利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉中分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的方法，是將玉米蛋白粉粉碎后與乙醇水溶液混合，在避光條件下超聲提??；超聲提取完畢后離心獲得上清液；然后將上清液進(jìn)行膜分離，得到玉米黃色素溶液與玉米醇溶蛋白溶液；玉米黃色素溶液經(jīng)真空濃縮成紅色油狀液體即為玉米黃色素產(chǎn)品；玉米醇溶蛋白溶液經(jīng)水洗、沉淀、干燥，得到的白色固體即為玉米醇溶蛋白。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的連續(xù)提取，同時(shí)提高了玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的產(chǎn)品質(zhì)量。與現(xiàn)有的對(duì)玉米蛋白粉的進(jìn)行單一加工技術(shù)相比，該方法提高了玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的產(chǎn)品的得率和產(chǎn)品的純度，從而提高了玉米蛋白粉的附加值與經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】
利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉中分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的方法，屬于玉米蛋白粉深加工技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]農(nóng)產(chǎn)品的深加工與提高農(nóng)產(chǎn)品附加值，是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)期國(guó)策。玉米是我國(guó)的主要糧食作物，年產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)，居世界第二位。玉米淀粉加工為我國(guó)的淀粉工業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)，玉米蛋白粉是玉米淀粉加工過(guò)程中的主要副產(chǎn)物，為了提高其附加值，其中的玉米黃色素和醇溶蛋白受到了關(guān)注。
[0003]玉米蛋白粉的蛋白質(zhì)含量在40%?60%左右，但由于缺少賴氨酸、色氨酸等人體必需氨基酸，其生物學(xué)價(jià)值低，目前多作為低價(jià)值飼料蛋白出售，很多工廠甚至未作任何利用， 任其隨廢液排放，既造成了資源浪費(fèi)，又嚴(yán)重污染環(huán)境。研究表明，玉米蛋白粉中富含高附加值的玉米醇溶蛋白和玉米黃色素，其綜合開發(fā)利用已成為玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，能夠?qū)崿F(xiàn)資源可持續(xù)利用，也有助于解決環(huán)境污染等問(wèn)題，對(duì)發(fā)展高附加值的農(nóng)副產(chǎn)品深加工工業(yè)具有重要意義。
[0004]玉米黃色素是一種利用價(jià)值較高的功能性天然食用色素，既可作為食品著色劑， 又可作為胡蘿卜素營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑。玉米黃色素主要是由#胡蘿卜素、玉米黃素(3_3’_二羥基胡蘿卜素)、黃體素(3_3’_二羥基胡蘿卜素)、和隱黃素(3-羥基胡蘿卜素)組成的類胡蘿卜素混合物，其中類胡蘿卜素含量約為100?300mg/kg。我國(guó)《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 (GB2760- 2007)將玉米黃色素列為食用天然色素，并規(guī)定玉米黃色素可用于人造黃油、人造奶油、糖果等方面。玉米醇溶蛋白具有較強(qiáng)的疏水性和易于成膜的特點(diǎn)，作為一種天然優(yōu)質(zhì)的生物可降解材料，在可食性全降解食品包裝材料領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。因此，把玉米蛋白粉中天然營(yíng)養(yǎng)色素與玉米醇溶蛋白分離出來(lái)，使其成為一種商品色素與新型可食用性包裝材料，應(yīng)用于食品加工行業(yè)，將會(huì)提高玉米蛋白粉的附加值，產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0005]目前，從玉米蛋白粉中提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋白主要采用傳統(tǒng)溶劑萃取法和超臨界C02萃取法，此外還有超聲提取、微波提取、酶法等工藝。這些單一的提取方法，大部分工藝技術(shù)未能完全去除玉米醇溶蛋白中的色素，所提取的玉米醇溶蛋白色澤偏黃，產(chǎn)品質(zhì)量不甚理想，色度達(dá)不到國(guó)際市場(chǎng)的應(yīng)用要求，大大降低了利用價(jià)值，使得玉米醇溶蛋白在藥品和食品中的應(yīng)用受到限制。因此，開發(fā)高品質(zhì)高純度的白色玉米醇溶蛋白，將能拓展玉米醇溶蛋白的應(yīng)用，市場(chǎng)前景更為廣闊。
[0006]中國(guó)專利CN 104892743A公開了一種利用玉米蛋白粉連續(xù)提取玉米油、醇溶蛋白、 黃色素的方法，是將玉米蛋白粉粉碎、石油醚浸提、過(guò)濾、濃縮、鹽洗、離心、乙醇提取、攪拌、 過(guò)濾、干燥而得。該方法使用石油醚浸提，會(huì)導(dǎo)致玉米醇溶蛋白與玉米黃色素中殘留有毒有害化學(xué)物，且得到的玉米醇溶蛋白色黃，品質(zhì)較低，不能到達(dá)國(guó)際市場(chǎng)對(duì)玉米醇溶蛋白色度的要求。中國(guó)專利CN 103059116A公開了一種白色玉米醇溶蛋白的生產(chǎn)方法，是以玉米蛋白粉為原料，加入a-淀粉酶和糖化酶進(jìn)行除淀粉處理，加入乙醇進(jìn)行脫脂、初步脫色處理，過(guò)濾，將濾渣加入乙醇水溶液提取，離心分離得玉米醇溶蛋白提取液，玉米醇溶蛋白提取液加入脫色劑進(jìn)行第二次脫色處理，最后經(jīng)濃縮干燥得白色玉米醇溶蛋白成品。該方法雖然獲得了高品質(zhì)的玉米醇溶蛋白，但玉米蛋白粉中的黃色素未能被分離利用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供了一種利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉中分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的方法。
[0008]一、玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的分離提取將玉米蛋白粉粉碎細(xì)粉后與體積百分?jǐn)?shù)60%?95%的乙醇水溶液混合，再在避光條件下超聲提取;超聲提取完畢后離心獲得上清液;然后將上清液進(jìn)行膜分離，分別得到玉米黃色素溶液與玉米醇溶蛋白溶液;玉米黃色素溶液經(jīng)真空濃縮成紅色油狀液體即為玉米黃色素產(chǎn)品；玉米醇溶蛋白溶液經(jīng)水洗、沉淀、干燥，得到的白色固體即為玉米醇溶蛋白。
[0009]上述玉米蛋白粉粉碎成40?100目的細(xì)粉;玉米蛋白粉與乙醇溶液以1:5?l:20g/ mL的固液比混合。
[0010]上述超聲提取是在溫度20°050°C，功率100W?300W，超聲頻率為20KHZ?60KHZ條件下提取30 min?240 min。
[0011]上述離心是在轉(zhuǎn)速lOOOrpm?lOOOOrpm下離心2?30min。[〇〇12]所述膜分離的膜孔徑為5kDa，轉(zhuǎn)速為lOOrprn?200rpm，真空度為0.02MPa?0.1MPa。[0〇13]所述真空濃縮的溫度為35°C~45°C，真空壓力為0.02 MPa?0.08MPa，濃縮時(shí)間為10min?120 min〇[〇〇14]所述干燥為真空冷凍干燥，冷凍溫度為-20°〇-10°C，干燥溫度為-60°〇-30°C，真空壓力為0 ? 2kPa?0 ? 9kPa，干燥時(shí)間為60min?360min。[〇〇15]二、玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的檢測(cè) 1、玉米黃色素含量與提取率的測(cè)定(1)多胡蘿卜素最大吸收波長(zhǎng)的確定:準(zhǔn)確稱取#胡蘿卜素30 mg溶解于100mL無(wú)水乙醇中。以無(wú)水乙醇做空白參比，在紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)200nm?800nm波長(zhǎng)處進(jìn)行掃描，確定最大吸收波長(zhǎng)Xmax為450nm。[〇〇16](2)標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作:準(zhǔn)確稱取#胡蘿卜素30 mg，配制成濃度為0.3 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別吸取1?6mL，用無(wú)水乙醇定容至50mL。在Amax450nm處測(cè)其吸光度值，用最小二乘法做線性回歸，得標(biāo)準(zhǔn)曲線及標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程。[〇〇17](3 )玉米黃色素的含量計(jì)算:在Amax450nm處測(cè)得吸光度值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線求得玉米黃色素中#胡蘿卜素含量(mg/mL)，利用下列公式計(jì)算玉米蛋白粉中玉米黃色素的含量或濃縮色素中玉米黃色素的含量(A)(單位mg/g):A=稀釋倍數(shù)X C X V/所用玉米蛋白粉質(zhì)量或所用色素質(zhì)量(g)C一一 #胡蘿卜素含量(mg/mL)V 提取液的體積(mL)。[〇〇18](4)玉米黃色素提取率的計(jì)算:提取率(％)=濃縮色素中玉米黃色素的含量/原料中玉米黃色素含量X 100%。
[0019](5)測(cè)定結(jié)果:產(chǎn)品中玉米黃色素的含量為0.26mg/g?0.29mg/g，提取率為88%? 92%〇
[0020] 2、玉米醇溶蛋白含量及得率的測(cè)定測(cè)定方法:采用凱氏定氮法(GB/T5009.5-2010)。[〇〇21]測(cè)定結(jié)果:玉米醇溶蛋白產(chǎn)品中蛋白含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為90%?93%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于市售國(guó)產(chǎn)玉米醇溶蛋白產(chǎn)品(蛋白含量83.26%);玉米醇溶蛋白得率為40%?46%。[〇〇22]綜上所述，本發(fā)明采用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉中同時(shí)分離提取了玉米黃色素與玉米醇溶蛋白，實(shí)現(xiàn)了玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的連續(xù)提取，同時(shí)提高了玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的產(chǎn)品質(zhì)量。與現(xiàn)有的對(duì)玉米蛋白粉的進(jìn)行單一加工技術(shù)相比，該方法提高了玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的產(chǎn)品的得率和產(chǎn)品的純度，從而提高了玉米蛋白粉的附加值與經(jīng)濟(jì)效益?！揪唧w實(shí)施方式】[〇〇23]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的方法以及產(chǎn)品的性能作進(jìn)一步說(shuō)明。[〇〇24] 實(shí)施例1將玉米蛋白粉粉碎，過(guò)80目篩;稱取篩下玉米蛋白粉50 g，與500mL體積百分?jǐn)?shù)80%的乙醇水溶液(固液比1:10)混合后在避光條件下超聲提取(超聲溫度30°C，超聲功率300W，超聲頻率為60KHz，超聲時(shí)間120min);超聲完畢后離心(轉(zhuǎn)速8000 rpm，時(shí)間30min)獲得上清液； 再將上清液進(jìn)行膜分離(膜孔徑為5KDa，過(guò)膜速率為165rpm，真空度為0.05MPa)，分別得到玉米黃色素溶液與玉米醇溶蛋白溶液。[〇〇25]將玉米黃色素溶液經(jīng)真空濃縮(真空濃縮溫度為40°C，真空壓力為0.05MPa，濃縮時(shí)間為60 min。)，得到紅色油狀液體，即為玉米黃色素產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品中玉米黃色素的含量為0 ? 278mg/g，提取率為91 ? 45%。[〇〇26]將玉米醇溶蛋白溶液進(jìn)行水洗、沉淀、真空冷凍干燥(冷凍溫度為-18 °C，干燥溫度為-50°C，真空壓力為0.6kPa，干燥時(shí)間為240 min。)，得到21.45克白色固體即為玉米醇溶蛋白。經(jīng)檢測(cè)，玉米醇溶蛋白產(chǎn)品中蛋白含量為92.84%，醇溶蛋白得率為42.90%。[〇〇27] 實(shí)施例2將玉米蛋白粉粉碎，過(guò)60篩。稱取篩下玉米蛋白粉50g，400mL與體積百分?jǐn)?shù)70%的乙醇水溶液(固液比為1:8)混合后在避光條件下超聲提取(超聲溫度40°C，超聲功率300W，超聲頻率為50 KHz，超聲60min。)。超聲完畢后離心(離心轉(zhuǎn)速5000 rpm，離心時(shí)間20min)，獲得上清液。再將上清液進(jìn)行膜分離(膜孔徑為5kDa，過(guò)膜速率為137rpm，真空度為0.04MPa。)， 分別得到玉米黃色素溶液與玉米醇溶蛋白溶液。[〇〇28]將玉米黃色素溶液真空濃縮(溫度為35°C，真空壓力為0.06MPa，濃縮時(shí)間為 45min。)，得到的紅色油狀液體即為玉米黃色素產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品中玉米黃色素的含量為 0 ? 264mg/g，提取率為 88 ? 59%。[〇〇29]將玉米醇溶蛋白溶液進(jìn)行水洗、沉淀、真空冷凍干燥(冷凍溫度為-15°C，干燥溫度為-55°C，真空壓力為0.6kPa，干燥時(shí)間為240 min。)，得到20.26 g白色固體即為玉米醇溶蛋白產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品中蛋白含量為91.58%，醇溶蛋白得率為40.52%。
[0030] 實(shí)施例3將玉米蛋白粉粉碎，過(guò)100目篩;稱取篩下玉米蛋白粉50 g，與750mL體積百分?jǐn)?shù)85%乙醇溶液(固液比1:15)混合后在避光條件下進(jìn)行超聲提取(超聲溫度45°C，功率300W，超聲頻率為60 KHz，超聲240min。)。超聲完畢后離心(離心轉(zhuǎn)速10000 rpm，離心時(shí)間lOmin)，獲得上清液;再將上清液進(jìn)行膜分離(膜孔徑為5kDa，過(guò)膜速率為183rpm，真空度為0.06MPa。)， 分別得到玉米黃色素溶液與玉米醇溶蛋白溶液。[〇〇31]將玉米黃色素溶液經(jīng)真空濃縮(真空濃縮溫度為45°C，真空壓力為0.06MPa，濃縮時(shí)間為120 min。)成紅色油狀液體，即為玉米黃色素產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品中玉米黃色素的含量為0 ? 282mg/g，提取率為90 ? 97%。[〇〇32]將玉米醇溶蛋白溶液進(jìn)行水洗、沉淀、真空冷凍干燥(凍溫度為-15°C，干燥溫度為-60°C，真空壓力為0.6kPa，干燥時(shí)間為360 min。)，得到22.85克白色固體即為玉米醇溶蛋白產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè)，玉米醇溶蛋白產(chǎn)品中中蛋白含量為90.18%，醇溶蛋白得率為45.70%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋白的方法，是將玉 米蛋白粉粉碎后與乙醇水溶液混合，再在避光條件下超聲提取;超聲提取完畢后離心獲得 上清液;然后將上清液進(jìn)行膜分離，分別得到玉米黃色素溶液與玉米醇溶蛋白溶液;玉米黃 色素溶液經(jīng)真空濃縮成紅色油狀液體即為玉米黃色素產(chǎn)品；玉米醇溶蛋白溶液經(jīng)水洗、沉 淀、干燥，得到的白色固體即為玉米醇溶蛋白。2.如權(quán)利要求1所述利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋 白的方法，其特征在于:將玉米蛋白粉粉碎成40?100目的玉米蛋白粉。3.如權(quán)利要求1所述利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋 白的方法，其特征在于:玉米蛋白粉與乙醇溶液以1:5?1:20g/mL的固液比混合。4.如權(quán)利要求1所述利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋 白的方法，其特征在于:超聲提取是在溫度20°〇50°C，功率100W?300W，超聲頻率為20KHz? 60KHz條件下提取30 min?240 min。5.如權(quán)利要求1所述利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋 白的方法，其特征在于:所述離心是在轉(zhuǎn)速l〇〇〇rpm?lOOOOrpm下離心2?30min。6.如權(quán)利要求1所述利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋 白的方法，其特征在于:所述膜分離的膜孔徑為5kDa，轉(zhuǎn)速為lOOrprn?200rpm，真空度為 0.02MPa~0.1MPa〇7.如權(quán)利要求1所述利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋 白的方法，其特征在于:所述真空濃縮的溫度為35°045°C，真空壓力為0.02 MPa?0.08MPa， 濃縮時(shí)間為10 min?120 min。8.如權(quán)利要求1所述利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋 白的方法，其特征在于:所述干燥為真空冷凍干燥，冷凍溫度為-20°C~-10°C，干燥溫度為-60°C — 30°C，真空壓力為0 ? 2kPa?0 ? 9kPa，干燥時(shí)間為60min?360min。9.如權(quán)利要求1所述利用膜分離技術(shù)從玉米蛋白粉分離提取玉米黃色素與玉米醇溶蛋 白的方法，其特征在于:乙醇水溶液的體積百分?jǐn)?shù)為60%?95%。
【文檔編號(hào)】C07K1/34GK105949297SQ201610358358
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】劉紅, 岳瑩, 邵士俊, 梁卿, 徐健
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所