專利名稱：一種快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法
技術領域：
本發明屬于玉米精深加工及其副產物綜合利用的技術領域，涉及一種利用雙螺桿擠壓膨化技術和堿性蛋白酶酶解技術提高玉米蛋白粉酶解效果的方法，能夠實現在酶解3h內，水解度可由25. 4%提高至40.2%。
背景技術：
玉米蛋白粉是玉米加工中的重要副產物之一，其蛋白質營養成分豐富。玉米蛋白粉含粗蛋白質60%以上，主要由玉米蛋白組成，包括玉米醇溶蛋白、谷蛋白和球蛋白。含有少量的淀粉、纖維和粗脂肪，含有豐富的類胡蘿卜素，含量在200 400μ g/g。但是氨基酸 值較低，其中含賴氨酸O. 78%，蛋氨酸I. 13%，這些氨基酸組成營養價值較低，而通過控制一定水解度可獲得具有多種生理功能的活性肽。由于蛋白質是玉米中的重要成分，因此玉米蛋白粉已成為當今植物蛋白來源的主要研究對象之一。玉米蛋白粉附加值較低，市場應用發展受限。隨著玉米產量的持續增長和玉米淀粉廠的不斷擴建，副產物玉米蛋白粉的產量也隨之提升。由于玉米蛋白粉的組成復雜、口感粗糙、水溶性差、具有特殊的臭味和色澤，目前在我國主要用作蛋白飼料或者被當廢棄物排掉，附加值低，在食品工業中的應用較少。所以，如何更好地利用玉米蛋白粉已經成為當今淀粉加工副產物綜合利用的關鍵課題。與此同時，將玉米蛋白粉進行科學地預處理、提取和酶解，得到多功能玉米肽，將是玉米副產物深加工產業道路上一條行之有效的途徑。利用蛋白酶可控酶解技術開發玉米肽產品時，所面臨的最大技術問題即為玉米蛋白粉被酶解效果欠佳、水解度過低。玉米蛋白粉含有豐富的蛋白質，就氨基酸組成而言，它的中性氨基酸和芳香族氨基酸含量較高，是植物蛋白中較有特色的組成。近年來的一些研究已證實用玉米蛋白粉制備可溶性肽是可行的，包括蛋白活性肽、高F值寡肽、谷氨酞胺肽、抗氧化肽和降壓肽等，其所具備的生物功能如下如抗疲勞、輔助降低血壓、降低血清膽固醇、改善肝性腦病癥狀，及促進酒精代謝等。利用這些功能特性可以將玉米肽應用于食品及醫藥的眾多領域，用以開發成營養食品或飲料，如蛋白質片、運動飲料、醒酒飲料等。對于玉米肽酶解效果的研究，水解度是重要的測試指標之一，多數研究結果的水解度為15 20 %，效果不為顯著。所以，如何提高玉米肽的水解度是目前此項領域中的重要研究方向。本專利旨在于利用新技術、新方法來提高玉米肽的水解度，進而科學提高玉米蛋白粉的酶解效果，也是為玉米蛋白粉的深度開發積累實踐經驗和提供理論支持。本發明是借助雙螺桿擠壓膨化技術處理玉米蛋白粉以提高其酶解效果實屬首創。雙螺桿擠壓膨化技術是通過機筒中并排安放兩根螺桿的膨化機組進行工作，全嚙合同向旋轉的雙螺桿工作模式大大改善了物料的輸送、泵出和混合特性。其最大特點就是兩根組合螺桿同向旋轉并完全嚙合而具有一種正壓泵的功能，能夠對各種原料進行混合而不考慮其構成，適應高粘性物料、低粘性物料或高水分、高油脂配方產品的加工。雙螺桿擠壓膨化技術已被廣泛用于食品工業，包括谷物食品、植物組織蛋白的加工，糖果糕點類產品以及香料等產品的加工等。玉米蛋白粉的原料特性符合此項技術對原料的基本要求，所以對玉米蛋白粉進行高溫擠壓膨化操作是可行的。本專利是在大量試驗研究的基礎上，優化獲得利用雙螺桿擠壓膨化技術提高玉米蛋白粉酶解效果的最佳工藝參數，從而獲得科學度高、可行性強的工藝流程。本發明選用水解度作為玉米肽的酶解效果的衡量指標，測試方法簡便易行，測試結果理論充分。水解度是蛋白質水解過程中被裂解的肽鍵數與給定蛋白質的總肽鍵數之t匕，不同的酶解條件會對水解度產生不同的影響，利用此項指標能夠直接說明玉米肽的酶解效果。目前測定蛋白質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法是使用最為廣泛的蛋白質水解度測定方法，此法操作簡單，準確率高。pH-stat法是根據水解時蛋白質的肽鍵斷裂，羧基的解離和氨基的質子化程度受限于PH值和溫度的原理，水解度的計算公式為
權利要求
1.一種快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法，能夠實現經擠壓膨化處理后的玉米蛋白粉，被液體或固體的堿性蛋白酶在適宜條件下酶解3h內，水解度可由25. 4%提高至40.2%，其特征在于，將玉米蛋白粉進行水分含量的調適、雙螺桿擠壓膨化、干燥、超微粉碎、過篩、酶解、離心、真空旋轉濃縮、真空冷凍干燥過程； 1)所述的玉米蛋白粉水分含量的調適過程，是根據玉米蛋白粉原料中水分含量和調適最終目標水分含量為6 12%，計算定量玉米蛋白粉中需要添加的水的重量，而后將定量的玉米蛋白粉投入混合器中，注入所需的水分充分攪拌均勻后，備用； 2)所述的雙螺桿擠壓膨化過程，是將在雙螺桿擠壓膨化機的出料口安裝適宜的模頭和切刀后，將雙螺桿主機的第一、第二、第三工作區的溫度分別控制在90 130°C、80 1200C>30 80°C ;而后開啟電源，啟動雙螺桿擠壓膨化機，將主機轉速調至30 50Hz，進料速度調至200 500g/min后，從雙螺桿擠壓膨化機進料口加入原料質量0. 05 0. 2 %的水后，迅速開始投料，并收集長度為8 20mm的膨化物； 3)所述的干燥過程，是將長度為8 20_的膨化物置于干燥箱內進行除水干燥，干燥溫度控制在35 50°C，干燥時間控制在6 12h，直至玉米蛋白粉膨化物的水分含量為I 2%即可終止干燥過程； 4)所述的超微粉碎過程，是利用超微粉碎機將干燥后的玉米蛋白粉膨化物進行粉碎，粉碎篩網要求100 200目，收集被粉碎物料即為玉米蛋白膨化粉，迅速密封備用； 5)所述的酶解過程，是以玉米蛋白膨化粉為底物，用水調適至底物濃度為I 6%(ff/W);用高速分散均質機進行均一化處理，調控轉速為2000 4000r/min，處理時間為0 20min ;再置于80 97°C的水浴鍋中加熱變性5 30min，冷卻后控制酶解溫度為40 65°C，調節pH值為6. 5 10. 5，按E/S為2 12%加入堿性蛋白酶，用IM的NaOH控制肽液的PH值變化在±0. 04內，控制酶解時間為2 5h，將肽液在80 97V的水浴鍋中加熱滅酶5 15min，累計加堿量，按照公式計算酶解過程的水解度； 6)所述的離心過程，是將酶解液進行離心處理，離心溫度為2 10°C、轉速為6000 10000 X g，離心時間為5 30min，收集上清液； 7)所述的真空旋轉濃縮過程，是用真空旋轉濃縮儀處理上清液，控制轉速為1000 1500rpm，濃縮溫度設定為50 70°C，直至初始體積的1/5 1/10 ； 8)所述的真空冷凍干燥過程，是將濃縮后的酶解液分裝于冷凍盤中進行預凍，控制液面厚度在3 6mm,溫度為-30 -20°C,預凍時間為2 5h ;而后再置于真空冷凍干燥機內，控制真空度在IOPa以下，冷凍干燥時間為10 15h，即可獲得含水量為I 2%的玉米蛋白粉酶解液凍干粉。
2.—種玉米蛋白粉酶解液的凍干方法，其特征在于，以真空冷凍干燥為核心技術手段，經離心、真空旋轉濃縮、真空冷凍干燥過程； 1)所述的離心過程，是將玉米蛋白粉酶解液進行離心處理，離心溫度為2 4°C、轉速為9000 10000 X g，離心時間為10 20min，收集上清液； 2)所述的真空旋轉濃縮過程，是用真空旋轉濃縮儀處理上清液，控制轉速為1000 1500rpm，濃縮溫度設定為50 70°C，直至初始體積的1/5 1/10 ； 3)所述的真空冷凍干燥過程，是將濃縮后的酶解液分裝于冷凍盤中進行預凍，控制液面厚度在3 6mm，溫度為-30 _20°C，冷凍時間為2 5h ;而后再置于真空冷凍干燥機內，控制真空度在IOPa以下，冷凍干燥時間為10 15h，即可獲得含水量為I 2%的玉米蛋白粉酶解液凍干粉。
3.根據權利要求I所述的玉米蛋白粉水分含量的調適和酶解過程所需用水，其特征在于，可以選擇純凈水、去離子水、滲透水和蒸餾水中的任意一種。
4.根據權利要求I所述的雙螺桿擠壓膨化機的模頭，其特征在于，可以選用圓型、環型、星型和壁虎型模頭中的任意一種。
5.根據權利要求I所述的堿性蛋白酶，其特征在于，可以選用液體酶或固體酶，要求酶活范圍為100萬 150萬u/g。
6.根據權利要求I和2所述的離心過程，其特征在于，適用于水解度為25.4 40. 2%的玉米蛋白粉酶解液的澄清要求。
7.根據權利要求I和2所述的真空旋轉濃縮過程，其特征在于，是用真空旋轉濃縮儀處理膨化玉米蛋白粉酶解的上清液，控制轉速為1000 1500rpm，濃縮溫度設定為50 70°C，直至初始體積的1/5 1/10。
8.根據權利要求I和2所述的真空冷凍干燥過程，其特征在于，是將濃縮后的酶解液分裝于冷凍盤中進行預凍，控制液面厚度在3 6mm,溫度為-30 _20°C,冷凍時間為2 5h ;而后再置于真空冷凍干燥機內，控制真空度在IOPa以下，冷凍干燥時間為10 15h，即可獲得含水量為I 2%的玉米蛋白粉酶解液凍干粉。
全文摘要
本發明屬于玉米精深加工及其副產物綜合利用的技術領域，公開了一種快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法，重點解決了以玉米蛋白粉為原料，以水解度為酶解效果衡量指標，通過單因素和響應面設計，在優選出雙螺桿擠壓膨化技術和堿性蛋白酶酶解技術的最佳工藝參數的基礎上，設計了玉米蛋白粉水分含量的調適、雙螺桿擠壓膨化、干燥、超微粉碎、過篩、酶解、離心、真空旋轉濃縮、真空冷凍干燥等工藝路線，能夠實現經擠壓膨化處理后的玉米蛋白粉，被液體或固體的堿性蛋白酶在適宜條件下酶解3h內，水解度可由25.4％提高至40.2％。本發明旨在提高玉米蛋白粉的酶解效果，提升玉米資源綜合利用水平，加快玉米精深加工系列產品的開發進程。
文檔編號C12P21/06GK102952840SQ20121031094
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者林松毅, 王可, 劉靜波, 劉旭野, 楊帥伶, 張秦溥 申請人:吉林大學