CN104974071B - 一种玉米黄素的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玉米黄素的制备方法。该方法先将玉米蛋白粉溶解于水中，加入Alcalase2.4L蛋白酶，控制酶解温度为45‑60℃、酶解pH值为8.0‑9.0，酶解时间为45‑90min；Alcalase2.4L蛋白酶的加入量为玉米蛋白粉质量的1‑5％；对玉米蛋白粉进行酶解后调节pH值至3.0‑4.0；离心处理，弃上清液，得到的沉淀为酶解产物；再将酶解产物通过有机溶剂进行萃取，得到含玉米黄素的萃取液；最后通过旋转蒸发技术，得玉米黄素。本发明方法可连续化操作，易于实现工业化大批量生产，能够有效提高玉米蛋白粉的附加值，具有良好的经济效益。本发明制备的玉米黄素油脂，色素含量高，稳定性好，绿色天然。

Description

一种玉米黄素的制备方法
技术领域
本发明属于农产品加工技术领域，具体涉及一种玉米黄素的制备方法。
技术背景
玉米蛋白粉(CGM)是湿法加工玉米淀粉中产生的一类副产物，其除了含有蛋白质、淀粉及脂肪外，还富含大量的玉米黄素。目前，CGM通常被应用于饲料工业，然而由于其较低的生物利用率，以及色泽深异味重的原因，其利用量十分有限。随着食品行业的快速发展，玉米淀粉的生产量大幅增加，但产生的CGM被大量积压，长期放置不仅浪费大量资源，还会造成环境的污染。因此，为CGM寻找有效的，具有高附加值的利用途径，已成为当前亟待解决的问题。玉米黄素属于一种油溶性的类胡萝卜素，具有保护视力、抗癌、抗氧化、预防心血管疾病等多种生理活性。安利等一批高新技术企业，利用微胶囊技术将类胡萝卜素、玉米黄素、芦丁等作为生物活性成分应用于保健品的加工，并且带来了巨大的经济效益。此外，玉米黄素作为一种天然的着色剂，还可作为食品着色剂使用，具有绿色安全的巨大优势。由于CGM中富含玉米黄素，因此通过CGM制备玉米黄素，能够很大程度上增加CGM的利用价值，带来较高的经济效益。
目前，玉米黄素的制备方法主要是通过人工合成或从天然植物中提取。CN102746203公开了一种以叶黄素晶体或其脂肪酸为反应原料制备玉米黄素的方法。CN1272984A提供了一种利用超临界CO2流体从玉米蛋白粉提取玉米黄素的方法。相比合成的可食用材料，人们更青睐于绿色、天然的食品配料。超临界流体萃取技术同传统的提取方法相比，具有明显的优越性，但由于其操作压力高，对设备的要求也较高，造成运行成本过高，当前在工业上大规模实施尚受到一定的限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种可连续化操作，易于实现工业化大批量生产玉米黄素的制备方法，制备的玉米黄素油脂，色素含量高，稳定性好，绿色天然。
Alcalase2.4蛋白酶主要应用于蛋白质的改性或者修饰领域，利用Alcalase2.4L蛋白酶酶解难溶性蛋白，可以增加蛋白质的溶解性，从而达到高效利用蛋白质的目的。现阶段的应用主要集中在利用Alcalase2.4L蛋白酶将蛋白质进行水解制备功能性短肽，例如抗氧化肽、抗高压血肽。发明人发现，玉米蛋白在天然状态下与玉米黄素牢固结合，而且玉米黄素包覆在玉米蛋白分子中，本发明创造性利用Alcalase2.4L蛋白酶酶解玉米蛋白，使得原本与蛋白质分子紧密结合的玉米黄素得到暴露，便于后续通过萃取提取；为保证玉米黄素不因过长时间暴露在蛋白质包覆外而受到光照或碱性条件影响被破坏，合理控制酶解度是本发明的关键，发明人经过探索，成功找到应用独特的Alcalase2.4L蛋白酶，以及合理的酶解工艺，保证了玉米黄素色素含量高，稳定性好。
本发明酶辅助法是利用蛋白酶的作用，将本身与蛋白质牢固结合的色素释放出来的过程，该方法是从天然产物中提取目标组分的一种新技术。相比其它分离方法有许多优点：无毒、无害，环保、无污染，非热加工、不会氧化破坏提取物的活性，并且产能大，可工业化大规模生产。由于受到淀粉提取过程的影响，通常获得的玉米蛋白粉，其所含油脂氧化程度较高，因此提取的玉米黄素必须经过精炼才能获得较高的品质，达到食品级的要求。真空旋转蒸发，能够使液体在低于沸点的温度下蒸馏分离，受热时间短，特别适用于处理高沸点及热敏性物料(如天然色素)的分离。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种玉米黄素的制备方法，包含如下步骤：
(1)将玉米蛋白粉溶解于水中，加入Alcalase2.4L蛋白酶，控制酶解温度为45-60℃、酶解pH值为8.0-9.0，酶解时间为45-90min；Alcalase2.4L蛋白酶的加入量为玉米蛋白粉质量的1-5％；对玉米蛋白粉进行酶解后调节pH值至3.0-4.0；离心处理，弃上清液，得到的沉淀为酶解产物；
(2)将酶解产物通过有机溶剂进行萃取，所述有机溶剂为无水乙醇、石油醚、或正己烷；得到含玉米黄素的萃取液；
(3)通过旋转蒸发技术，对所述玉米黄素的萃取液进行旋转蒸发处理，得玉米黄素。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述玉米蛋白粉通常为玉米淀粉湿法加工过程中产生的副产物，其粗脂肪含量在5-8％左右，水分含量在10％以下，粉体粒度在400目以上。
优选地，所述离心为离心力在8000-10000g下离心15-30min。
优选地，所述萃取的萃取剂为无水乙醇、正己烷、石油醚或乙醚；萃取剂的用量为玉米蛋白粉重量的10-20倍；萃取时间为4-5h。
优选地，所述旋转蒸发的温度为60-80℃，
优选地，所述旋转蒸发的时间为15-30min。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提取玉米黄素主要利用Alcalase2.4L蛋白酶对大分子玉米蛋白进行酶切作用，使得原本与蛋白质分子紧密结合的玉米黄素得到暴露，进而被提取出来；本发明的酶解不同于单纯利用蛋白酶对蛋白质进行水解制备多肽，开发了酶解新用途。
2、本发明的玉米黄素制备方法过程简单，可连续化操作，易于实现工业化大批量生产，能够有效提高玉米蛋白粉的附加值，具有良好的经济效益。
3、本发明制备的玉米黄素油脂，色素含量高，稳定性好，绿色天然。
附图说明
图1为实施例1和对比实施例1所得产物的紫外扫描图。
图2为实施例3和对比实施例2所得产物的紫外扫描图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。
实施例1
取玉米蛋白粉500g，加入水，控制料液质量体积比为1:10(体积单位为L，质量单位为kg)，加入Alcalase2.4L蛋白酶，加酶量为玉米蛋白粉质量的5％，酶解温度为50℃，pH值为8.0，酶解时间为60min。酶解结束后90℃水浴灭酶处理，并调节pH值为4.0，8000g离心30分钟。得到的粗提物沉淀用无水乙醇溶解萃取。料液比为1：10(L/kg)，提取时间为4h。萃取完成后用真空旋转蒸发仪对提取液进行旋蒸，旋蒸操作温度为60℃，旋蒸时间为25min，最终获得精制玉米黄素21.25g。测定的结果显示，萃取液在447nm处具有吸收峰(玉米黄素的最大吸收值为447nm)。将实施例1与对比实施例1进行对比，可以发现，实施例1在447nm处的吸光值明显强于对比实施例1，这说明实施例1的玉米黄素含量显著高于对比实施例1。具体数据情况见附图1。
对比实施例1
取玉米蛋白粉500g，直接加入无水乙醇萃取。料液比为1：10(体积单位为L，质量单位kg)，提取时间为4h。萃取完成后用真空旋转蒸发仪对提取液进行旋蒸，旋蒸操作温度为60℃，旋蒸时间为55min，最终获得精制玉米黄素10.19g。上述萃取完成后的萃取液做紫外分光光度波谱扫描检测玉米黄素的含量。测定的结果显示，萃取液在447nm处具有吸收峰(玉米黄素的最大吸收值为447nm)。将实施例1与对比实施例1进行对比，可以发现，实施例1在447nm处的吸光值强于对比实施例1，这说明实施例1的玉米黄素含量高于对比实施例1。数据见附图1。
实施例2
取玉米蛋白粉1000g，装入10L的烧杯中。加入水，控制料液质量体积比为1:10(体积单位为L，质量单位为kg)，加入Alcalase2.4L蛋白酶，加酶量为玉米蛋白粉质量的5％，酶解温度为55℃，pH值为8.0，酶解时间为120min。酶解结束后90℃水浴灭酶处理，并调节pH值为4.0，8000g离心30分钟。得到的粗提物沉淀用无水乙醇溶解萃取。料液比为1：15(L/kg)，提取时间为4h。萃取完成后用真空旋转蒸发仪对提取液进行旋蒸，旋蒸操作温度为60℃，旋蒸时间为25min，最终获得精制玉米黄素34.81g。
实施例3
取玉米蛋白粉1000g，装入10L的烧杯中。加入水，控制料液质量体积比为1:10(体积单位为L，质量单位为kg)，加入Alcalase2.4L蛋白酶，加酶量为玉米蛋白粉质量的5％，酶解温度为55℃，pH值为8.0，酶解时间为120min。酶解结束后90℃水浴灭酶处理，并调节pH值为4.0，8000g离心30分钟。得到的粗提物沉淀用正己烷溶解萃取。料液比为1：15(L/kg)，提取时间为4h。萃取完成后用真空旋转蒸发仪对提取液进行旋蒸，旋蒸操作温度为40℃，蒸馏时间为25min，最终获得精制玉米黄素30.23g。上述萃取完成后的萃取液做紫外分光光度波谱扫描检测玉米黄素的含量。
对比实施例2
取玉米蛋白粉1000g，直接加入正己烷萃取。料液比为1：10(体积单位为L，质量单位kg)，提取时间为4h。萃取完成后用真空旋转蒸发仪对提取液进行旋蒸，旋蒸操作温度为40℃，旋蒸时间为25min，最终获得精制玉米黄素14.26g。上述萃取完成后的萃取液做紫外分光光度波谱扫描检测玉米黄素的含量。测定的结果显示，萃取液在447nm处具有吸收峰(玉米黄素的最大吸收值为447nm)。将实施例3与对比实施例2进行对比，可以发现，实施例3在447nm处的吸光值强于对比实施例3，这说明实施例3的玉米黄素含量高于对比实施例3。数据见附图2。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种玉米黄素的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)将玉米蛋白粉溶解于水中，加入Alcalase2.4L蛋白酶，控制酶解温度为45-60℃、酶解pH值为8.0-9.0，酶解时间为45-90min；Alcalase2.4L蛋白酶的加入量为玉米蛋白粉质量的1-5％；对玉米蛋白粉进行酶解后调节pH值至3.0-4.0；离心处理，弃上清液，得到的沉淀为酶解产物；所述玉米蛋白粉为玉米淀粉湿法加工过程中产生的副产物，其粗脂肪含量在5-8％，水分含量在10％以下，粉体粒度在400目以上；
(2)将酶解产物通过有机溶剂进行萃取，所述有机溶剂为无水乙醇、石油醚或正己烷；得到含玉米黄素的萃取液；
(3)通过旋转蒸发技术，对所述玉米黄素的萃取液进行旋转蒸发处理，得玉米黄素。
2.根据权利要求1所述的玉米黄素的制备方法，其特征在于，所述离心为离心力在8000-10000g下离心15-30min。
3.根据权利要求1所述的玉米黄素的制备方法，其特征在于，所述萃取的萃取剂为无水乙醇、正己烷、石油醚或乙醚；萃取剂的用量为玉米蛋白粉重量的10-20倍；萃取时间为4-5h。
4.根据权利要求1所述的玉米黄素的制备方法，其特征在于，所述旋转蒸发的温度为60-80℃。
5.根据权利要求1所述的玉米黄素的制备方法，其特征在于，所述旋转蒸发的时间为15-30min。
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