然后加入10g的焦亚硫酸钠，水浴加热并保持温度为50℃改性反应10min。
(4)将改性后的玉米蛋白加入苹果酸调节pH值到7.0，加入4g的中性木瓜蛋白酶，水浴加热至65℃保持5h，再在100℃水浴保持5min使酶灭活，然后调节pH值到7.5，抽滤，将抽滤得到的清液进行喷雾干燥，得到蛋白质含量65.8wt％、蛋白质收率45.6％的玉米蛋白发泡粉。
实施例3
(1)将玉米黄粉用高速粉碎机粉碎，过60目筛，取粉碎、过筛后的玉米黄粉100g，加入300g的水溶解搅拌均匀，水浴加热并保持温度为50℃，加入1.0g的纤维素酶，调节pH值为5.0，900r/min搅拌反应3.2h，将得到的溶液离心10min，离心得到的离心液单独放置，然后将固形物用水洗涤两次。
(2)将上述固形物溶于300g的水中，水浴加热并保持温度为65℃，加入1.0g的α-淀粉酶，调节pH值为6.5，900r/min搅拌反应1.0h，将得到的溶液离心12min，离心得到的离心液单独放置，将离心得到的固形物用水洗涤两次，得到玉米浓缩蛋白。
(3)将得到的玉米浓缩蛋白加入到300g的水中溶解搅拌均匀，水浴加热并保持温度为85℃，热变性处理35min，然后加入9g的亚硫酸钠9，水浴加热并保持温度为45℃改性反应15min。
(4)将改性后的玉米蛋白调节pH值到6.5，加入5g的中性菠萝蛋白酶，水浴加热至，60℃保持6h，再在95℃水浴保持8min使酶灭活，然后调节pH值到8.0，压滤，将压滤得到的清液进行喷雾干燥，得到蛋白质含量63.5wt％、蛋白质收率44.8％的玉米蛋白发泡粉。
实施例4
(1)将玉米黄粉用高速粉碎机粉碎，过60目筛，取粉碎、过筛后的玉米黄粉100g，加入280g的水溶解搅拌均匀，水浴加热并保持温度为68℃，加入0.9g的α-淀粉酶，调节pH值为6.2，950r/min搅拌反应1.2h，将得到的溶液离心8min，离心得到的离心液单独放置，将离心得到的固形物用水洗涤两次。
(2)将上述固形物溶于280g的水中，水浴加热并保持温度为52℃，加入0.9g的纤维素酶，调节pH值为5.0，950r/min搅拌反应3.2h，将得到的溶液离心12min，离心得到的离心液单独放置，然后将固形物用水洗涤两次得到玉米浓缩蛋白。
(3)将得到的玉米浓缩蛋白加入到280g的水中溶解搅拌均匀，水浴加热并保持温度为88℃，热变性处理25min，然后加入9.2g的焦亚硫酸钠，水浴加热并保持温度为46℃改性反应15min。
(4)将改性后的玉米蛋白调节pH值到6.2，加入5.2g的中性木瓜蛋白酶，水浴加热至58℃保持7h，再在93℃水浴保持8min使酶灭活，然后调节pH值到8.5，压滤，将压滤得到的清液进行冷冻真空干燥，得到蛋白质含量65.2wt％、蛋白质收率47.5％的玉米蛋白发泡粉。
实施例5
(1)将玉米黄粉用高速粉碎机粉碎，过60目筛，取粉碎、过筛后的玉米黄粉100g，加入320g的水溶解搅拌均匀，水浴加热并保持温度为66℃，加入1.3g的α-淀粉酶，调节pH值为6.4，920r/min搅拌反应1.0h，将得到的溶液离心6min，离心得到的离心液单独放置，将离心得到的固形物用水洗涤两次。
(2)将上述固形物溶于280g的水中，水浴加热并保持温度为52℃，加入1.2g的纤维素酶，调节pH值为5.0，920r/min搅拌反应3.0h，将得到的溶液离心6min，离心得到的离心液单独放置，然后将固形物用水洗涤两次得到玉米浓缩蛋白。
(3)将得到的玉米浓缩蛋白溶于水，在86℃进行热变性处理；再加入亚硫酸盐进行化学改性；然后加入中性蛋白酶进行水解，过滤后将清液进行干燥得到蛋白质含量63.5wt％、蛋白质收率44.5％的产品玉米发泡蛋白。
实施例6
将实施例1、2、3、4、5得到的玉米蛋白发泡粉高速转速下打泡3min后，溶液基本上打成泡沫，其泡沫高度分别为7.2、7.6、7.8、8.0、7.5cm。
Claims (7)
1.一种酶法水解玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉的方法，其特征在于包括以下步骤：采用双酶酶解对玉米黄粉进行预处理，将所述玉米黄粉分别采用纤维素酶和α-淀粉酶进行酶解后，离心洗涤得到玉米浓缩蛋白；将所述玉米浓缩蛋白溶于水，在80～90℃进行热变性处理；再加入亚硫酸盐或者偏二亚硫酸盐进行化学改性；然后加入中性蛋白酶或碱性蛋白酶进行水解，过滤后将清液进行干燥得到产品玉米发泡蛋白；
所述双酶酶解包括以下步骤：
（1）取粉碎、过筛后的玉米黄粉100重量份，加入250～350重量份的水溶解搅拌均匀，加热并保持温度为45～55℃，加入0.5～1.5重量份的纤维素酶,调节pH值为4.5～5.5，搅拌反应2.5～3.5h，将得到的溶液离心5～15min，然后将固形物用水洗涤两次；
（2）将上述固形物溶于250～350重量份的水中，加热并保持温度为60～70℃，加入0.5～1.5重量份的α-淀粉酶，调节pH值为6.0～7.0，搅拌反应0.5～1.5h，将得到的溶液离心5～15min，将离心得到的固形物用水洗涤两次，得到玉米浓缩蛋白；
所述化学改性时，在热变性后的玉米蛋白中加入相对每100重量份玉米黄粉8～10重量份的亚硫酸盐或者偏二亚硫酸盐，加热并保持温度为40～50℃反应10～20min；
所述使用中性蛋白酶或碱性蛋白酶水解时，将改性后的玉米蛋白调节pH值到6.0～7.0，加入相对每100重量份玉米黄粉4～6重量份的中性蛋白酶或碱性蛋白酶，加热至55～65℃保持5～8h，再在90～100℃保持5～10min，然后调节pH值到5.5～8.5，过滤，将过滤得到的清液进行干燥，得到产品玉米蛋白发泡粉。
2.如权利要求1所述的酶法水解玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉的方法，其特征在于：所述加入纤维素酶和α-淀粉酶后分别在800～1000r/min的搅拌转速下进行搅拌反应。
3.如权利要求1所述的酶法水解玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉的方法，其特征在于：所述热变性处理时，将玉米浓缩蛋白加入到2.5～3.5倍的水中溶解搅拌均匀，加热并保持温度为80～90℃，热变性处理15～45min。
4.如权利要求1所述的酶法水解玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉的方法，其特征在于：所述亚硫酸盐为亚硫酸钠，所述偏二亚硫酸盐为焦亚硫酸钠。
5.如权利要求1所述的酶法水解玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉的方法，其特征在于：所述中性蛋白酶为中性菠萝蛋白酶或中性木瓜蛋白酶。
6.如权利要求1至5所述的任一种酶法水解玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉的方法，其特征在于：所述双酶酶解时加入纤维素酶和加入α-淀粉酶分别进行酶解的先后步骤进行互换。
7.如权利要求6所述的酶法水解玉米黄粉制备玉米蛋白发泡粉的方法，其特征在于：所述采用纤维素酶和α-淀粉酶进行酶解后离心出来的离心液回收利用于发酵培养基的碳源。
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