CN117645660A - 一种玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蛋白制备技术领域，公开了一种玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，包括以下步骤：提取：将玉米蛋白粉与水混合，通过盐酸调节pH至2‑4后，搅拌15‑20min，获得玉米蛋白粉悬浮液；分离：将所述玉米蛋白粉悬浮液移至离心管中离心，获得上清液与一次沉淀固体，向所述上清液中滴加2倍所述上清液体积的乙醇，形成含沉淀液；二次分离：向所述含沉淀液滴加等体积的乙醇，再次离心，得二次沉淀固体；干燥：将所述一次沉淀固体与所述二次沉淀固体移入旋转蒸发仪中，进行旋转蒸发，得到干燥体；造粒：将所述干燥体进行超声处理，得到玉米醇溶蛋白颗粒。本发明通过两次分离，为蛋白质制备领域提供了一种简便、高效的制备工艺。
Description
技术领域
本发明涉及蛋白制备技术领域，特别是涉及一种玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺。
背景技术
玉米醇溶蛋白(Zein)，是玉米中一类重要的植物蛋白质，主要存在于玉米种子中的胚乳部分。这种蛋白质以其特殊的溶解性和结构特征而闻名，具有一系列在食品、医药、包装等领域广泛应用的优势。
在食品、医药等领域，蛋白颗粒的制备对于提高产品质量、改善质地以及提高生物利用度等方面至关重要。在这些应用中，玉米蛋白作为一种重要的植物蛋白，由于其独特的结构和性质，具有巨大的应用潜力。然而，传统的蛋白颗粒制备工艺中存在一些缺陷和挑战，其中之一就是提纯操作的繁琐以及产品纯度不一的问题。
传统的蛋白提取和颗粒制备工艺通常需要经历多个步骤，包括酸碱调节、溶剂沉淀、离心、干燥等。这些步骤的繁琐性和复杂性导致了制备过程的时间和劳动成本的增加。特别是在蛋白提纯的过程中，采用传统方法可能需要使用多次沉淀和洗涤步骤，以确保获得较高纯度的蛋白颗粒。这些操作不仅增加了制备周期，还容易引入杂质，降低产品的质量。另一个常见的问题是传统制备工艺中获得的产品纯度不一，这可能会限制蛋白颗粒在特定应用中的使用。由于传统制备方法中的多个步骤，可能存在颗粒沉淀不完全、洗涤不彻底等情况，导致最终产品中残留有杂质。不同批次之间的制备条件差异以及人为操作的不稳定性也可能导致产品纯度的波动，使得获得一致性高的产品成为一项挑战。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，以解决提纯操作繁琐、产品纯度不一的问题。
本发明提出的一种玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，包括以下步骤：
提取：将玉米蛋白粉与水混合，通过盐酸调节pH至2-4后，搅拌15-20min，获得玉米蛋白粉悬浮液；
分离：将所述玉米蛋白粉悬浮液移至离心管中离心，获得上清液与一次沉淀固体，向所述上清液中滴加2倍所述上清液体积的乙醇，形成含沉淀液；
二次分离：向所述含沉淀液滴加等体积的乙醇，再次离心，得二次沉淀固体；
干燥：将所述一次沉淀固体与所述二次沉淀固体移入旋转蒸发仪中，进行旋转蒸发，得到干燥体；
造粒：将所述干燥体进行超声处理，得到玉米醇溶蛋白颗粒。
在其中一些实施例中，所述提取中，将玉米蛋白粉与水混合具体为：向水中添加玉米蛋白粉并不断搅拌，搅拌速率为120-180rpm。
在其中一些实施例中，所述提取中，所述玉米蛋白粉与水的用料比为10g：(40-60)mL。
在其中一些实施例中，所述分离中，离心机转速设置为2500-3000rpm，并离心15-25min。
在其中一些实施例中，所述分离中，乙醇为(75-80)％的乙醇；所述二次分离中，乙醇浓度为(65-70)％的乙醇。
在其中一些实施例中，所述分离与所述二次分离中，乙醇的滴加速率为1-2d/s。
在其中一些实施例中，所述干燥中，旋转蒸发仪的温度设置为35-40℃，旋转速度为(100-200)rpm，真空度为(200-300)mbar。
在其中一些实施例中，所述造粒中，所述超声为冰水浴环境下超声，超声功率为20-50W，超声时间为(25-30)min，超声温度低于20℃。
本发明公开了一种玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，与现有技术相比，其有益效果在于：
高效提取与分离，采用盐酸调节pH至2-4的提取步骤，有助于保持玉米蛋白的天然结构。两次沉淀的分离步骤能够更彻底地去除悬浮液中的杂质，提高颗粒的纯度。乙醇浓度的合理选择：在分离和二次分离阶段，采用不同浓度的乙醇，有助于有效沉淀和分离目标物质。这可以提高产品的纯度和稳定性。良好的造粒效果：通过在干燥后进行超声处理，有助于形成均匀的颗粒。超声的应用能够更温和地进行造粒，保持玉米醇溶蛋白的生物活性。操作参数的合理设置：对于提取中的搅拌速率、用料比，分离中的离心机转速和时间，乙醇的浓度和滴加速率，以及干燥中旋转蒸发仪的温度、速度和真空度等参数的合理设置，有助于提高制备工艺的效率和稳定性。节能环保：采用乙醇作为溶剂，旋转蒸发仪低温干燥，以及超声造粒等工艺选择，有助于减少能源消耗，降低制备成本，同时符合环保理念。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明优选实施例提供了一种玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，包括以下步骤：
提取：将玉米蛋白粉与水混合，通过盐酸调节pH至2-4后，搅拌15-20min，获得玉米蛋白粉悬浮液；
分离：将玉米蛋白粉悬浮液移至离心管中离心，获得上清液与一次沉淀固体，向上清液中滴加2倍上清液体积的乙醇，形成含沉淀液；
二次分离：向含沉淀液滴加等体积的乙醇，再次离心，得二次沉淀固体；
干燥：将一次沉淀固体与二次沉淀固体移入旋转蒸发仪中，进行旋转蒸发，得到干燥体；
造粒：将干燥体进行超声处理，得到玉米醇溶蛋白颗粒。
需要说明的是，盐酸调节pH：通过使用盐酸调节pH至2-4，有益于维持玉米蛋白的天然结构，避免了酸碱调节可能对蛋白质结构造成的不利影响。搅拌时间：搅拌15-20分钟有助于充分混合玉米蛋白粉和水，促使蛋白溶解，形成均匀的悬浮液。乙醇沉淀：向上清液中滴加2倍上清液体积的乙醇，形成含沉淀液。这个步骤有助于将蛋白质沉淀出来，提高产品的纯度。离心：离心过程能够有效分离上清液与一次沉淀固体，确保沉淀得到充分。二次分离步骤：乙醇沉淀：向含沉淀液滴加等体积的乙醇，再次离心，得二次沉淀固体。这一步骤进一步提高了产品的纯度，去除了残余的杂质。旋转蒸发：通过旋转蒸发仪的操作，有助于将溶剂从沉淀中蒸发，得到干燥体。低温旋转蒸发避免了高温对蛋白质结构的破坏，确保颗粒的质量。超声处理有助于形成均匀的颗粒，避免颗粒的团聚，同时保持蛋白的天然性质。在冰水浴环境下进行超声，可以避免过度升温对蛋白的影响。
进一步地，提取中，将玉米蛋白粉与水混合具体为：向水中添加玉米蛋白粉并不断搅拌，搅拌速率为120-180rpm。
需要说明的是，均匀混合：将玉米蛋白粉添加到水中并进行搅拌，有助于将蛋白质均匀地分散在溶液中。这确保了在后续的提取过程中，蛋白质能够充分与水发生作用，提高提取效率。促进蛋白质溶解：搅拌过程中，水中的蛋白粉逐渐溶解，形成悬浮液。适度的搅拌有助于防止蛋白质团聚，确保其在水中充分分散和溶解。避免团聚和沉降：通过搅拌，可以避免玉米蛋白粉的团聚和沉降，从而确保在提取过程中获得均匀的悬浮液。这对于后续的分离和提纯步骤至关重要。搅拌速率的控制：设置搅拌速率在120-180rpm的范围内，是为了既确保充分混合，又避免搅拌速度过高引起的过度剪切和蛋白质结构的破坏。在这个速率范围内，能够平衡混合效果和对蛋白质结构的保护。
进一步地，提取中，玉米蛋白粉与水的用料比为10g：(40-60)mL。
进一步地，分离中，离心机转速设置为2500-3000rpm，并离心15-25min。
需要说明的是，有效分离：设置离心机的转速在2500-3000rpm范围内有助于产生足够的离心力，将悬浮液中的组分分离。这样能够有效地将一次沉淀固体和上清液分离开来。提高分离效率：适当的离心速度和时间能够提高分离效率，确保一次沉淀固体充分沉积在离心管底部，而上清液清晰分离。这有助于提高产品的纯度。减少离心时间的浮游：设置15-25分钟的离心时间足以完成分离过程，同时避免过长的离心时间可能导致沉淀被重新悬浮。合理的离心时间可以最大限度地减少离心管中的浮游物。操作简便：2500-3000rpm的离心速度通常是离心机的常规操作范围，这使得操作更为简便。这个速度范围内，常见的离心机设备都能够稳定运行。避免蛋白质结构破坏：适度的离心速度有助于防止蛋白质在分离过程中受到过度的剪切和力，从而保护蛋白质的天然结构。
进一步地，分离中，乙醇为(75-80)％的乙醇；二次分离中，乙醇浓度为(65-70)％的乙醇。
进一步地，分离与二次分离中，乙醇的滴加速率为1-2d/s。
需要说明的是，分离中(75-80％的乙醇)：使用相对高浓度的乙醇有助于有效沉淀蛋白质，提高分离的效率。高浓度的乙醇能够更好地沉淀蛋白质，从而减少上清液中的杂质，提高产品的纯度。二次分离中(65-70％的乙醇)：降低乙醇浓度有助于重新悬浮二次沉淀固体，并减小对蛋白质的溶解影响。这有助于在二次分离过程中保持产品的高纯度。防止蛋白质损失：通过合理选择乙醇浓度，可以在沉淀的同时最大限度地避免蛋白质的损失。低浓度的乙醇能够更好地保护蛋白质的结构。滴加速率的控制：分离与二次分离中(1-2d/s)：控制乙醇的滴加速率有助于缓慢地将乙醇加入悬浮液中，避免过快引起的剧烈沉淀和搅拌。适度的滴加速率有助于保持沉淀的均匀性，避免团聚。提高产品的稳定性：合理选择乙醇浓度和滴加速率，有助于获得稳定的颗粒沉淀，减小颗粒的团聚，从而提高产品的稳定性。操作的可控性：控制乙醇浓度和滴加速率在合适的范围内，有助于操作的可控性，确保分离和二次分离过程的顺利进行。
进一步地，干燥中，旋转蒸发仪的温度设置为35-40℃，旋转速度为(100-200)rpm，真空度为(200-300)mbar。
需要说明的是，温度的选择(35-40℃)：避免蛋白质结构破坏：低温的选择有助于避免过度加热，从而减少对蛋白质结构的破坏。这对于保持蛋白质的天然性质非常重要。旋转速度的控制(100-200rpm)：均匀薄膜的形成：适度的旋转速度有助于形成均匀的薄膜，使蒸发的溶剂均匀分布在表面。这有助于提高蒸发效率，同时防止产物团聚。真空度的调整(200-300mbar)：提高蒸发效率：适度的真空度有助于提高蒸发效率，加速溶剂的挥发。这有助于在较低的温度下完成蒸发，从而避免高温对产品的不良影响。避免蛋白质氧化：通过在真空条件下蒸发，可以减少溶剂中的氧气，从而减少蛋白质的氧化反应，有助于维持蛋白质的稳定性。减小干燥时间：合理的温度、旋转速度和真空度的选择有助于快速而有效地去除残留的溶剂，减小干燥时间，提高生产效率。
进一步地，造粒中，超声为冰水浴环境下超声，超声功率为20-50W，超声时间为(25-30)min，超声温度低于20℃。
需要说明的是，冰水浴环境：
避免过热：将超声过程设置在冰水浴环境下可以有效防止样品过热，从而避免对蛋白质结构的不良影响。保持低温环境有助于维持蛋白质的天然构象。超声功率的选择(20-50W)：有效破碎颗粒团聚：适度的超声功率有助于有效破碎颗粒的团聚，确保颗粒的均匀分散。高功率可能会导致过度的剪切和破碎，因此在合适的范围内选择功率有助于最佳的造粒效果。超声时间的控制(25-30min)：充分分散颗粒：合理的超声时间可以确保颗粒充分受到超声波的影响，达到理想的分散效果。过短的时间可能不足以完成颗粒的分散，而过长的时间可能导致蛋白质结构的不稳定。超声温度低于20℃：保护蛋白质结构：低温条件下超声有助于保护蛋白质结构，避免热敏感性。在温度低于20℃的环境中进行超声处理，有助于维持蛋白质的天然构象。减小样品热量积累：低温条件下超声不仅保护蛋白质结构，还有助于减小样品中的热量积累，确保制备过程中的温度控制。
下面将列举本发明下的部分实施例和测定数据以阐述本发明的显著的进步：
实施例1
提取：向水中加入10g玉米蛋白粉，搅拌速率为120rpm，通过盐酸调节pH至2，搅拌15min，得到玉米蛋白粉悬浮液。
分离：将悬浮液放入离心管中，以2500rpm的速度离心25min，获得上清液与一次沉淀固体。向上清液中滴加20mL 80％乙醇，形成含沉淀液。
二次分离：向含沉淀液滴加20mL 70％乙醇，以2800rpm的速度离心20min，得到二次沉淀固体。
干燥：将一次沉淀固体与二次沉淀固体移入旋转蒸发仪中，温度设为35℃，旋转速度为100rpm，真空度为200mbar，进行旋转蒸发，得到干燥体。
造粒：将干燥体放入冰水浴中，进行超声处理。超声功率设置为20W，超声时间为25min，超声温度保持低于20℃，得到玉米醇溶蛋白颗粒。
实施例2
提取：
向水中加入10g玉米蛋白粉，搅拌速率为150rpm，通过盐酸调节pH至3，搅拌18min，得到玉米蛋白粉悬浮液。
分离：
将悬浮液放入离心管中，以2750rpm的速度离心20min，获得上清液与一次沉淀固体。向上清液中滴加30mL 80％乙醇，形成含沉淀液。
二次分离：
向含沉淀液滴加30mL 70％乙醇，以2900rpm的速度离心22min，得到二次沉淀固体。
干燥：
将一次沉淀固体与二次沉淀固体移入旋转蒸发仪中，温度设为38℃，旋转速度为150rpm，真空度为250mbar，进行旋转蒸发，得到干燥体。
造粒：
将干燥体放入冰水浴中，进行超声处理。超声功率设置为35W，超声时间为28min，超声温度保持低于20℃，得到玉米醇溶蛋白颗粒。
实施例3
提取：
向水中加入10g玉米蛋白粉，搅拌速率为180rpm，通过盐酸调节pH至4，搅拌20min，得到玉米蛋白粉悬浮液。
分离：
将悬浮液放入离心管中，以3000rpm的速度离心15min，获得上清液与一次沉淀固体。向上清液中滴加40mL 80％乙醇，形成含沉淀液。
二次分离：
向含沉淀液滴加40mL 70％乙醇，以3000rpm的速度离心15min，得到二次沉淀固体。
干燥：
将一次沉淀固体与二次沉淀固体移入旋转蒸发仪中，温度设为40℃，旋转速度为200rpm，真空度为300mbar，进行旋转蒸发，得到干燥体。
造粒：
将干燥体放入冰水浴中，进行超声处理。超声功率设置为50W，超声时间为30min，超声温度保持低于20℃，得到玉米醇溶蛋白颗粒。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
提取：将玉米蛋白粉与水混合，通过盐酸调节pH至2-4后，搅拌15-20min，获得玉米蛋白粉悬浮液；
分离：将所述玉米蛋白粉悬浮液移至离心管中离心，获得上清液与一次沉淀固体，向所述上清液中滴加2倍所述上清液体积的乙醇，形成含沉淀液；
二次分离：向所述含沉淀液滴加等体积的乙醇，再次离心，得二次沉淀固体；
干燥：将所述一次沉淀固体与所述二次沉淀固体移入旋转蒸发仪中，进行旋转蒸发，得到干燥体；
造粒：将所述干燥体进行超声处理，得到玉米醇溶蛋白颗粒。
2.根据权利要求1所述的玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，其特征在于，所述提取中，将玉米蛋白粉与水混合具体为：向水中添加玉米蛋白粉并不断搅拌，搅拌速率为120-180rpm。
3.根据权利要求1所述的玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，其特征在于，所述提取中，所述玉米蛋白粉与水的用料比为10g：(40-60)mL。
4.根据权利要求1所述的玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，其特征在于，所述分离中，离心机转速设置为2500-3000rpm，并离心15-25min。
5.根据权利要求1所述的玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，其特征在于，所述分离中，乙醇为(75-80)％的乙醇；所述二次分离中，乙醇浓度为(65-70)％的乙醇。
6.根据权利要求1所述的玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，其特征在于，所述分离与所述二次分离中，乙醇的滴加速率为1-2d/s。
7.根据权利要求1所述的玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，其特征在于，所述干燥中，旋转蒸发仪的温度设置为35-40℃，旋转速度为(100-200)rpm，真空度为(200-300)mbar。
8.根据权利要求1所述的玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺，其特征在于，所述造粒中，所述超声为冰水浴环境下超声，超声功率为20-50W，超声时间为(25-30)min，超声温度低于20℃。
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| CN202311562285.3A CN117645660A (zh) | 2023-11-22 | 2023-11-22 | 一种玉米醇溶蛋白颗粒的制备工艺 |
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