CN106674342B

CN106674342B - 玉米黄粉蛋白的提取工艺及其在黄原胶发酵中的应用

Info

Publication number: CN106674342B
Application number: CN201710102305.7A
Authority: CN
Inventors: 贾召鹏; 李德衡; 赵兰坤; 刘元涛; 李树标; 刘建阳
Original assignee: Shandong Fufeng Fermentation Co ltd
Current assignee: Shandong Fufeng Fermentation Co ltd
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2037-02-24
Also published as: CN106674342A

Abstract

本发明属于玉米黄粉深加工技术领域，公开了玉米黄粉蛋白的提取工艺，其包括如下步骤：步骤1）去除油脂，步骤2）制备发酵培养基，步骤3）挤压处理，步骤4）醇溶和超声处理，步骤5）提取醇溶蛋白和黄色素，步骤6）提取谷蛋白。本发明在提取蛋白物质的同时，还制备了发酵培养基，一举两得。

Description

玉米黄粉蛋白的提取工艺及其在黄原胶发酵中的应用

技术领域

本发明属于玉米黄粉深加工技术领域，涉及玉米黄粉蛋白的提取工艺及其在黄原胶发酵中的应用。

背景技术

玉米黄粉(corn gluten meal)是湿法生产玉米淀粉时产生的副产品，含蛋白质60%左右，其中醇溶蛋白 (zein)，约占蛋白质的65%，其次有色素，油脂等，我国多数生产淀粉企业将玉米黄粉作为廉价的饲料出售，还有部分企业在生产淀粉时没有把玉米黄粉做任何的利用，随废液排放，造成了资源的浪费。

醇溶蛋白是玉米黄粉中的主要蛋白。Osborne发明了从湿法淀粉生产的副产物玉米黄粉中提取玉米醇溶蛋白的方法。该方法将玉米醇溶蛋白的得率从5％提高到了30％。此后经过科学家的不懈努力，玉米醇溶蛋白的提取工艺取得了长足的发展。玉米谷蛋白也是玉米蛋白粉中主要蛋白质之一。目前，对谷蛋白研究主要集中在麦谷蛋白上，也有人对油菜花粉中谷蛋白的最佳提取工艺进行了研究，对玉米谷蛋白的研究只限制在其性质的研究。白蛋白以及玉米多肽物质营养成分高，但是含量较低，提取工艺很困难，一般被忽略或舍弃，造成浪费。

阜丰集团是一家在香港联交所主板上市的国际化生物制品公司。主要致力于生物发酵产品的生产、经营和研发，是全球第一大味精和谷氨酸生产商、全球第三大黄原胶生产商。主要产品及年生产能力为：味精及谷氨酸700000吨，黄原胶45000吨，淀粉糖150000吨，生物发酵肥500000吨以及冬虫夏草胶囊、灵芝菌粉、云芝菌胶囊、云芝胞内糖肽、猴头菌、天麻蜜环菌、金针菇粉、姬松茸菌粉、枸杞多糖、猴菇多糖等50多种生物保健品系列品种。其中，玉米是主要的原料之一，每年产生的玉米黄粉达到万吨以上，如何对其进行综合处理，节能减排，变废为宝，使得效益最大化是我们亟待需要解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了玉米黄粉蛋白的提取工艺及其在黄原胶发酵中的应用。

为了解决上述的技术问题，本发明的技术方案是：

玉米黄粉蛋白的提取工艺，其包括如下步骤：步骤1）去除油脂，步骤2）制备发酵培养基，步骤3）挤压处理，步骤4）醇溶和超声处理，步骤5）提取醇溶蛋白和黄色素，步骤6）提取谷蛋白。

具体地，所述步骤1）去除油脂：取玉米黄粉，粉碎，浸泡在五倍重量的水中，500rpm搅拌10min，再静置30min，去除上层油脂，然后离心，收集沉淀物和上层液体。

具体地，所述步骤2）制备发酵培养基：按照重量百分比取葡萄糖9％、上层液体80％、七水硫酸镁0.3％、磷酸氢二钾 0.3％、磷酸二氢钾0.1%、七水硫酸亚铁 0.001％、VB₁0.00001％，其余为水，搅拌均匀，调pH 7.2。

具体地，所述步骤3）挤压处理：将步骤1）所得沉淀物添加到挤压机中进行挤压处理得到物料A。

具体地，所述步骤4）醇溶和超声处理：按照物料A：80%（v/v）乙醇=1kg：4L的料液比混合，然后添加占物料A重量0.03%的巯基乙醇，超声时间45 min，超声功率450 W，超声温度为38℃；再静置60min，收集沉淀和液体。

具体地，所述步骤5）提取醇溶蛋白和黄色素：往步骤4）所得液体中加入同等体积的正己烷萃取，置于回流装置中65℃回流2h；然后3000rpm离心5min，收集醇溶蛋白沉淀物和上清液；将上清液用旋转蒸发仪蒸发去除正己烷，干燥，即得黄色素提取物。

具体地，所述步骤6）提取谷蛋白：往步骤4）所得沉淀中添加两倍重量的浓度为1M的氢氧化钠溶液，然后加热至50℃，300rpm搅拌15min；然后添加盐酸调pH为6.2，离心收集沉淀，水洗，干燥得到玉米谷蛋白。

本发明还公开了一种利用玉米黄粉提取物发酵制备黄原胶的工艺，其包括如下步骤：将产胶黄单孢菌种子液按照5％(体积比)的接种量接入权利要求1-7任其一所述的发酵培养基中培养，温度30℃，PH值7.2，培养时间60小时，得到发酵液。

本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：

本发明对玉米黄粉进行了综合利用，实现了多种高附加值产品的制备，提高了经济效益，节能减排，大大减少了废水排放，实现了变废为宝，对工业化生产提供了较好的指导意义；挤压后的玉米黄粉具有良好的孔隙度和渗透性，在很大程度上提高了蛋白以及黄色素的浸出效率；巯基乙醇可以破坏B-Zein和r-Zein的二硫键，从而引起a-Zein游离出来，提高了玉米醇溶蛋白的提取率；本发明将含有可溶性蛋白以及淀粉的液体应用于发酵培养基的制备，替代目前常用的大豆蛋白浆，大大降低了培养基原料成本，并且有效处理了废弃物，一举两得；本发明首次实现了综合处理玉米黄粉和发酵培养基联产技术，生产出的黄色素、醇溶蛋白以及谷蛋白收率和纯度高，为了玉米黄粉的综合利用提供了新的思路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

玉米黄粉蛋白的提取工艺，其包括如下步骤：

1）去除油脂：取玉米黄粉，粉碎，浸泡在五倍重量的水中，500rpm搅拌10min，再静置30min，去除上层油脂，然后离心，收集沉淀物和上层液体；

2）制备发酵培养基：按照重量百分比取葡萄糖9％、上层液体80％、七水硫酸镁0.3％、磷酸氢二钾 0.3％、磷酸二氢钾0.1%、七水硫酸亚铁 0.001％、VB₁ 0.00001％，其余为水，搅拌均匀，调pH 7.2；

3）挤压处理：将步骤1）所得沉淀物添加到挤压机中进行挤压处理得到物料A，挤压参数为：模孔直径为2mm，挤出料的温度为120℃，含水量为18wt%；

4）醇溶和超声处理：按照物料A：80%（v/v）乙醇=1kg：4L的料液比混合，然后添加占物料A重量0.03%的巯基乙醇，超声时间45 min，间歇处理模式(超声10s，间歇10s)，超声功率450 W，超声温度为38℃；再静置60min，收集沉淀和液体；

5）提取醇溶蛋白和黄色素：往步骤4）所得液体中加入同等体积的正己烷萃取，置于回流装置中65℃回流2h；然后3000rpm离心5min，收集醇溶蛋白沉淀物（干燥后检测纯度为91.2%）和上清液；将上清液用旋转蒸发仪蒸发去除正己烷，干燥，即得黄色素提取物，纯度为92.7%；

6）提取谷蛋白：往步骤4）所得沉淀中添加两倍重量的浓度为1M的氢氧化钠溶液，然后加热至50℃，300rpm搅拌15min；然后添加盐酸调pH为6.2，离心收集沉淀，水洗，干燥得到玉米谷蛋白，纯度为78.1%。

实施例2

一种利用玉米黄粉提取物发酵制备黄原胶的工艺，其包括如下步骤：

发酵培养基分别采用本发明实施例1制备的发酵培养基或者对照培养基；其中，对照培养基组分为：按照重量百分比取葡萄糖9％、大豆蛋白0.8%、玉米浆2.5%、七水硫酸镁0.3％、磷酸氢二钾 0.3％、磷酸二氢钾0.1%、七水硫酸亚铁 0.001％、VB₁ 0.00001％，其余为水，搅拌均匀，调pH7.2；

发酵步骤可采用如下工艺：将产胶黄单孢菌种子液按照5％(体积比)的接种量接入发酵培养基中培养，温度30℃，PH值7.2，培养时间60小时，得到发酵液；经检测：发酵液中黄原胶的浓度分别为2.37g/100mL（本发明）和2.15 g/100mL（对照）。

结论：本发明制备的培养基成本低廉，发酵效率好，可取代常用黄原胶发酵培养基，提高了工业附加值。

实施例3

不采用步骤）挤压处理，其余同实施例1。

实施例4

不添加巯基乙醇，其余同实施例1。

实施例5

本发明工艺制备的蛋白以及黄色素等产品提取率和纯度分析：

玉米黄粉各组分分析表1

指标

蛋白

水分

脂类

淀粉

黄色素

其他

含量%

62.5

10.3

7.1

15.4

0.04

余量

蛋白中醇溶蛋白为65%，谷蛋白为30%，其他水溶性蛋白以及多肽为5%。

提取率/ %=( 提取物中产品含量/原料玉米黄粉中产品含量)×100。

黄色素的提取率采用吸光度法来测定，醇溶蛋白和谷蛋白的提取率采用凯氏定氮测定，具体见表2：

表2

指标	实施例1	实施例3	实施例4
				黄色素提取率%	2.69	1.53	2.18
醇溶蛋白提取率%	84.5	62.3	57.1
				谷蛋白提取率%	60.4	51.6	66.7

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.玉米黄粉蛋白的提取工艺，其包括如下步骤：步骤1）去除油脂，步骤2）制备发酵培养基，步骤3）挤压处理，步骤4）醇溶和超声处理，步骤5）提取醇溶蛋白和黄色素，步骤6）提取谷蛋白；

所述步骤1）去除油脂：取玉米黄粉，粉碎，浸泡在五倍重量的水中，500rpm搅拌10min，再静置30min，去除上层油脂，然后离心，收集沉淀物和上层液体；

所述步骤2）制备发酵培养基：按照重量百分比取葡萄糖9％、步骤1）所得上层液体80％、七水硫酸镁0.3％、磷酸氢二钾 0.3％、磷酸二氢钾0.1%、七水硫酸亚铁 0.001％、VB₁0.00001％，其余为水，搅拌均匀，调pH 7.2；

所述步骤3）挤压处理：将步骤1）所得沉淀物添加到挤压机中进行挤压处理得到物料A；

所述步骤4）醇溶和超声处理：按照物料A：80%（v/v）乙醇=1kg：4L的料液比混合，然后添加占物料A重量0.03%的巯基乙醇，再进行超声处理，超声时间45 min，超声功率450 W，超声温度为38℃；再静置60min，收集沉淀和液体；

所述步骤5）提取醇溶蛋白和黄色素：往步骤4）所得液体中加入同等体积的正己烷萃取，置于回流装置中65℃回流2h；然后3000rpm离心5min，收集醇溶蛋白沉淀物和上清液；将上清液用旋转蒸发仪蒸发去除正己烷，干燥，即得黄色素提取物；

所述步骤6）提取谷蛋白：往步骤4）所得沉淀中添加两倍重量的浓度为1M的氢氧化钠溶液，然后加热至50℃，300rpm搅拌15min；再添加盐酸调pH为6.2，离心收集沉淀，水洗，干燥得到玉米谷蛋白。