CN102669406A - 一种玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺方法。本发明以玉米蛋白粉为原料，经过预处理、超临界流体脱脂除杂处理、蛋白酶酶解改性处理、耐高温酵母脱苦、喷雾干燥得到一种食用蛋白粉。本发明将饲料用玉米蛋白粉改性制成高附加值的食用蛋白，提高了资源的综合利用。所得到的食用玉米蛋白粉，蛋白质含量在75%以上，具有蛋白质的凝胶性、吸水性、吸油性等功能，可用作食品添加物。

Description

一种玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺

技术领域

本发明涉及一种玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺，属于玉米深加工技术领域。

背景技术

玉米是世界上次于水稻的第二大粮食作物，单产高、增产潜力大，在农业和工业生产中都占有极其重要的地位，是工业中生产淀粉、糖浆及酒精的主要原料。玉米蛋白粉是生产玉米淀粉、淀粉糖、有机酸、氨基酸、糖浆或酒精提醇后的副产物，由于水溶性极差，缺少色氨酸、赖氨酸等人体必需的氨基酸，是一种非全营养蛋白，从营养的角度讲，玉米蛋白粉不是理想的蛋白质资源，生物学价值比较低，因此严重影响了其在食品工业中的应用。导致价格低廉。

目前，玉米蛋白粉主要作为饲料使用，利用率很低，有的甚至直接废弃，这样既造成了环境的污染，又浪费了资源，我国是玉米生产大国，近几年玉米产量均在1.6亿吨以上，仅次于美国，是世界第二大玉米生产国。据统计，国内有玉米湿法淀粉厂600多家，而且近几年发展迅速，生产量占全国各种淀粉产量的80%，年产玉米淀粉600万吨，生产淀粉最多利用了玉米的65%，而中小企业的利用率只有50-55%，每年产生60万吨玉米蛋白粉，大部分以粗饲料，许多工厂甚至未作任何处理当做“三废”而自然排放，我国每年随废液排放的玉米蛋白高达8万多吨，不仅对周围的环境造成严重污染，而且极大地浪费了资源。

植物蛋白具有资源丰富、价格低廉、能量转化效率高、几乎不含胆固醇和饱和脂肪酸等优点，逐渐成为人类主要的蛋白质来源。我国的植物蛋白工业化生产始于20世纪80年代，主要以引进国外生产线为主，产品单一，缺乏基础和应用基础研究，低档产品为主，更新换代较慢，远远不能满足市场的需求。

CN101703146A（CN200910193503.4华南理工大学）公开了一种食用级玉米蛋白粉的提纯方法。利用玉米淀粉加工后的副产物玉米蛋白粉为原料，加水调节预处理后的玉米蛋白粉的重量浓度至10％-20％，采用真空脱臭、脱腥；温度为100～120℃，加热时间为6～10s；在控温螺旋反应器中，设定温度40～50℃，添加过氧化氢溶液，在机械不断搅拌下进一步进行脱臭、脱腥和水洗；最终达到玉米蛋白粉纯化的目的。本专利有效地利用玉米蛋白粉，拓展其应用范围，提高经济和社会价值，填补其在食品工业应用中的空白；该方法玉米蛋白粉的回收率高达93～98％；并有效地保留了玉米蛋白粉中原有的营养成分，安全卫生，适合作为食品辅料或营养强化剂应用于食品工业。该专利文件的方法有效去除了玉米蛋白粉特有的因在淀粉生产工艺中微生物发酵产生的异臭味，并有效地保留了玉米蛋白粉中原有的营养成分，使之能够用作食品添加配料。但是在玉米蛋白中有65%以上的醇溶蛋白，还有大量的球蛋白和谷蛋白。玉米蛋白不仅水溶性较差而且口感粗糙，因而限制了它在食品工业中的大量应用。如何采用生物技术提高玉米蛋白的利用率和适口性，是玉米蛋白能够在人类食品中得到广泛应用的关键所在。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺。

本发明是利用玉米淀粉加工后的副产物玉米蛋白粉为原料，采用超临界CO₂萃取技术对玉米蛋白粉进行脱脂、脱杂及脱臭处理，然后采用酶解改性处理，提高玉米蛋白中可溶性蛋白的含量，使其溶解度增加。

一种玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺，包括步骤如下：

（1）原料预处理

以玉米淀粉厂生产的副产物玉米蛋白粉为原料，将玉米蛋白粉加入10～20℃的清水中，反复洗涤直至蛋白粉溶液呈中性，离心，所得湿的蛋白粉晾至水分含量5～18wt%。

（2）超临界CO₂萃取脱脂除杂

将步骤（1）预处理后的玉米蛋白粉在萃取压力25MPa、萃取温度45℃、CO₂流量30L/h的条件下，动态萃取100min，进行脱脂脱杂处理，得脱脂玉米蛋白粉；

（3）蛋白酶酶解改性处理

将步骤（2）制得的脱脂玉米蛋白粉加水配成浓度3～5wt%的溶液，调节溶液初始pH=8-10;在50-60℃的水浴条件下，加入碱性蛋白酶酶解，碱性蛋白酶与底物质量比为2.5-4%，酶解时间2-3h，酶解过程中维持溶液的pH在±0.5变化范围之内；将酶解后的料液在沸水浴中5min灭酶，降温至30～35℃，调节料液pH值至中性，得改性的蛋白溶液；

（4）后处理

将步骤（3）制得的改性的蛋白溶液用胶体磨进行微细化处理，并加入适用温度28-42℃的耐高温酵母进行脱苦处理，酵母加量为步骤（3）中脱脂玉米蛋白粉重量的0.1-0.15%，温度控制在30-35℃，处理时间3-5h。将脱苦后的蛋白溶液在温度75-80℃下，杀菌5-6min；杀菌后的蛋白溶液进行喷雾干燥，使干燥后产品水分在10%以下。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中洗涤至中性的蛋白粉溶液在转速3000r/min的条件下离心15～20min，然后将湿的蛋白粉晾至水分含量低于15wt%粉碎备用。

本发明步骤（3）中的碱性蛋白酶选用现有技术中任一种均可；优选的，步骤（3）中的碱性蛋白酶选自诺维信食品级碱性蛋白酶Alcalase2.4L，酶活2.4Au/ml；或者碱性蛋白酶为杰能科食品级碱性蛋白酶Protex 6L，酶活580000DU/g。

根据本发明优选的，步骤（3）中用2mol/L的NaOH或2mol/L的HCL调节pH。

根据本发明优选的，步骤（3）酶解过程中，用0.1mol/L的NaOH维持溶液的pH在±0.5变化范围之内。

步骤（3）中所述底物是脱脂玉米蛋白粉。

根据本发明优选的，步骤（4）中脱苦处理用耐高温酵母是适用温度28-42℃的现有技术中任一种酵母；优选安琪超级酿酒高活性干酵母（安琪酵母股份有限公司）或丹宝利酿酒高活性干酵母（适用30-42℃高温型酵母，广东丹宝利酵母有限公司）。

根据本发明优选的，步骤（4）中喷雾干燥条件为：进风温度180-190℃，排风温度75-85℃。

本发明的技术特点：本发明的方法以玉米蛋白粉为原料，采用超临界CO₂萃取技术对玉米蛋白进行脱脂、脱杂及脱臭处理、除异味处理，然后采用酶解改性处理；采用超临界CO₂萃取使萃取物及萃余物中皆无有害物质残留，可被作为食品原料进行加工利用。采用生物酶解技术对脱脂玉米蛋白粉进行改性处理，以改善玉米蛋白粉理化及功能特性，获得高品质食品基料。旨在提高玉米蛋白中可溶性蛋白的含量，使其溶解度增加，进而改善其持水性、持油性、乳化性和起泡性等理化性质，最大程度的开发和利用玉米蛋白粉的蛋白质资源，以实现生产和环保相结合、经济效益和社会效益相结合。

本发明的有益效果：

本发明将原来的饲料蛋白变成了高附加值的食用蛋白，增加了企业效益，提高了资源的综合利用。通过上述工艺方法得到的食用玉米蛋白粉，蛋白质含量在75%以上，色泽为淡黄色，无任何不良气味，具有蛋白质的凝胶性、吸水性、吸油性等功能，可用于添加到不同食品中增加食品本身蛋白含量和改变食品的性质。

本发明工艺实现了在生产淀粉等主产品的同时，将玉米副产物高附加值综合利用，将玉米蛋白加工成具有特殊功能的保健食品原料或保健食品，可以提高玉米原料的经济价值，延长玉米产业链，促进玉米经济的发展。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中所用的诺维信食品级碱性蛋白酶Alcalase2.4L，诺维信（中国）生物技术有限公司有售；杰能科食品级碱性蛋白酶Protex 6L，杰能科（中国）生物工程有限公司有售。耐高温酵母为超级酿酒高活性酵母面包酵母购自安琪酵母股份有限公司。

实施例中所用的原料玉米蛋白粉是玉米淀粉厂生产的副产物玉米蛋白粉，蛋白含量≥65wt%，鲁洲生物科技（山东）有限公司产。可市场购买。

实施例中所述的浓度、含量、水分的%均为质量百分比，特别注明的除外。

实施例1、一种玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺，步骤如下：

（1）原料预处理

以玉米淀粉生产的副产物玉米蛋白粉为原料，玉米蛋白粉蛋白含量65~68wt%，将原料玉米蛋白粉加入15～20℃的清水中，搅拌均匀并静置至分层，弃去上清液。重复洗涤多次至蛋白粉溶液呈中性。将所得湿玉米蛋白粉在转速3000r/min的条件下离心15min，然后晾至水分含量8%后粉碎备用。

（2）超临界流体脱脂除杂处理

将预处理的玉米蛋白粉在萃取压力25MPa、萃取温度45℃、CO₂流量30L/h的条件下，动态萃取100min，进行深度脱脂脱杂处理。

（3）蛋白酶酶解改性处理

①称取5kg脱脂玉米蛋白粉于容器中，加入适量的去离子水，调配成浓度3%的溶液，用2mol/L的NaOH或HCL将其调节成pH8.95，将其放入51℃的水浴振动器中。

②温度恒定后，加入碱性蛋白酶Alcalase2.4L，酶与底物（脱脂玉米蛋白粉）质量比为2.7%，酶解时间2.5h，酶解过程中用0.1mol/L的NaOH维持溶液的pH在8.9±0.5变化范围之内。所用酶制剂参数：诺维信食品级碱性蛋白酶Alcalase2.4L，酶活2.4Au/g。

③将酶解后的料液在沸水浴中5min灭酶，降温至35℃，调节pH值至中性。

（4）后续处理

①将中和后的蛋白溶液用胶体磨进行微细化处理，并加入耐高温酵母（安琪超级酿酒高活性干酵母）进行脱苦处理，酵母加量为（3）①中所加脱脂玉米蛋白粉重量的0.15%，温度控制在32℃，处理时间4.5h。

②将脱苦后蛋白溶液泵入杀菌器进行杀菌处理，杀菌器杀菌条件：温度78℃，5min。

③将经过杀菌的蛋白溶液泵送至喷雾干燥器中，喷雾干燥器进风温度190℃，排风温度82℃，干燥后产品水分7.4%。

本实施例制取的食用玉米蛋白粉理化性质为：蛋白含量≥80%，持水性2.97g/g、吸水性3.95g/g、持油性1.80g/g、乳化性26.57m²/g。

本实施例产品主要指标符合《GB/T10463-2008玉米粉》卫生标准，经检测：黄曲霉素0.3μg/kg，亚硫酸盐（以SO₂计）13mg/kg，细菌总数55cfu/g，大肠菌群总数＜30MPN/100g，致病菌（沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌）无检出。

实施例2、一种玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺，步骤如下：

（1）原料预处理

以玉米淀粉生产的副产物玉米蛋白粉为原料，玉米蛋白粉蛋白含量66~69wt%，将玉米蛋白粉加入20℃以下的清水中，搅拌均匀并静置至分层，弃去上清液。重复洗涤多次至蛋白粉溶液呈中性。将所得湿玉米蛋白粉在转速3000r/min的条件下离心15min，然后晾至水分含量10.3%后粉碎备用。

（2）超临界流体脱脂除杂处理

同实施例1。

（3）蛋白酶酶解改性处理

①称取5kg脱脂玉米蛋白粉于容器中，加入适量的去离子水，调配成浓度3%的溶液，用2mol/L的NaOH或HCL将其调节成pH9.15，将其放入57℃的水浴振动器中。

②温度恒定后，加入碱性蛋白酶酶解，酶与底物质（脱脂玉米蛋白粉）量比为4%，酶解时间2h，酶解过程中用0.1mol/L的NaOH维持溶液的pH在9.1±0.5变化范围之内。所用酶制剂参数：碱性蛋白酶为杰能科食品级碱性蛋白酶Protex 6L，酶活580000DU/克。

③将酶解后的料液在沸水浴中5min灭酶，降温至35℃，调节pH值至中性。

（4）后续处理

①将中和后的蛋白溶液用胶体磨进行微细化处理，并加入耐高温酵母（安琪超级酿酒高活性干酵母）进行脱苦处理，酵母加量为（3）①中所加脱脂玉米蛋白粉重量的0.1%，温度控制在33℃，处理时间3.5h。

②将脱苦后蛋白溶液泵入杀菌器进行杀菌处理，杀菌器杀菌条件：温度76℃，6min。

③将经过杀菌的蛋白溶液泵送至喷雾干燥器中，喷雾干燥器进风温度185℃，排风温度78℃，干燥后产品水分10.3%。

本实施例制取的食用玉米蛋白粉理化性质为：蛋白含量≥80%，持水性2.87g/g、吸水性3.85g/g、持油性2.34g/g、乳化性25.87m²/g。

本实施例产品主要指标符合《GB/T10463-2008玉米粉》卫生标准，经检测：黄曲霉素0.4μg/kg，亚硫酸盐（以SO₂计）12mg/kg，细菌总数60cfu/g，大肠菌群总数＜30MPN/100g，致病菌（沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌）无检出。

Claims (7)

1.一种玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺，包括步骤如下：

（1）原料预处理

以玉米淀粉厂生产的副产物玉米蛋白粉为原料，将玉米蛋白粉加入10～20℃的清水中，反复洗涤直至蛋白粉溶液呈中性，离心，所得湿的蛋白粉晾至水分含量5～18wt%；

（2）超临界CO₂萃取脱脂除杂

将步骤（1）预处理后的玉米蛋白粉在萃取压力25MPa、萃取温度45℃、CO₂流量30L/h的条件下，动态萃取100min，进行脱脂脱杂处理，得脱脂玉米蛋白粉；

（3）蛋白酶酶解改性处理

将步骤（2）制得的脱脂玉米蛋白粉加水配成浓度3～5wt%的溶液，调节溶液初始pH=8-10;在50-60℃的水浴条件下，加入碱性蛋白酶酶解，碱性蛋白酶与底物质量比为2.5-4%，酶解时间2-3h，酶解过程中维持溶液的pH在±0.5变化范围之内；将酶解后的料液在沸水浴中5min灭酶，降温至30～35℃，调节料液pH值至中性，得改性的蛋白溶液；

（4）后处理

将步骤（3）制得的改性的蛋白溶液用胶体磨进行微细化处理，并加入适用温度28-42℃的耐高温酵母进行脱苦处理，酵母加量为步骤（3）中脱脂玉米蛋白粉重量的0.1-0.15%，温度控制在30-35℃，处理时间3-5h；将脱苦后的蛋白溶液在温度75-80℃下，杀菌5-6min；杀菌后的蛋白溶液进行喷雾干燥，使干燥后产品水分在10wt%以下。

2.如权利要求1所述的玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺，其特征在于步骤（1）中洗涤至中性的蛋白粉溶液在转速3000r/min的条件下离心15～20min，然后将湿的蛋白粉晾至水分含量低于15wt%粉碎备用。

3.如权利要求1所述的玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺，其特征在于步骤（3）中的碱性蛋白酶选自诺维信食品级碱性蛋白酶Alcalase2.4L，酶活2.4Au/ml；或者碱性蛋白酶为杰能科食品级碱性蛋白酶Protex 6L，酶活580000DU/g。

4.如权利要求1所述的玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺，其特征在于步骤（3）中用2mol/L的NaOH或2mol/L的HCL调节pH。

5.如权利要求1所述的玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺，其特征在于步骤（3）酶解过程中，用0.1mol/L的NaOH维持溶液的pH在±0.5变化范围之内。

6.如权利要求1所述的玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺，其特征在于步骤（4）中脱苦处理用耐高温酵母选自安琪超级酿酒高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司产，或者丹宝利酿酒高活性干酵母，广东丹宝利酵母有限公司产。

7.如权利要求1所述的玉米蛋白粉改性制备食用蛋白粉的工艺，其特征在于步骤（4）中喷雾干燥条件为：进风温度180-190℃，排风温度75-85℃。