专利名称：一种快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法
技术领域：
本发明属于玉米精深加工及其副产物综合利用的技术领域，涉及一种利用双螺杆挤压膨化技术和碱性蛋白酶酶解技术提高玉米蛋白粉酶解效果的方法，能够实现在酶解3h内，水解度可由25. 4%提高至40.2%。
背景技术：
玉米蛋白粉是玉米加工中的重要副产物之一，其蛋白质营养成分丰富。玉米蛋白粉含粗蛋白质60%以上，主要由玉米蛋白组成，包括玉米醇溶蛋白、谷蛋白和球蛋白。含有少量的淀粉、纤维和粗脂肪，含有丰富的类胡萝卜素，含量在200 400μ g/g。但是氨基酸 值较低，其中含赖氨酸O. 78%，蛋氨酸I. 13%，这些氨基酸组成营养价值较低，而通过控制一定水解度可获得具有多种生理功能的活性肽。由于蛋白质是玉米中的重要成分，因此玉米蛋白粉已成为当今植物蛋白来源的主要研究对象之一。玉米蛋白粉附加值较低，市场应用发展受限。随着玉米产量的持续增长和玉米淀粉厂的不断扩建，副产物玉米蛋白粉的产量也随之提升。由于玉米蛋白粉的组成复杂、口感粗糙、水溶性差、具有特殊的臭味和色泽，目前在我国主要用作蛋白饲料或者被当废弃物排掉，附加值低，在食品工业中的应用较少。所以，如何更好地利用玉米蛋白粉已经成为当今淀粉加工副产物综合利用的关键课题。与此同时，将玉米蛋白粉进行科学地预处理、提取和酶解，得到多功能玉米肽，将是玉米副产物深加工产业道路上一条行之有效的途径。利用蛋白酶可控酶解技术开发玉米肽产品时，所面临的最大技术问题即为玉米蛋白粉被酶解效果欠佳、水解度过低。玉米蛋白粉含有丰富的蛋白质，就氨基酸组成而言，它的中性氨基酸和芳香族氨基酸含量较高，是植物蛋白中较有特色的组成。近年来的一些研究已证实用玉米蛋白粉制备可溶性肽是可行的，包括蛋白活性肽、高F值寡肽、谷氨酞胺肽、抗氧化肽和降压肽等，其所具备的生物功能如下如抗疲劳、辅助降低血压、降低血清胆固醇、改善肝性脑病症状，及促进酒精代谢等。利用这些功能特性可以将玉米肽应用于食品及医药的众多领域，用以开发成营养食品或饮料，如蛋白质片、运动饮料、醒酒饮料等。对于玉米肽酶解效果的研究，水解度是重要的测试指标之一，多数研究结果的水解度为15 20 %，效果不为显著。所以，如何提高玉米肽的水解度是目前此项领域中的重要研究方向。本专利旨在于利用新技术、新方法来提高玉米肽的水解度，进而科学提高玉米蛋白粉的酶解效果，也是为玉米蛋白粉的深度开发积累实践经验和提供理论支持。本发明是借助双螺杆挤压膨化技术处理玉米蛋白粉以提高其酶解效果实属首创。双螺杆挤压膨化技术是通过机筒中并排安放两根螺杆的膨化机组进行工作，全啮合同向旋转的双螺杆工作模式大大改善了物料的输送、泵出和混合特性。其最大特点就是两根组合螺杆同向旋转并完全啮合而具有一种正压泵的功能，能够对各种原料进行混合而不考虑其构成，适应高粘性物料、低粘性物料或高水分、高油脂配方产品的加工。双螺杆挤压膨化技术已被广泛用于食品工业，包括谷物食品、植物组织蛋白的加工，糖果糕点类产品以及香料等产品的加工等。玉米蛋白粉的原料特性符合此项技术对原料的基本要求，所以对玉米蛋白粉进行高温挤压膨化操作是可行的。本专利是在大量试验研究的基础上，优化获得利用双螺杆挤压膨化技术提高玉米蛋白粉酶解效果的最佳工艺参数，从而获得科学度高、可行性强的工艺流程。本发明选用水解度作为玉米肽的酶解效果的衡量指标，测试方法简便易行，测试结果理论充分。水解度是蛋白质水解过程中被裂解的肽键数与给定蛋白质的总肽键数之t匕，不同的酶解条件会对水解度产生不同的影响，利用此项指标能够直接说明玉米肽的酶解效果。目前测定蛋白质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法是使用最为广泛的蛋白质水解度测定方法，此法操作简单，准确率高。pH-stat法是根据水解时蛋白质的肽键断裂，羧基的解离和氨基的质子化程度受限于PH值和温度的原理，水解度的计算公式为
权利要求
1.一种快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法，能够实现经挤压膨化处理后的玉米蛋白粉，被液体或固体的碱性蛋白酶在适宜条件下酶解3h内，水解度可由25. 4%提高至40.2%，其特征在于，将玉米蛋白粉进行水分含量的调适、双螺杆挤压膨化、干燥、超微粉碎、过筛、酶解、离心、真空旋转浓缩、真空冷冻干燥过程； 1)所述的玉米蛋白粉水分含量的调适过程，是根据玉米蛋白粉原料中水分含量和调适最终目标水分含量为6 12%，计算定量玉米蛋白粉中需要添加的水的重量，而后将定量的玉米蛋白粉投入混合器中，注入所需的水分充分搅拌均匀后，备用； 2)所述的双螺杆挤压膨化过程，是将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后，将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在90 130°C、80 1200C>30 80°C ;而后开启电源，启动双螺杆挤压膨化机，将主机转速调至30 50Hz，进料速度调至200 500g/min后，从双螺杆挤压膨化机进料口加入原料质量0. 05 0. 2 %的水后，迅速开始投料，并收集长度为8 20mm的膨化物； 3)所述的干燥过程，是将长度为8 20_的膨化物置于干燥箱内进行除水干燥，干燥温度控制在35 50°C，干燥时间控制在6 12h，直至玉米蛋白粉膨化物的水分含量为I 2%即可终止干燥过程； 4)所述的超微粉碎过程，是利用超微粉碎机将干燥后的玉米蛋白粉膨化物进行粉碎，粉碎筛网要求100 200目，收集被粉碎物料即为玉米蛋白膨化粉，迅速密封备用； 5)所述的酶解过程，是以玉米蛋白膨化粉为底物，用水调适至底物浓度为I 6%(ff/W);用高速分散均质机进行均一化处理，调控转速为2000 4000r/min，处理时间为0 20min ;再置于80 97°C的水浴锅中加热变性5 30min，冷却后控制酶解温度为40 65°C，调节pH值为6. 5 10. 5，按E/S为2 12%加入碱性蛋白酶，用IM的NaOH控制肽液的PH值变化在±0. 04内，控制酶解时间为2 5h，将肽液在80 97V的水浴锅中加热灭酶5 15min，累计加碱量，按照公式计算酶解过程的水解度； 6)所述的离心过程，是将酶解液进行离心处理，离心温度为2 10°C、转速为6000 10000 X g，离心时间为5 30min，收集上清液； 7)所述的真空旋转浓缩过程，是用真空旋转浓缩仪处理上清液，控制转速为1000 1500rpm，浓缩温度设定为50 70°C，直至初始体积的1/5 1/10 ； 8)所述的真空冷冻干燥过程，是将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻，控制液面厚度在3 6mm,温度为-30 -20°C,预冻时间为2 5h ;而后再置于真空冷冻干燥机内，控制真空度在IOPa以下，冷冻干燥时间为10 15h，即可获得含水量为I 2%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
2.—种玉米蛋白粉酶解液的冻干方法，其特征在于，以真空冷冻干燥为核心技术手段，经离心、真空旋转浓缩、真空冷冻干燥过程； 1)所述的离心过程，是将玉米蛋白粉酶解液进行离心处理，离心温度为2 4°C、转速为9000 10000 X g，离心时间为10 20min，收集上清液； 2)所述的真空旋转浓缩过程，是用真空旋转浓缩仪处理上清液，控制转速为1000 1500rpm，浓缩温度设定为50 70°C，直至初始体积的1/5 1/10 ； 3)所述的真空冷冻干燥过程，是将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻，控制液面厚度在3 6mm，温度为-30 _20°C，冷冻时间为2 5h ;而后再置于真空冷冻干燥机内，控制真空度在IOPa以下，冷冻干燥时间为10 15h，即可获得含水量为I 2%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
3.根据权利要求I所述的玉米蛋白粉水分含量的调适和酶解过程所需用水，其特征在于，可以选择纯净水、去离子水、渗透水和蒸馏水中的任意一种。
4.根据权利要求I所述的双螺杆挤压膨化机的模头，其特征在于，可以选用圆型、环型、星型和壁虎型模头中的任意一种。
5.根据权利要求I所述的碱性蛋白酶，其特征在于，可以选用液体酶或固体酶，要求酶活范围为100万 150万u/g。
6.根据权利要求I和2所述的离心过程，其特征在于，适用于水解度为25.4 40. 2%的玉米蛋白粉酶解液的澄清要求。
7.根据权利要求I和2所述的真空旋转浓缩过程，其特征在于，是用真空旋转浓缩仪处理膨化玉米蛋白粉酶解的上清液，控制转速为1000 1500rpm，浓缩温度设定为50 70°C，直至初始体积的1/5 1/10。
8.根据权利要求I和2所述的真空冷冻干燥过程，其特征在于，是将浓缩后的酶解液分装于冷冻盘中进行预冻，控制液面厚度在3 6mm,温度为-30 _20°C,冷冻时间为2 5h ;而后再置于真空冷冻干燥机内，控制真空度在IOPa以下，冷冻干燥时间为10 15h，即可获得含水量为I 2%的玉米蛋白粉酶解液冻干粉。
全文摘要
本发明属于玉米精深加工及其副产物综合利用的技术领域，公开了一种快速提高玉米蛋白粉酶解效果的方法，重点解决了以玉米蛋白粉为原料，以水解度为酶解效果衡量指标，通过单因素和响应面设计，在优选出双螺杆挤压膨化技术和碱性蛋白酶酶解技术的最佳工艺参数的基础上，设计了玉米蛋白粉水分含量的调适、双螺杆挤压膨化、干燥、超微粉碎、过筛、酶解、离心、真空旋转浓缩、真空冷冻干燥等工艺路线，能够实现经挤压膨化处理后的玉米蛋白粉，被液体或固体的碱性蛋白酶在适宜条件下酶解3h内，水解度可由25.4％提高至40.2％。本发明旨在提高玉米蛋白粉的酶解效果，提升玉米资源综合利用水平，加快玉米精深加工系列产品的开发进程。
文档编号C12P21/06GK102952840SQ20121031094
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者林松毅, 王可, 刘静波, 刘旭野, 杨帅伶, 张秦溥 申请人:吉林大学