CN102952840B - 一种快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法 - Google Patents
一种快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于玉米精深加工及其副产物综合利用的技术领域,公开了一种快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法,重点解决了以玉米蛋白粉为原料,以水解度为酶解效果衡量指标,通过单因素和响应面设计,在优选出双螺杆挤压膨化技术和碱性蛋白酶酶解技术的最佳工艺参数的基础上,设计了玉米蛋白粉水分含量的调适、双螺杆挤压膨化、干燥、超微粉碎、过筛、酶解、离心、真空旋转浓缩、真空冷冻干燥等工艺路线,能够实现经挤压膨化处理后的玉米蛋白粉,被液体或固体的碱性蛋白酶在适宜条件下酶解3h内,水解度可由25.4%提高至40.2%。本发明旨在提高玉米蛋白粉的酶解效果,提升玉米资源综合利用水平,加快玉米精深加工系列产品的开发进程。
Description
技术领域
本发明属于玉米精深加工及其副产物综合利用的技术领域,涉及一种利用双螺杆挤压膨化技术和碱性蛋白酶酶解技术提高玉米蛋白粉酶解效果的方法,能够实现在酶解3h内,水解度可由25.4%提高至40.2%。
背景技术
玉米蛋白粉是玉米加工中的重要副产物之一,其蛋白质营养成分丰富。玉米蛋白粉含粗蛋白质60%以上,主要由玉米蛋白组成,包括玉米醇溶蛋白、谷蛋白和球蛋白。含有少量的淀粉、纤维和粗脂肪,含有丰富的类胡萝卜素,含量在200~400μg/g。但是氨基酸值较低,其中含赖氨酸0.78%,蛋氨酸1.13%,这些氨基酸组成营养价值较低,而通过控制一定水解度可获得具有多种生理功能的活性肽。由于蛋白质是玉米中的重要成分,因此玉米蛋白粉已成为当今植物蛋白来源的主要研究对象之一。
玉米蛋白粉附加值较低,市场应用发展受限。随着玉米产量的持续增长和玉米淀粉厂的不断扩建,副产物玉米蛋白粉的产量也随之提升。由于玉米蛋白粉的组成复杂、口感粗糙、水溶性差、具有特殊的臭味和色泽,目前在我国主要用作蛋白饲料或者被当废弃物排掉,附加值低,在食品工业中的应用较少。所以,如何更好地利用玉米蛋白粉已经成为当今淀粉加工副产物综合利用的关键课题。与此同时,将玉米蛋白粉进行科学地预处理、提取和酶解,得到多功能玉米肽,将是玉米副产物深加工产业道路上一条行之有效的途径。
利用蛋白酶可控酶解技术开发玉米肽产品时,所面临的最大技术问题即为玉米蛋白粉被酶解效果欠佳、水解度过低。玉米蛋白粉含有丰富的蛋白质,就氨基酸组成而言,它的中性氨基酸和芳香族氨基酸含量较高,是植物蛋白中较有特色的组成。近年来的一些研究已证实用玉米蛋白粉制备可溶性肽是可行的,包括蛋白活性肽、高F值寡肽、谷氨酞胺肽、抗氧化肽和降压肽等,其所具备的生物功能如下:如抗疲劳、辅助降低血压、降低血清胆固醇、改善肝性脑病症状,及促进酒精代谢等。利用这些功能特性可以将玉米肽应用于食品及医药的众多领域,用以开发成营养食品或饮料,如蛋白质片、运动饮料、醒酒饮料等。对于玉米肽酶解效果的研究,水解度是重要的测试指标之一,多数研究结果的水解度为15~20%,效果不为显著。所以,如何提高玉米肽的水解度是目前此项领域中的重要研究方向。本专利旨在于利用新技术、新方法来提高玉米肽的水解度,进而科学提高玉米蛋白粉的酶解效果,也是为玉米蛋白粉的深度开发积累实践经验和提供理论支持。
本发明是借助双螺杆挤压膨化技术处理玉米蛋白粉以提高其酶解效果实属首创。双螺杆挤压膨化技术是通过机筒中并排安放两根螺杆的膨化机组进行工作,全啮合同向旋转的双螺杆工作模式大大改善了物料的输送、泵出和混合特性。其最大特点就是两根组合螺杆同向旋转并完全啮合而具有一种正压泵的功能,能够对各种原料进行混合而不考虑其构成,适应高粘性物料、低粘性物料或高水分、高油脂配方产品的加工。双螺杆挤压膨化技术已被广泛用于食品工业,包括谷物食品、植物组织蛋白的加工,糖果糕点类产品以及香料等产品的加工等。玉米蛋白粉的原料特性符合此项技术对原料的基本要求,所以对玉米蛋白粉进行高温挤压膨化操作是可行的。本专利是在大量试验研究的基础上,优化获得利用双螺杆挤压膨化技术提高玉米蛋白粉酶解效果的最佳工艺参数,从而获得科学度高、可行性强的工艺流程。
本发明选用水解度作为玉米肽的酶解效果的衡量指标,测试方法简便易行,测试结果理论充分。水解度是蛋白质水解过程中被裂解的肽键数与给定蛋白质的总肽键数之比,不同的酶解条件会对水解度产生不同的影响,利用此项指标能够直接说明玉米肽的酶解效果。目前测定蛋白质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法是使用最为广泛的蛋白质水解度测定方法,此法操作简单,准确率高。pH-stat法是根据水解时蛋白质的肽键断裂,羧基的解离和氨基的质子化程度受限于pH值和温度的原理,水解度的计算公式为:
式中,B为酶解过程中消耗NaOH的体积(mL);Nb为NaOH的浓度(mol/L);α为平均氨基解离度,该专利试验条件下取值为1;Mp为底物蛋白的总质量(g);htot表示蛋白质中肽键的质量摩尔浓度(mol/g);对玉米蛋白而言,取值为7.35mmol/g。
因此,本专利要求保护的是利用双螺杆挤压膨化技术,通过控制加热区温度、主机转速和进料速度,将一定水分含量的玉米蛋白粉进行挤压膨化处理。经干燥、超微粉碎和过筛处理后,选择适宜的物料浓度、温度、pH值和加酶量,利用碱性蛋白酶对物料进行酶解,即得到水解度较高的玉米肽产品。
本专利实现了在新技术的支持下,利用优化出的酶解条件提高玉米肽水解度的技术突破。其优势主要体现在一下两个方面:
第一,本专利技术采用了双螺杆挤压膨化技术。特别强调的是,将双螺杆膨化技术应用于玉米肽酶解的原料处理,其优势突出体现在:①原料适应性广;②对原料的粒度限制少;③物料流在机筒内均匀稳定;④物料流混合效果好;⑤熟化均质效果好;⑥同等动力下产量高;⑦产品多样性和适应性宽;⑧工艺操作简便;⑨易损件磨损轻;⑩生产成本低。
第二,本专利技术是以碱性蛋白酶酶解技术为核心。多数研究表明碱性蛋白酶制备玉米肽是可行而有效的,其水解能力较强,肽的得率和水解度均较高。本专利旨在提高水解度进而提高肽得率的同时,改善玉米肽的品质,使其苦涩味降低。通过单因素和响应面试验设计方法,优选出最佳酶解条件,攻克了玉米蛋白粉酶解效果不佳的技术难题。
发明内容
本专利需要解决的技术问题:
以玉米蛋白粉为原料,以水解度为酶解效果衡量指标,通过单因素和响应面设计,优选出双螺杆挤压膨化技术和碱性蛋白酶酶解技术的最佳工艺参数,并设计了水分含量的调适、双螺杆挤压膨化、干燥、超微粉碎、过筛、酶解等工艺路线,能够实现经挤压膨化处理后的玉米蛋白粉,被液体或固体的碱性蛋白酶在适宜条件下酶解3h内,水解度可由25.4%提高至40.2%
本专利的技术方案:
1.一种快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法,能够实现经挤压膨化处理后的玉米蛋白粉,被液体或固体的碱性蛋白酶在适宜条件下酶解3h内,水解度可由25.4%提高至40.2%,其特征在于,将玉米蛋白粉进行水分含量的调适、双螺杆挤压膨化、干燥、超微粉碎、过筛、酶解、离心、真空旋转浓缩、真空冷冻干燥过程;
1)所述的玉米蛋白粉水分含量的调适过程,是根据玉米蛋白粉原料中水分含量和调适最终目标水分含量为6~12%,计算定量玉米蛋白粉中需要添加的水的重量,而后将定量的玉米蛋白粉投入混合器中,注入所需的水分充分搅拌均匀后,备用;
2)所述的双螺杆挤压膨化过程,是将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后,将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在90~130℃、80~120℃、30~80℃;而后开启电源,启动双螺杆挤压膨化机,将主机转速调至30~50Hz,进料速度调至200~500g/min后,从双螺杆挤压膨化机进料口加入原料质量0.05~0.2%的水后,迅速开始投料,并收集长度为8~20mm的膨化物;
3)所述的干燥过程,是将长度为8~20mm的膨化物置于干燥箱内进行除水干燥,干燥温度控制在35~50℃,干燥时间控制在6~12h,直至玉米蛋白粉膨化物的水分含量为1~2%即可终止干燥过程;
4)所述的超微粉碎过程,是利用超微粉碎机将干燥后的玉米蛋白粉膨化物进行粉碎,粉碎筛网要求100~200目,收集被粉碎物料即为玉米蛋白膨化粉,迅速密封备用;
5)所述的酶解过程,是以玉米蛋白膨化粉为底物,用水调适至底物浓度为1~6%(W/W);用高速分散均质机进行均一化处理,调控转速为2000~4000r/min,处理时间为0~20min;再置于80~97℃的水浴锅中加热变性5~30min,冷却后控制酶解温度为40~65℃,调节pH值为6.5~10.5,按E/S为2~12%加入碱性蛋白酶,用1M的NaOH控制肽液的pH值变化在±0.04内,控制酶解时间为2~5h,将肽液在80~97℃的水浴锅中加热灭酶5~15min,累计加碱量,按照公式计算酶解过程的水解度;
6)所述的离心过程,是将酶解液进行离心处理,离心温度为2~10℃、转速为6000~10000×g,离心时间为5~30min,收集上清液;
7)所述的真空旋转浓缩过程,是用真空旋转浓缩仪处理上清液,控制转速为1000~1500rpm,浓缩温度设定为50~70℃,直至初始体积的1/5~1/10;
8)所述的真空冷冻干燥过程,是将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻,控制液面厚度在3~6mm,温度为-30~-20℃,预冻时间为2~5h;而后再置于真空冷冻干燥机内,控制真空度在10Pa以下,冷冻干燥时间为10~15h,即可获得含水量为1~2%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
2.一种玉米蛋白粉酶解液的冻干方法,其特征在于,以真空冷冻干燥为核心技术手段,经离心、真空旋转浓缩、真空冷冻干燥过程;
1)所述的离心过程,是将玉米蛋白粉酶解液进行离心处理,离心温度为2~4℃、转速为9000~10000×g,离心时间为10~20min,收集上清液;
2)所述的真空旋转浓缩过程,是用真空旋转浓缩仪处理上清液,控制转速为1000~1500rpm,浓缩温度设定为50~70℃,直至初始体积的1/5~1/10;
3)所述的真空冷冻干燥过程,是将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻,控制液面厚度在3~6mm,温度为-30~-20℃,冷冻时间为2~5h;而后再置于真空冷冻干燥机内,控制真空度在10Pa以下,冷冻干燥时间为10~15h,即可获得含水量为1~2%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
3.根据权利要求1所述的玉米蛋白粉水分含量的调适和酶解过程所需用水,其特征在于,可以选择纯净水、去离子水、渗透水和蒸馏水中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的双螺杆挤压膨化机的模头,其特征在于,可以选用圆型、环型、星型和壁虎型模头中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的碱性蛋白酶,其特征在于,可以选用液体酶或固体酶,要求酶活范围为100万~150万u/g。
6.根据权利要求1和2所述的离心过程,其特征在于,适用于水解度为25.4~40.2%的玉米蛋白粉酶解液的澄清要求。
7.根据权利要求1和2所述的真空旋转浓缩过程,其特征在于,是用真空旋转浓缩仪处理膨化玉米蛋白粉酶解的上清液,控制转速为1000~1500rpm,浓缩温度设定为50~70℃,直至初始体积的1/5~1/10。
8.根据权利要求1和2所述的真空冷冻干燥过程,其特征在于,是将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻,控制液面厚度在3~6mm,温度为-30~-20℃,冷冻时间为2~5h;而后再置于真空冷冻干燥机内,控制真空度在10Pa以下,冷冻干燥时间为10~15h,即可获得含水量为1~2%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
申请发明技术效果:
(1)本发明实现了玉米蛋白粉经双螺杆挤压膨化处理和碱性蛋白酶酶解后,在酶解3h内,玉米蛋白粉的水解度可由25.4%提高至40.2%。
(2)本发明所设计玉米蛋白肽生产技术路线简单,所需设备投资少,产品价值高,有利于促进玉米产品的综合利用和产业开发。
附图说明:
图1是双螺杆挤压膨化机的结构示意图。
具体实施方式
实施例1:根据玉米蛋白粉原料中水分含量和调适最终目标水分含量为10%,计算定量玉米蛋白粉中需要添加的纯净水的重量,而后将定量的玉米蛋白粉投入混合器中,注入所需的水分充分搅拌均匀。在双螺杆挤压膨化机的出料口安装环型模头和切刀后,将主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在100℃、100℃、60℃,而后开启电源,启动双螺杆挤压膨化机,将主机转速调至30Hz,进料速度调至300g/min,从双螺杆挤压膨化机进料口加入原料质量0.1%的纯净水,迅速开始投料,并收集长度为20mm的膨化物。将长度为20mm的膨化物置于干燥箱内进行除水干燥,干燥温度控制在35℃,干燥10h,直至玉米蛋白粉膨化物的水分含量为1.5%。利用超微粉碎机将物料进行粉碎,筛网要求为200目,收集玉米蛋白膨化粉。以玉米蛋白膨化粉为底物,用纯净水调适至底物浓度为5%(W/W),用高速分散均质机进行均一化处理,调控转速为3000r/min,处理时间10min;再置于90℃的水浴锅中加热变性10min,冷却控制酶解温度为50℃,调节pH值至9.1,按E/S为3%加入酶活为120万u/g的液体碱性蛋白酶,用1M的NaOH控制肽液pH值的变化在±0.04内,控制酶解时间为3h,将肽液在90℃的水浴锅中加热灭酶10min,累计加碱量,按照公式计算酶解过程的水解度为40.2%。将酶解液进行离心处理,温度为4℃、转速为10000×g,离心时间为15min,收集上清液。用真空旋转浓缩仪处理上清液,控制转速为1000rpm,浓缩温度设定为60℃,直至初始体积的1/8。将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻,控制液面厚度为5mm,温度为-30℃,预冻时间为4h,而后再置于真空冷冻干燥机内,控制真空度为8Pa,冻干时间为15h,即获得含水量为1.5%,水解度为40.2%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
实施例2:根据玉米蛋白粉原料中水分含量和调适最终目标水分含量为11%,计算定量玉米蛋白粉中需要添加的蒸馏水的重量,而后将定量的玉米蛋白粉投入混合器中,注入所需的水分充分搅拌均匀。在双螺杆挤压膨化机的出料口安装圆型模头和切刀后,将主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在110℃、110℃、70℃,而后开启电源,启动双螺杆挤压膨化机,将主机转速调至30Hz,进料速度调至300g/min,从双螺杆挤压膨化机进料口加入原料质量0.1%的蒸馏水,迅速开始投料,并收集长度为10mm的膨化物。将长度为20mm的膨化物置于干燥箱内进行除水干燥,干燥温度控制在35℃,干燥10h,直至玉米蛋白粉膨化物的水分含量为1.5%。利用超微粉碎机将物料进行粉碎,筛网要求为200目,收集玉米蛋白膨化粉。以玉米蛋白膨化粉为底物,用蒸馏水调适至底物浓度为2%(W/W),用高速分散均质机进行均一化处理,调控转速为3000r/min,处理时间10min再置于90℃的水浴锅中加热变性10min,冷却控制酶解温度为45℃,调节pH值至9.5,按E/S为4%加入酶活为120万u/g的液体碱性蛋白酶,用1M的NaOH控制肽液pH值的变化在±0.04内,控制酶解时间为3h,将肽液在90℃的水浴锅中加热灭酶10min,累计加碱量,按照公式计算酶解过程的水解度为36.8%。将酶解液进行离心处理,温度为4℃、转速为10000×g,离心时间为15min,收集上清液。用真空旋转浓缩仪处理上清液,控制转速为1000rpm,浓缩温度设定为60℃,直至初始体积的1/8。将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻,控制液面厚度为5mm,温度为-30℃,预冻时间为4h,而后再置于真空冷冻干燥机内,控制真空度为8Pa,冻干时间为15h,即获得含水量为1.6%,水解度为36.8%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
实施例3:根据玉米蛋白粉原料中水分含量和调适最终目标水分含量为12%,计算定量玉米蛋白粉中需要添加的蒸馏水的重量,而后将定量的玉米蛋白粉投入混合器中,注入所需的水分充分搅拌均匀。在双螺杆挤压膨化机的出料口安装圆型模头和切刀后,将主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在120℃、120℃、80℃,而后开启电源,启动双螺杆挤压膨化机,将主机转速调至30Hz,进料速度调至300g/min,从双螺杆挤压膨化机进料口加入原料质量0.1%的蒸馏水,迅速开始投料,并收集长度为20mm的膨化物。将长度为20mm的膨化物置于干燥箱内进行除水干燥,干燥温度控制在35℃,干燥10h,直至玉米蛋白粉膨化物的水分含量为1.5%。利用超微粉碎机将物料进行粉碎,筛网要求为200目,收集玉米蛋白膨化粉。以玉米蛋白膨化粉为底物,用蒸馏水调适至底物浓度为2%(W/W),用高速分散均质机进行均一化处理,调控转速为3000r/min,处理时间10min;再置于90℃的水浴锅中加热变性10min,冷却控制酶解温度为60℃,调节pH值至10,按E/S为6%加入酶活为120万u/g的液体碱性蛋白酶,用1M的NaOH控制肽液pH值的变化在±0.04内,控制酶解时间为3.5h,将肽液在90℃的水浴锅中加热灭酶10min,累计加碱量,按照公式计算酶解过程的水解度为37.4%。将酶解液进行离心处理,温度为4℃、转速为10000×g,离心时间为15min,收集上清液。用真空旋转浓缩仪处理上清液,控制转速为1000rpm,浓缩温度设定为60℃,直至初始体积的1/7。将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻,控制液面厚度为5mm,温度为-30℃,预冻时间为4h,而后再置于真空冷冻干燥机内,控制真空度为8Pa,冻干时间为15h,即获得含水量为1.4%,水解度为37.4%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
实施例4:根据玉米蛋白粉原料中水分含量和调适最终目标水分含量为10%,计算定量玉米蛋白粉中需要添加的蒸馏水的重量,而后将定量的玉米蛋白粉投入混合器中,注入所需的水分充分搅拌均匀。在双螺杆挤压膨化机的出料口安装圆型模头和切刀后,将主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在120℃、120℃、60℃,而后开启电源,启动双螺杆挤压膨化机,将主机转速调至30Hz,进料速度调至300g/min,从双螺杆挤压膨化机进料口加入原料质量0.1%的蒸馏水,迅速开始投料,并收集长度为20mm的膨化物。将长度为20mm的膨化物置于干燥箱内进行除水干燥,干燥温度控制在35℃,干燥10h,直至玉米蛋白粉膨化物的水分含量为1.6%。利用超微粉碎机将物料进行粉碎,筛网要求为200目,收集玉米蛋白膨化粉。以玉米蛋白膨化粉为底物,用蒸馏水调适至底物浓度为3%(W/W),用高速分散均质机进行均一化处理,调控转速为3500r/min,处理时间10min;再置于90℃的水浴锅中加热变性10min,冷却控制酶解温度为45℃,调节pH值至8,按E/S为8%加入酶活为120万u/g的液体碱性蛋白酶,用1M的NaOH控制肽液pH值的变化在±0.04内,控制酶解时间为5h,将肽液在90℃的水浴锅中加热灭酶10min,累计加碱量,按照公式计算酶解过程的水解度为40.1%。将酶解液进行离心处理,温度为4℃、转速为10000×g,离心时间为15min,收集上清液。用真空旋转浓缩仪处理上清液,控制转速为1000rpm,浓缩温度设定为60℃,直至初始体积的1/8。将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻,控制液面厚度为5mm,温度为-30℃,预冻时间为4h,而后再置于真空冷冻干燥机内,控制真空度为8Pa,冻干时间为15h,即获得含水量为1.5%,水解度为40.1%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
实施例5:根据玉米蛋白粉原料中水分含量和调适最终目标水分含量为10%,计算定量玉米蛋白粉中需要添加的去离子水的重量,而后将定量的玉米蛋白粉投入混合器中,注入所需的水分充分搅拌均匀。在双螺杆挤压膨化机的出料口安装圆型模头和切刀后,将主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在90℃、90℃、60℃,而后开启电源,启动双螺杆挤压膨化机,将主机转速调至30Hz,进料速度调至300g/min,从双螺杆挤压膨化机进料口加入原料质量0.1%的去离子水,迅速开始投料,并收集长度为20mm的膨化物。将长度为20mm的膨化物置于干燥箱内进行除水干燥,干燥温度控制在35℃,干燥10h,直至玉米蛋白粉膨化物的水分含量为1.8%。利用超微粉碎机将物料进行粉碎,筛网要求为200目,收集玉米蛋白膨化粉。以玉米蛋白膨化粉为底物,用去离子水调适至底物浓度为3%(W/W),用高速分散均质机进行均一化处理,调控转速为3000r/min,处理时间10min;再置于85℃的水浴锅中加热变性10min,冷却控制酶解温度为55℃,调节pH值至8.5,按E/S为10%加入酶活为120万u/g的液体碱性蛋白酶,用1M的NaOH控制肽液pH值的变化在±0.04内,控制酶解时间为4h,将肽液在90℃的水浴锅中加热灭酶10min,累计加碱量,按照公式计算酶解过程的水解度为39.7%。将酶解液进行离心处理,温度为4℃、转速为10000×g,离心时间为15min,收集上清液。用真空旋转浓缩仪处理上清液,控制转速为1000rpm,浓缩温度设定为60℃,直至初始体积的1/7。将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻,控制液面厚度为4mm,温度为-30℃,预冻时间为4h,而后再置于真空冷冻干燥机内,控制真空度为8Pa,冻干时间为15h,即获得含水量为1.5%,水解度为39.7%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
实施例6:根据玉米蛋白粉原料中水分含量和调适最终目标水分含量为10%,计算定量玉米蛋白粉中需要添加的去离子水的重量,而后将定量的玉米蛋白粉投入混合器中,注入所需的水分充分搅拌均匀。在双螺杆挤压膨化机的出料口安装圆型模头和切刀后,将主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在90℃、90℃、40℃,而后开启电源,启动双螺杆挤压膨化机,将主机转速调至30Hz,进料速度调至300g/min,从双螺杆挤压膨化机进料口加入原料质量0.2%的去离子水,迅速开始投料,并收集长度为20mm的膨化物。将长度为20mm的膨化物置于干燥箱内进行除水干燥,干燥温度控制在40℃,干燥11h,直至玉米蛋白粉膨化物的水分含量为1.8%。利用超微粉碎机将物料进行粉碎,筛网要求为200目,收集玉米蛋白膨化粉。以玉米蛋白膨化粉为底物,用去离子水调适至底物浓度为4%(W/W),用高速分散均质机进行均一化处理,调控转速为3000r/min,处理时间10min;再置于90℃的水浴锅中加热变性10min,冷却控制酶解温度为65℃,调节pH值至10.1,按E/S为10%加入酶活为120万u/g的液体碱性蛋白酶,用1M的NaOH控制肽液pH值的变化在±0.04内,控制酶解时间为3h,将肽液在90℃的水浴锅中加热灭酶10min,累计加碱量,按照公式计算酶解过程的水解度为39.8%。将酶解液进行离心处理,温度为4℃、转速为10000×g,离心时间为15min,收集上清液。用真空旋转浓缩仪处理上清液,控制转速为1000rpm,浓缩温度设定为60℃,直至初始体积的1/8。将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻,控制液面厚度为5mm,温度为-30℃,预冻时间为4h,而后再置于真空冷冻干燥机内,控制真空度为8Pa,冻干时间为15h,即获得含水量为1.5%,水解度为39.8%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
Claims (4)
1.一种快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法,能够实现经挤压膨化处理后的玉米蛋白粉,被液体或固体的碱性蛋白酶在适宜条件下酶解3h内,水解度可由25.4%提高至40.2%,其特征在于,将玉米蛋白粉进行水分含量的调适、双螺杆挤压膨化、干燥、超微粉碎、过筛、酶解、离心、真空旋转浓缩、真空冷冻干燥过程;
1)所述的玉米蛋白粉水分含量的调适过程,是根据玉米蛋白粉原料中水分含量和最终目标水分含量,计算定量玉米蛋白粉中需要添加的水的重量,使其最终目标水分含量为6~12%,而后将定量的玉米蛋白粉投入混合器中,注入所需的水分充分搅拌均匀后,备用;
2)所述的双螺杆挤压膨化过程,是将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后,将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在90~130℃、80~120℃、30~80℃;而后开启电源,启动双螺杆挤压膨化机,将主机转速调至30~50Hz,进料速度调至200~500g/min后,从双螺杆挤压膨化机进料口加入原料质量0.05~0.2%的水后,迅速开始投料,并收集长度为8~20mm的膨化物;
3)所述的干燥过程,是将长度为8~20mm的膨化物置于干燥箱内进行除水干燥,干燥温度控制在35~50℃,干燥时间控制在6~12h,直至玉米蛋白粉膨化物的水分含量为1~2%即可终止干燥过程;
4)所述的超微粉碎过程,是利用超微粉碎机将干燥后的玉米蛋白粉膨化物进行粉碎,粉碎筛网要求100~200目,收集被粉碎物料即为玉米蛋白膨化粉,迅速密封备用;
5)所述的酶解过程,是以玉米蛋白膨化粉为底物,用水调适至底物浓度为1~6%(W/W);用高速分散均质机进行均一化处理,调控转速为2000~4000r/min,处理时间为0~20min;再置于80~97℃的水浴锅中加热变性5~30min,冷却后控制酶解温度为40~65℃,调节pH值为6.5~10.5,按E/S为2~12%加入碱性蛋白酶,用1M的NaOH控制肽液的pH值变化在±0.04内,控制酶解时间为2~5h,将肽液在80~97℃的水浴锅中加热灭酶5~15min,累计加碱量,按照公式计算酶解过程的水解度;
6)所述的离心过程,是将酶解液进行离心处理,离心温度为2~10℃、转速为6000~10000×g,离心时间为5~30min,收集上清液;
7)所述的真空旋转浓缩过程,是用真空旋转浓缩仪处理上清液,控制转速为1000~1500rpm,浓缩温度设定为50~70℃,直至初始体积的1/5~1/10;
8)所述的真空冷冻干燥过程,是将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻,控制液面厚度在3~6mm,温度为-30~-20℃,预冻时间为2~5h;而后再置于真空冷冻干燥机内,控制真空度在10Pa以下,冷冻干燥时间为10~15h,即可获得含水量为1~2%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
2.根据权利要求1所述的一种快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法,其特征在于,玉米蛋白粉水分含量的调适和酶解过程所需用水是纯净水、去离子水、渗透水和蒸馏水中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法,其特征在于,双螺杆挤压膨化机的模头是选用圆型、环型、星型和壁虎型模头中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法,其特征在于,碱性蛋白酶是选用液体酶或固体酶,要求酶活范围为100万~150万u/g。
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