梁麗敏，王洪健

（廣東省食品工業(yè)研究所，廣東省食品工業(yè)公共實驗室，廣東廣州 510308）

雙酶法輔助制備玉米醇溶蛋白

梁麗敏，王洪健

（廣東省食品工業(yè)研究所，廣東省食品工業(yè)公共實驗室，廣東廣州 510308）

以玉米蛋白粉為原料，采用雙酶法輔助制備玉米醇溶蛋白，先用耐高溫α-淀粉酶和糖化酶對原料中的淀粉進行酶解，再用無水乙醇進行脫色脫脂。正交試驗結(jié)果表明，玉米蛋白粉的最適液化條件為液化溫度85℃，pH值6.5，液化時間90 min，α-淀粉酶添加量20 U/g；最適糖化條件為糖化溫度60℃，pH值5.0，糖化時間120 min，糖化酶添加量300 U/g。通過與傳統(tǒng)方法比較，原料經(jīng)過除雜處理后，降低了產(chǎn)品的吸光度，提取率達(dá)到25.7%，玉米醇溶蛋白含量達(dá)到92.3%。

雙酶法；玉米醇溶蛋白；制備

玉米醇溶蛋白是玉米蛋白粉中的主要蛋白質(zhì)，不溶于水和無水醇類，可溶于60%～95%的醇類水溶液中，還可以溶于強堿及丙酮、醋酸等有機溶劑中。玉米醇溶蛋白溶液具有成膜性，當(dāng)溶劑揮發(fā)后，蛋白質(zhì)凝聚會形成光滑、透明且具有阻濕性、阻氧性、腸溶性等特點的膜。這一特性使玉米醇溶蛋白作為被膜劑等廣泛利用于食品及醫(yī)藥行業(yè)[1-4]，因而具有很大的商業(yè)價值。

玉米蛋白粉是濕磨工藝生產(chǎn)玉米淀粉的主要副產(chǎn)品，通常由50%～75%蛋白質(zhì)、15%～30%淀粉、5%～10%脂類物質(zhì)和纖維素組成。目前，工藝提取所得的玉米醇溶蛋白，由于雜質(zhì)去除不清、色澤偏黃、氣味特殊，使得玉米醇溶蛋白在藥品和食品中的應(yīng)用受到限制。另外，玉米醇溶蛋白的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝需要消耗大量有機溶劑，其回收又消耗大量的熱能[5]，因此傳統(tǒng)工藝的生產(chǎn)成本較高。徐勇等人[6]通過比較不同提取溶劑的提取效果，并結(jié)合玉米醇溶蛋白的得率加以研究，確定了無水乙醇為玉米黃色素提取的最適溶劑。無水乙醇除了可以去除玉米蛋白粉中的色素外，還可以去除其中的油脂。淀粉是玉米蛋白粉中的主要成分之一，去除淀粉的最合適方法是采用復(fù)合酶法，利用α-淀粉酶和糖化酶去除玉米蛋白粉中的淀粉雜質(zhì)，有利于提高產(chǎn)品純度。

試驗利用復(fù)合酶、無水乙醇去除玉米蛋白粉中淀粉、脂肪、色素等產(chǎn)生氣味和顏色的雜質(zhì)后，提取玉米醇溶蛋白，提高產(chǎn)品品質(zhì)、減少溶劑和熱能消耗，為玉米醇溶蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米蛋白粉，鄲城財鑫糖業(yè)有限責(zé)任公司提供；耐高溫α-淀粉酶、糖化酶，寧夏夏盛實業(yè)集團有限公司提供；無水乙醇、NaCl，均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器和設(shè)備

HH-S型數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州市國立試驗設(shè)備研究所產(chǎn)品；SKFG-01型電熱恒溫干燥箱，湖北省黃石市醫(yī)療器械廠產(chǎn)品；TDL-5A型臺式離心機，湖南星科科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；UV-6300型紫外/可見分光光度計，上海美譜達(dá)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 玉米蛋白粉脫色處理[6]

20 g干燥玉米蛋白粉→過篩（60目）→料液比1∶12（W/V）的無水乙醇，于80℃下浸提3 h→離心→脫色后玉米蛋白粉。

1.3.2 雙酶法去除玉米蛋白粉中的淀粉

稱取干燥20 g玉米蛋白粉，過60目篩，加入料液比為1∶5（W/V）的水溶液，加入一定量的α-淀粉酶，調(diào)節(jié)pH值、液化溫度、液化時間；升溫到100℃滅酶，待溫度降到室溫后，加入一定量的糖化酶，調(diào)節(jié)pH值、糖化溫度、糖化時間，升溫到100℃滅酶，過濾。

1.3.3 雙酶法輔助提取玉米醇溶蛋白的工藝流程

20 g干燥玉米蛋白粉→過篩（60目）→按1.3.2方法除淀粉→洗滌→干燥→按1.3.1方法脫色→離心→除雜后玉米蛋白粉→料液比為1∶10（W/V）的80%乙醇回流提取3 h→離心→玉米醇溶蛋白提取液→真空濃縮干燥→玉米醇溶蛋白。

1.3.4 熱回流工藝提取玉米醇溶蛋白的工藝流程（脫色處理）

20 g干燥玉米蛋白粉→過篩（60目）→按1.3.1方法脫色→脫色后玉米蛋白粉→料液比為1∶10（W/V）的80%乙醇回流提取3 h→離心→玉米醇溶蛋白提取液→加入2倍體積0.2%NaCl溶液→靜置過夜→傾去上清液→玉米醇溶蛋白沉淀→烘干。

1.3.5 熱回流工藝提取玉米醇溶蛋白的工藝流程

20 g干燥玉米蛋白粉→過篩（60目）→料液比為1∶10（W/V）的80%乙醇回流提取3 h→離心→玉米醇溶蛋白提取液→加入2倍體積0.2%NaCl溶液→靜置過夜→傾去上清液→玉米醇溶蛋白沉淀→烘干。

1.3.6 分析方法

（1）吸光度測定。準(zhǔn)確稱取玉米醇溶蛋白樣品0.500 g，加入10 mL 90%乙醇，完全溶解樣品后，取1 mL溶液，加入90%乙醇稀釋至10 mL，利用分光光度計于波長446 nm處測定其吸光度[6]。

（2）脂肪含量的測定。采用酸水解法[7]。

（3）蛋白質(zhì)的測定。采用凱氏定氮法[8]。

（3）還原糖含量的測定。采用斐林試劑法[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 雙酶法去除淀粉試驗

該法是先用α-淀粉酶使淀粉液化為小分子的糊精或低聚糖，再用糖化酶使產(chǎn)物進一步糖化為麥芽糖和葡萄糖。這一工藝步驟中關(guān)鍵是通過控制酶解條件盡可能去掉原料中的淀粉雜質(zhì)。為了提高液化及糖化的品質(zhì)，需要對其工藝參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計。

2.1.1 液化正交試驗

為確定玉米蛋白粉的最適液化條件，根據(jù)前期單因素試驗結(jié)果，選取液化溫度、液化時間、pH值、α-淀粉酶添加量4個因素，進行L9（34）正交試驗。

液化正交試驗因素與水平設(shè)計見表1，液化正交試驗結(jié)果分析見表2。

表1 液化正交試驗因素與水平設(shè)計

表2 液化正交試驗結(jié)果分析

由表2的正交試驗結(jié)果與分析可知，各因素對玉米蛋白粉液化效果的影響順序為α-淀粉酶添加量＞液化溫度＞pH值＞液化時間，最適液化條件為A1B3C2D2，即液化溫度85℃，pH值6.5，液化時間90 min，α-淀粉酶添加量20 U/g。

2.1.2 糖化正交試驗

為確定玉米蛋白粉的最適糖化條件，根據(jù)前期單因素試驗結(jié)果，選取糖化溫度、糖化時間、pH值、糖化酶添加量4個因素，進行L9（34）正交試驗。

糖化正交試驗因素與水平設(shè)計見表3，糖化正交試驗結(jié)果分析見表4。

表3 糖化正交試驗因素與水平設(shè)計

表4 糖化正交試驗結(jié)果分析

表6 最適脫色條件下的試驗結(jié)果

經(jīng)過無水乙醇脫色處理后，玉米蛋白粉中的脂肪含量從原來的6.52%降到0.21%，在去除色素的同時，達(dá)到了去除脂肪的目的。

2.3 雙酶法輔助提取玉米醇溶蛋白與傳統(tǒng)方法的比較

經(jīng)過去除淀粉、脫色脫脂的玉米蛋白粉，按優(yōu)化的提取工藝提取出玉米醇溶蛋白后，提取液可直接濃縮干燥，得到高純度的玉米醇溶蛋白。將該法的提取率和產(chǎn)品品質(zhì)與回流提取法比較。

雙酶法輔助提取與傳統(tǒng)提取方法的比較見表7。

由表4的正交試驗結(jié)果與分析可知，各因素對玉米蛋白粉糖化效果的影響順序為糖化時間＞糖化酶添加量＞糖化溫度＞pH值，最適糖化條件為A3B3C3D3，即糖化溫度60℃，pH值5.0，糖化時間120 min，糖化酶添加量300 U/g。

2.1.3 雙酶法去除淀粉驗證試驗

稱取干燥的玉米蛋白粉樣品5份，每份20.00 g，在最適酶解條件即液化溫度85℃，液化pH值6.5，液化時間90 min，α-淀粉酶添加量20 U/g，糖化溫度60℃，糖化pH值5.0，糖化時間120 min，糖化酶添加量300 U/g的條件下，做5次平行試驗。

最適酶解條件下的試驗結(jié)果見表5。

表5 最適酶解條件下的試驗結(jié)果

5次試驗的DE值重現(xiàn)性比較好，平均值為98.46%，這說明最適酶解條件穩(wěn)定可靠。

2.2 玉米蛋白粉脫色脫脂處理試驗

稱取干燥的玉米蛋白粉樣品5份，每份20.00 g，按照徐勇等人[6]的最佳脫色條件，做5次平行試驗，測定脫色液于波長446 nm處的吸光度，以及脫色后原料的脂肪含量。

最適脫色條件下的試驗結(jié)果見表6。

5次試驗的吸光度重現(xiàn)性比較好，平均值為0.435，說明最適提取溶劑和提取條件穩(wěn)定可靠。

表7 雙酶法輔助提取與傳統(tǒng)提取方法的比較

由表7可知，原料經(jīng)過除雜處理后，與傳統(tǒng)熱回流提取方法相比，提取率以及產(chǎn)品品質(zhì)都得到提高，提取率達(dá)到25.7%，玉米醇溶蛋白含量達(dá)到92.3%。更重要的是，雙酶法輔助提取法只采用乙醇一種有機溶劑，無需添加其他有機溶劑進行脫色、脫脂，提取后對提取液直接進行濃縮，不需額外沉淀蛋白，同時直接將濃縮、干燥與乙醇溶劑回收相結(jié)合，簡化了提取步驟，降低能耗，節(jié)省了生產(chǎn)成本。

3 結(jié)論

采用雙酶法輔助制備玉米醇溶蛋白，正交試驗結(jié)果表明，原料玉米蛋白粉的最適液化條件為A1B3C2D2，即液化溫度85℃，pH值6.5，液化時間90 min，α-淀粉酶添加量20 U/g；最適糖化條件為A'3B'3C'3D'3，即糖化溫度60℃，pH值5.0，糖化時間120 min，糖化酶添加量300 U/g。原料經(jīng)過除雜處理后，降低了產(chǎn)品的吸光度，提取率達(dá)到25.7%，玉米醇溶蛋白含量達(dá)到92.3%。該法只采用乙醇一種有機溶劑進行脫色、脫脂和提取，提取后可直接濃縮提取液得到產(chǎn)品，簡化了提取步驟，降低能耗，節(jié)省了生產(chǎn)成本，在生產(chǎn)應(yīng)用中有廣闊的前景。

[1]段純明，董海洲.玉米醇溶蛋白的特性及應(yīng)用研究 [J].糧食與食品工業(yè)，2007，14（1）：27-31.

[2]Shukla R，Cheryan M.Zein：The industrial protein from corn[J].Ind.Crops Prod.，2001，13（3）：171-192.

[3]Rakotonirainy A M，Wang Q，Padua G W.Evaluation of zein films as modified atmosphere packaging for fresh broccoli[J].Food Sci.，2001，66（8）：1 108-1 111.

[4]Ilter S，Dogan I S，Meral R.Application of food-grade coatings to turkey buttocks[J].Food Sci.，2008，20（2）：203-212.

[5]劉宗利，王乃強，袁衛(wèi)濤，等.玉米醇溶蛋白的研究及市場應(yīng)用 [J].中國食品添加劑，2009（S1）：19-21.

[6]徐勇，王欣，梁麗敏.玉米蛋白粉綜合利用中黃色素的提取研究 [J].中國食品添加劑，2009（6）：136-138.

[7]中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.6—2003中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測定 [S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[8]中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.5—2010食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定 [S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[9]天津輕工業(yè)學(xué)院.工業(yè)發(fā)酵分析 [M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1998：72-78.◇

Zein Extraction Assisted by Dual-enzyme

LIANG Limin，WANG Hongjian
（Guangdong Provincial Public Laboratory of Food Industry，Guangdong Food Industry Institute，Guangzhou，Guangdong 510308，China）

Dual-enzyme-assisted extraction method is used in extracting zein from corn gluten meal which is destarch with thermostable α-amylase and glucoamylase，followed by decolorized and defatted with absolute alcohol.Orthogonal test shows that the optimal liquefaction conditions for corn gluten meal are as follows：temperature 85℃，pH 6.5，liquefaction time 90 min，α-amylase addition 20 U/g.The optimal saccharification conditions are as follows：saccharification temperature 60℃，pH 5.0，time 120 min，gulcoamylase addition 300 U/g.Compared with traditional extraction methods，impurity removal method could reduce the absorbance of zein，improve the yield and quality of zein.The yield of zein is 25.7%，the quality of zein is 92.3%.

dual-enzyme；zein；extraction

TS239

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.12.028

1671-9646（2016）12b-0009-03

2016-12-01

廣東省重點實驗室建設(shè)支撐項目（2013A061402011）。

梁麗敏（1979— ），女，碩士，高級工程師，研究方向為食品生物技術(shù)。