CN109548951A - 藜麦麸皮蛋白质的提取方法及其在食品方面的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了藜麦麸皮蛋白质的提取方法及其在食品方面的应用，属于藜麦麸皮精加工技术领域，本发明采用微生物发酵法，经原料处理、脱脂、乙醇提取、纯化、发酵、沉淀、灭菌、冷冻干燥工序提取藜麦麸皮中的蛋白质，不仅可得到藜麦麸皮蛋白质，而且可得到藜麦麸皮皂苷和藜麦麸皮油，实现了藜麦麸皮蛋白质的进一步深化应用，使得藜麦麸皮得到充分的利用，提高其实用价值和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及藜麦麸皮精加工技术领域，具体涉及藜麦麸皮蛋白质的提取方法及其在食品方面的应用。
背景技术
藜麦，苋科藜属双子叶一年生假谷物，已有5000-7000年的种植历史，原产于南美洲安第斯山脉地区抗逆植物，在我国多分布于西藏、山西、河北、甘肃、青海和吉林等地。其含有丰富的营养价值，含有多种蛋白质、不饱和脂肪酸、矿物质、维生素E和多种植物化学物质，被FAO确认为唯一一种能满足人体基本营养需求的单体植物，被正式推荐为最适合人类的完美“全营养食品”，具有“超级谷物”之美誉，并将2013年作为“世界藜麦年”。
在我国藜麦主要被加工成藜麦米和藜麦粉，副产品麸皮大量产出得不到充分利用，国内有关学者研究，藜麦麸皮各类蛋白的氨基酸种类和含量丰富，疏水性氨基酸和必需氨基酸含量都达到30％以上，其中Asp、Glu、Leu、Arg的含量较高，超过50mg/g pro，Cys、Met的含量相对较低，分别为16.72mg/g pro和17.43mg/g pro，藜麦麸皮总蛋白的氨基酸的构成与从藜麦粉中提取的总蛋白相接近，均高于国标固体样品中各氨基酸的检出限和定量限。与大豆分离蛋白相比，藜麦麸皮各类蛋白中含硫必需氨基酸(Met+Cys)要远远大于大豆分离蛋白中的9.9mg/g pro。此外，除球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白中的His和醇溶蛋白中的Thr略高，其他氨基酸含量都低于大豆分离蛋白；与鸡蛋蛋白相比，球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白中含有较高的His，其余氨基酸含量都明显低于鸡蛋蛋白；与FAO/WHO推荐的0.5岁幼儿必需氨基酸模式相比，除lys、球蛋白中的Leu、醇溶蛋白中的Ile和Leu，藜麦麸皮蛋白其他氨基酸水平都要接近或高于推荐模式；与FAO/WHO推荐的18岁必须氨基酸模式相比，除总蛋白、清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白Lys略低外，其它都接近或高于推荐模式。每克藜麦麸皮蛋白中必需氨基酸的总含量低于大豆分离蛋白和鸡蛋蛋白，除醇溶蛋白外，且都高于FAO/WHO推荐人体必需氨基酸评分模式中的氨基酸总含量。
目前国内对蛋白质提取方法较多，有干法分离、超声辅助减提酸沉法、蛋白酶法提取蛋白、非蛋白酶法提取蛋白及微生物发酵法，综合比较这几种方法，微生物发酵法具有较大的前途，因此，为充分利用藜麦麸皮的营养价值，提高其附加值和经济效益，提出一种利用微生物发酵提取藜麦麸皮蛋白质的方法。
发明内容
本发明提供藜麦麸皮蛋白质的提取方法及其在食品方面的应用，不仅可得到藜麦麸皮蛋白质，而且可得到藜麦麸皮皂苷和藜麦麸皮油，实现了藜麦麸皮蛋白质的进一步深化应用，使得藜麦麸皮得到充分的利用，提高其实用价值和经济效益。
本发明采用的技术方案如下：
藜麦麸皮蛋白质的提取方法，采用微生物发酵法，经原料处理、脱脂、乙醇提取、纯化、发酵、沉淀、灭菌、冷冻干燥工序提取藜麦麸皮中的蛋白质，具体包括以下步骤：
(1)原料处理：将干燥的藜麦麸皮置于粉碎机中磨粉，过40目筛，烘干，4℃储存；
(2)脱脂：称取一定量的干燥藜麦麸皮粉，加入脱脂剂，回流提取得到藜麦麸皮油后将藜麦麸皮粉风干；
(3)提取：脱脂后的藜麦麸皮粉按质量比1:13-17加入75％乙醇，置于超声机中超声40-90min，抽滤取滤液，将滤液浓缩得浓缩液，并将滤渣烘干；
(4)大孔吸附树脂纯化：将上述浓缩液过大孔吸附树脂柱，经水冲洗，收集洗脱液，待洗脱液无色后，用双缩脲试剂检测，不变色时停止冲洗；
(5)发酵：向上述步骤(3)的滤渣中加入葡萄糖、水、尿素以及发酵菌株，边加边搅拌，发酵结束后，加入NaOH溶液(1N)，搅拌均匀，离心取上清液；
(6)沉淀：将上述步骤(4)中的洗脱液与步骤(5)中的上清液混合，用HCl(1N)调节pH为2.5-4.5，离心，得到粗蛋白质；
(7)灭菌：将粗蛋白质置于高温灭菌锅内，103Kpa、121.3℃、15min；
(8)冷冻干燥：将灭菌后的粗蛋白质用水冲洗至中性，然后置于冷冻干燥器中冷冻干燥成粉，4℃条件下储存备用。
优选的，所述步骤(1)的烘干条件为50℃鼓风干燥箱烘4h。
优选的，所述步骤(2)中的脱脂剂为正己烷，藜麦麸皮粉：正己烷的体积比为3：80，回流温度为100℃，回流时间为24h。
优选的，所述步骤(4)中采用去离子水冲洗，流速为1ml/min。
优选的，所述步骤(5)中葡萄糖、水、尿素、发酵菌株的重量份数为：葡萄糖0.5-1.5份、水20-60份、尿素0.5-2.5份、发酵菌株1.0-15份，发酵周期为2-7d、发酵温度为23℃-35℃，所述发酵菌株为黑曲霉、枯草杆菌、放线菌中的任意一种或多种。
优选的，所述离心条件均为4℃、10000r/min、20min。
上述所述的藜麦麸皮蛋白质的提取方法提取得到的藜麦麸皮蛋白质也属于本发明的保护范围。
上述所述的藜麦麸皮蛋白质的提取方法提取的藜麦麸皮蛋白质在食品方面的应用也属于本发明的保护范围。
优选的，所述食品为蛋白粉，所述蛋白粉的制备方法为：准确称取藜麦麸皮蛋白粉100g，加入500mL的水，搅拌均匀，然后用旋转蒸发器45℃浓缩，加入30g燕麦糊精、5g木糖醇以及1g黄原胶，5000r/min均质5min，使其混合均匀，冷冻干燥，温度为-46.5℃，得到藜麦麸皮蛋白粉，最后灭菌，分装得成品。
本发明的有益效果表现在：
1、本发明的藜麦麸皮蛋白质量好、无异味，可作优质食用蛋白，具有营养价值高、易吸收的特点；
2、本发明利用微生物发酵制备藜麦麸皮蛋白的方法成本低、培养基简单且来源广、工艺简单、条件温和、基质含水量低，适合大量生产；
3、本发明制备藜麦麸皮蛋白的方法除去了皂苷对蛋白质口味的影响，与其它提取方法相比，具有口感好的优点；
4、本发明制备藜麦麸皮蛋白的方法，不仅得到了蛋白质，还可以得到藜麦麸皮皂苷以及藜麦麸皮油，提高了藜麦麸皮的利用率，减少资源浪费，且对环境污染小，增大其经济效益。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
藜麦麸皮蛋白质的提取方法，具体包括以下步骤：
(1)原料处理：将干燥的藜麦麸皮置于粉碎机中磨粉，过40目筛，置于鼓风干燥箱中50℃烘4h烘干，冷却后4℃储存；
(2)脱脂：称取100g的干燥藜麦麸皮粉，分10份用滤纸封好后分别放入提取管中并接入提取瓶内，按3:80的比例加入正己烷，开启冷凝水，在100℃的条件下回流提取24h，取出滤纸包将内容物风干待用，提取瓶得到藜麦麸皮油7g；
(3)提取：将步骤(2)中的内容物按照固液比1:13加入75％乙醇，置于500W数控超声机中超声40min，静置1h，抽滤得到滤渣和滤液，滤液在旋转蒸发器上浓缩直至无醇味得到浓缩液，同时回收乙醇，滤渣烘干待用；
(4)大孔吸附树脂纯化：将大孔树脂装柱、平衡后，将步骤(3)中的浓缩液倒入柱头，用去离子水以1ml/min的流速进行冲洗，收集洗脱液，待洗脱液无色后，用双缩脲试剂检测，不变色时停止冲洗，后续可用上述回收乙醇进行梯度冲洗柱子得到藜麦麸皮皂苷；
(5)发酵：向步骤(3)中的滤渣中加入葡萄糖、水、尿素以及发酵菌株，边加边搅拌，葡萄糖、水、尿素、发酵菌株的重量份数为：葡萄糖1份、水20份、尿素1份、发酵菌株黑曲霉9.0份，加好后继续搅拌10min，在发酵池中发酵4d，取出发酵产物加入适量的1N NaOH，搅拌均匀，在4℃、10000r/min、20min条件下离心取上清液；
(6)沉淀：将上述步骤(4)中的洗脱液与步骤(5)中的上清液混合，用HCl(1N)调节pH为2.5-4.5，在4℃、10000r/min、20min条件下离心，得到粗蛋白质；
(7)灭菌：将粗蛋白质置于高温灭菌锅内，103Kpa、121.3℃、15min；
(8)冷冻干燥：将灭菌后的粗蛋白质用水冲洗至中性，然后置于冷冻干燥器中冷冻干燥成粉，4℃条件下储存备用。
实施例2：
藜麦麸皮蛋白质的提取方法，具体包括以下步骤：
(1)原料处理：将干燥的藜麦麸皮置于粉碎机中磨粉，过40目筛，置于鼓风干燥箱中50℃烘4h烘干，冷却后4℃储存；
(2)脱脂：称取100g的干燥藜麦麸皮粉，分10份用滤纸封好后分别放入提取管中并接入提取瓶内，按3:80的比例加入正己烷，开启冷凝水，在100℃的条件下回流提取24h，取出滤纸包将内容物风干待用，提取瓶得到藜麦麸皮油7g；
(3)提取：将步骤(2)中的内容物按照固液比1:17加入75％乙醇，置于500W数控超声机中超声90min，静置1h，抽滤得到滤渣和滤液，滤液在旋转蒸发器上浓缩直至无醇味得到浓缩液，同时回收乙醇，滤渣烘干待用；
(4)大孔吸附树脂纯化：将大孔树脂装柱、平衡后，将步骤(3)中的浓缩液倒入柱头，用去离子水以1ml/min的流速进行冲洗，收集洗脱液，待洗脱液无色后，用双缩脲试剂检测，不变色时停止冲洗，后续可用上述回收乙醇进行梯度冲洗柱子得到藜麦麸皮皂苷；
(5)发酵：向步骤(3)中的滤渣中加入葡萄糖、水、尿素以及发酵菌株，边加边搅拌，葡萄糖、水、尿素、发酵菌株的重量份数为：葡萄糖1.5份、水60份、尿素2.5份、发酵菌株13.5份，发酵菌株采用黑曲霉、枯草杆菌、放线菌的混合菌株，三者之间的重量比为1:3:4，加好后继续搅拌10min，在发酵池中发酵7d，取出发酵产物加入适量的1N NaOH，搅拌均匀，在4℃、10000r/min、20min条件下离心取上清液；
(6)沉淀：将上述步骤(4)中的洗脱液与步骤(5)中的上清液混合，用HCl(1N)调节pH为2.5-4.5，在4℃、10000r/min、20min条件下离心，得到粗蛋白质；
(7)灭菌：将粗蛋白质置于高温灭菌锅内，103Kpa、121.3℃、15min；
(8)冷冻干燥：将灭菌后的粗蛋白质用水冲洗至中性，然后置于冷冻干燥器中冷冻干燥成粉，4℃条件下储存备用。
实施例3：
藜麦麸皮蛋白质的提取方法，具体包括以下步骤：
(1)原料处理：将干燥的藜麦麸皮置于粉碎机中磨粉，过40目筛，置于鼓风干燥箱中50℃烘4h烘干，冷却后4℃储存；
(2)脱脂：称取100g的干燥藜麦麸皮粉，分10份用滤纸封好后分别放入提取管中并接入提取瓶内，按3:80的比例加入正己烷，开启冷凝水，在100℃的条件下回流提取24h，取出滤纸包将内容物风干待用，提取瓶得到藜麦麸皮油7g；
(3)提取：将步骤(2)中的内容物按照固液比1:14加入75％乙醇，置于500W数控超声机中超声60min，静置1h，抽滤得到滤渣和滤液，滤液在旋转蒸发器上浓缩直至无醇味得到浓缩液，同时回收乙醇，滤渣烘干待用；
(4)大孔吸附树脂纯化：将大孔树脂装柱、平衡后，将步骤(3)中的浓缩液倒入柱头，用去离子水以1ml/min的流速进行冲洗，收集洗脱液，待洗脱液无色后，用双缩脲试剂检测，不变色时停止冲洗，后续可用上述回收乙醇进行梯度冲洗柱子得到藜麦麸皮皂苷；
(5)发酵：向步骤(3)中的滤渣中加入葡萄糖、水、尿素以及发酵菌株，边加边搅拌，葡萄糖、水、尿素、发酵菌株的重量份数为：葡萄糖0.5份、水40份、尿素0.5份、发酵菌株10份，发酵菌株采用黑曲霉、枯草杆菌、放线菌的混合菌株，三者之间的重量比为1:2:4，加好后继续搅拌10min，在发酵池中发酵4d，取出发酵产物加入适量的1N NaOH，搅拌均匀，在4℃、10000r/min、20min条件下离心取上清液；
(6)沉淀：将上述步骤(4)中的洗脱液与步骤(5)中的上清液混合，用HCl(1N)调节pH为2.5-4.5，在4℃、10000r/min、20min条件下离心，得到粗蛋白质；
(7)灭菌：将粗蛋白质置于高温灭菌锅内，103Kpa、121.3℃、15min；
(8)冷冻干燥：将灭菌后的粗蛋白质用水冲洗至中性，然后置于冷冻干燥器中冷冻干燥成粉，4℃条件下储存备用。
实施例4：
一种蛋白粉，采用本发明藜麦麸皮蛋白质的提取方法所得到的蛋白质制成，所述蛋白粉的制备方法为：准确称取藜麦麸皮蛋白粉100g，加入500mL的水，搅拌均匀，然后用旋转蒸发器45℃浓缩，加入30g燕麦糊精、5g木糖醇以及1g黄原胶，5000r/min均质5min，使其混合均匀，冷冻干燥，温度为-46.5℃，得到藜麦麸皮蛋白粉，最后灭菌，分装得成品。
将上述实施例3得到的蛋白质按照GB5009.5-2016中凯氏定氮法对藜麦麸皮的蛋白含量进行了检测，粗蛋白含量高达30％，并按照GB5009.124-2016对本实施例得到的藜麦麸皮蛋白质中的氨基酸的组成及氨基酸的含量进行了检测，其结果列于表1藜麦麸皮蛋白质分析表中：
表1藜麦麸皮蛋白质分析表(±s，mg/g pro)
综上所述，本发明的工艺不仅得到了藜麦麸皮蛋白还得到了藜麦麸皮皂苷和藜麦麸皮油，此外我们根据所述蛋白的特性研制出蛋白粉产品配方，为藜麦麸皮蛋白在食品中的应用提供了基础。
以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.藜麦麸皮蛋白质的提取方法，其特征在于，采用微生物发酵法，经原料处理、脱脂、乙醇提取、纯化、发酵、沉淀、灭菌、冷冻干燥工序提取藜麦麸皮中的蛋白质。
2.根据权利要求1所述的藜麦麸皮蛋白质的提取方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)原料处理：将干燥的藜麦麸皮置于粉碎机中磨粉，过40目筛，烘干，4℃储存；
(2)脱脂：称取一定量的干燥藜麦麸皮粉，加入脱脂剂，回流提取得到藜麦麸皮油后将藜麦麸皮粉风干；
(3)提取：脱脂后的藜麦麸皮粉按质量比1:13-17加入75％乙醇，置于超声机中超声40-90min，抽滤取滤液，将滤液浓缩得浓缩液，并将滤渣烘干；
(4)大孔吸附树脂纯化：将上述浓缩液过大孔吸附树脂柱，经水冲洗，收集洗脱液，待洗脱液无色后，用双缩脲试剂检测，不变色时停止冲洗；
(5)发酵：向上述步骤(3)的滤渣中加入葡萄糖、水、尿素以及发酵菌株，边加边搅拌，发酵结束后，加入NaOH溶液(1N)，搅拌均匀，离心取上清液；
(6)沉淀：将上述步骤(4)中的洗脱液与步骤(5)中的上清液混合，用HCl(1N)调节pH为2.5-4.5，离心，得到粗蛋白质；
(7)灭菌：将粗蛋白质置于高温灭菌锅内，103Kpa、121.3℃、15min；
(8)冷冻干燥：将灭菌后的粗蛋白质用水冲洗至中性，然后置于冷冻干燥器中冷冻干燥成粉，4℃条件下储存备用。
3.根据权利要求2所述的藜麦麸皮蛋白质的提取方法，其特征在于，所述步骤(1)的烘干条件为50℃鼓风干燥箱烘4h。
4.根据权利要求2所述的藜麦麸皮蛋白质的提取方法，其特征在于，所述步骤(2)中的脱脂剂为正己烷，藜麦麸皮粉：正己烷的体积比为3：80，回流温度为100℃，回流时间为24h。
5.根据权利要求2所述的藜麦麸皮蛋白质的提取方法，其特征在于，所述步骤(4)中采用去离子水冲洗，流速为1ml/min。
6.根据权利要求2所述的藜麦麸皮蛋白质的提取方法，其特征在于，所述步骤(5)中葡萄糖、水、尿素、发酵菌株的重量份数为：葡萄糖0.5-1.5份、水20-60份、尿素0.5-2.5份、发酵菌株1.0-15份，发酵周期为2-7d、发酵温度为23℃-35℃，所述发酵菌株为黑曲霉、枯草杆菌、放线菌中的任意一种或多种。
7.根据权利要求2所述的藜麦麸皮蛋白质的提取方法，其特征在于，所述离心条件均为4℃、10000r/min、20min。
8.采用权利要求1-7任一项所述的藜麦麸皮蛋白质的提取方法提取得到的藜麦麸皮蛋白质。
9.一种包含权利要求1-7任一项所述的藜麦麸皮蛋白质的提取方法提取的藜麦麸皮蛋白质在食品方面的应用。
10.根据权利要求9所述的藜麦麸皮蛋白质的提取方法提取的藜麦麸皮蛋白质在食品方面的应用，其特征在于，所述食品为蛋白粉，所述蛋白粉的制备方法为：准确称取藜麦麸皮蛋白粉100g，加入500mL的水，搅拌均匀，然后用旋转蒸发器45℃浓缩，加入30g燕麦糊精、5g木糖醇以及1g黄原胶，5000r/min均质5min，使其混合均匀，冷冻干燥，温度为-46.5℃，得到藜麦麸皮蛋白粉，最后灭菌，分装得成品。
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Cited By (2)
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| CN115216507A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-10-21 | 西藏阿那达生物医药科技有限责任公司 | 利用双酶解技术分离青稞麸皮多肽的方法 |
| CN115501260A (zh) * | 2021-06-07 | 2022-12-23 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种藜麦麸皮皂苷的提取方法及其应用 |
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