不同提取方法對(duì)玉米胚芽蛋白功能特性的影響

龍嬌妍，李少華，李長(zhǎng)濱，黨美珠

（1.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南鄭州　450011；2.河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院烹飪食品系，河南鄭州　450046）

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不同提取方法對(duì)玉米胚芽蛋白功能特性的影響

龍嬌妍1，李少華2，李長(zhǎng)濱1，黨美珠1

（1.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南鄭州450011；2.河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院烹飪食品系，河南鄭州450046）

摘要：通過(guò)綜述玉米胚芽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、功能特性和3種不同的提取方法（堿溶酸沉法、酶法、反膠束萃取法），簡(jiǎn)要分析了玉米胚芽蛋白的功能特性及其影響因素，為進(jìn)一步綜合利用玉米胚芽蛋白提供理論參考。

關(guān)鍵詞：玉米胚芽蛋白；提??；功能特性

我國(guó)玉米的生產(chǎn)總量位列全世界第2，因其廣泛的用途、豐富的產(chǎn)出和可再生資源的優(yōu)勢(shì)而受到人們關(guān)注。玉米除少量食用外，大部分用作玉米淀粉生產(chǎn)原料、飼料原料及酒精原料[1]，對(duì)分離出的玉米胚芽利用率較低，造成了資源的極大浪費(fèi)。而玉米胚芽作為玉米淀粉濕法加工的副產(chǎn)物，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于胚乳，粗脂肪含量占整個(gè)胚芽質(zhì)量的35％～56％[2]，是一種豐富的油料資源。玉米胚芽中的蛋白質(zhì)更是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白資源，生物價(jià)PER值與WHO/FAO推薦值相近，高于大米和精制面粉[3]。

1玉米胚芽蛋白功能特性

玉米胚芽中的蛋白質(zhì)主要是白蛋白和球蛋白，具備良好的功能性質(zhì)，是一種重要的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來(lái)源[4]。國(guó)內(nèi)對(duì)玉米胚芽的研究側(cè)重于胚芽油的制取方面，對(duì)玉米胚芽蛋白的研究報(bào)道較少，尤其對(duì)蛋白功能特性的研究報(bào)道更為少見(jiàn)。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，純度高達(dá)92％～95％的優(yōu)質(zhì)玉米胚芽分離蛋白已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，其產(chǎn)品能顯著改善產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)及口感，提高產(chǎn)品得率，延長(zhǎng)保質(zhì)期[5]，廣泛應(yīng)用于乳制品、焙烤食品、冰激凌、早餐方便食品、健康營(yíng)養(yǎng)食品、飲料、人造肉及乳化肉制品當(dāng)中。

在香腸、火腿腸等肉制品加工中，常利用大豆蛋白的膠凝性來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)品彈性，改善組織狀態(tài)和口感，而據(jù)報(bào)道玉米胚芽蛋白與大豆蛋白結(jié)構(gòu)類(lèi)似[6]，乳化、發(fā)泡、凝膠等功能特性也很接近，因此具有良好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。Zayas等人[7]研究證明，玉米胚芽蛋白具有良好的乳化能力和乳化穩(wěn)定性，可添加于食品中改善食品性質(zhì)、提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。Hung等人[8]發(fā)現(xiàn)玉米胚芽蛋白的吸油性與脫脂乳粉和大豆?jié)饪s蛋白相近，與乳清濃縮蛋白和酪蛋白鈉鹽相比要低。Bolnedi Vani等人[9]通過(guò)比較大豆粉、脫脂乳粉、小麥胚芽蛋白粉、玉米胚芽蛋白粉的泡沫穩(wěn)定性和發(fā)泡性，發(fā)現(xiàn)玉米胚芽蛋白粉發(fā)泡能力最大，泡沫穩(wěn)定性在30 min內(nèi)最好。

2玉米胚芽蛋白提取方法

2.1堿溶酸沉法

堿法具有簡(jiǎn)單易行、提取率高、成本低、適合工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種經(jīng)典、有效的提取蛋白方法，但是得到的蛋白質(zhì)色澤較差，提取過(guò)程中部分蛋白理化及營(yíng)養(yǎng)特性會(huì)發(fā)生改變。

宋春麗等人[10]用堿溶酸沉法提取玉米胚芽分離蛋白，對(duì)持水性和吸油性與大豆分離蛋白進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)pH值為6～10時(shí)，玉米胚芽分離蛋白的持水性明顯增高（3.8～6.4 g/g·蛋白），高于大豆分離蛋白；吸油性隨溫度變化較?。?.73～0.82 g/g·蛋白），低于大豆分離蛋白。且在香腸中添加5％的玉米胚芽蛋白，對(duì)香腸的質(zhì)構(gòu)特性影響很大，咀嚼度增加了41.5％，黏著性下降了30.8％。

任秀艷等人[11]通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化法，得出玉米胚芽蛋白提取率的最佳工藝條件為液料比1∶12，pH值9.5，提取溫度50℃，提取時(shí)間4 h。另外，對(duì)產(chǎn)品的蛋白特性進(jìn)行了探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)玉米胚芽蛋白具有良好的溶解性、乳化性、起泡性、持水性和持油性；并且富含人體所必需的8種氨基酸，其中谷氨酸（6 765.03 mg/100 g）和精氨酸（4 265.81 mg/100 g）含量較高。

石丹等人[12]在傳統(tǒng)的堿溶酸沉法基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良，按照以下工藝進(jìn)行提取：玉米胚芽→粉碎、過(guò)篩→加入蒸餾水調(diào)至pH值9.3，磁力攪拌2.5 h→過(guò)濾、離心去除胚芽渣→取濾液、調(diào)至pH值4.5→離心→冷凍干燥玉米胚芽蛋白→脫脂，并對(duì)玉米胚芽蛋白的膠凝特性與大豆分離蛋白、蛋清蛋白進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明，相同處理?xiàng)l件下，蛋清蛋白的凝膠彈性最好，玉米胚芽蛋白凝膠彈性?xún)?yōu)于大豆分離蛋白，且隨著蛋白質(zhì)量濃度增高而增強(qiáng)，較高的升溫和降溫速率會(huì)弱化其凝膠彈性，但玉米胚芽蛋白凝膠形成性和韌性較大豆蛋白差。

薛穎等人[13]利用超聲波輔助堿法提取玉米胚芽蛋白，與單純堿法相比，此法能在室溫下進(jìn)行，大大縮短時(shí)間，且能增加胚芽蛋白的提取率，但是未對(duì)提取的玉米胚芽蛋白功能特性做進(jìn)一步研究。

2.2酶法

玉米胚芽蛋白采用酶法生產(chǎn)后部分蛋白質(zhì)變成氨基酸和小肽成分，口感較好，更有利于人體吸收，可用于植物蛋白飲料的研制[14]和作為消化系統(tǒng)功能不健全特定人群（老年人、嬰幼兒等）的膳食蛋白來(lái)源等[15]，且提取條件溫和；但該法技術(shù)性強(qiáng)、成本相對(duì)較高，水解后蛋白質(zhì)不易沉淀析出，提取率較低，目前尚處于試驗(yàn)研究階段。

王霞等人[16]以脫脂玉米胚芽粉為原料，利用酶法和堿溶酸沉法相結(jié)合的方式提取玉米胚芽蛋白，通過(guò)單因素試驗(yàn)和二次回歸旋轉(zhuǎn)正交試驗(yàn)得到最優(yōu)工藝為α-淀粉酶添加量0.3％，提取溫度63℃，酶解時(shí)間2 h，pH值4.0；在此條件下，提取率為61.86％。在酸性條件下對(duì)提取的玉米胚芽蛋白分析測(cè)定，發(fā)現(xiàn)蛋白中含有7種人體必需氨基酸，即蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和賴(lài)氨酸。

陳麗安[17]采用纖維素酶和堿性蛋白酶兩步酶法提取玉米胚芽蛋白，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)獲得最佳提取工藝，使玉米胚芽蛋白提取率（83.7％± 1.2％）有了較大程度的提高。然后又對(duì)酶法提取的蛋白功能性質(zhì)采取了進(jìn)一步研究，與傳統(tǒng)堿法提取的玉米胚芽蛋白相比，兩者在功能性質(zhì)上有很大的變化：酶法提取的蛋白在溶解性、乳化性以及乳化穩(wěn)定性方面都有較大提高，且溶解性在各種pH值范圍內(nèi)都能達(dá)到80％以上，受pH值影響較小，但起泡性及起泡穩(wěn)定性有一定程度的下降。為了進(jìn)一步增強(qiáng)玉米胚芽蛋白的功能性質(zhì)，拓寬其在食品中的應(yīng)用范圍，用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（TGase酶）對(duì)玉米胚芽蛋白進(jìn)行改性，通過(guò)對(duì)凝膠強(qiáng)度的測(cè)定獲得了最佳改性工藝條件：底物濃度10％，酶作用時(shí)間3 h，加酶量25 μg/g。

目前，在玉米胚芽蛋白酶法提取的研究中，多把提取率作為工藝研究的最終指標(biāo)，而忽視了對(duì)提取后玉米胚芽蛋白功能特性的研究，使生產(chǎn)企業(yè)不能很好地掌握其加工特性，進(jìn)而影響了它在食品領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.3反膠束萃取法

在20世紀(jì)80年代初期，Gitler和Montal最早提出將反膠束技術(shù)用于蛋白質(zhì)萃取分離這一設(shè)想。作為新型的分離技術(shù)，反膠束技術(shù)萃取條件溫和、萃取效率高、萃取成本低，不會(huì)引起蛋白質(zhì)和酶變性，具有高選擇性，現(xiàn)已成為生物工程研究領(lǐng)域的熱門(mén)技術(shù)；并且溶劑能重復(fù)利用，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模操作，具有廣闊的工業(yè)開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。

徐慧用AOT /異辛烷反膠束法萃取玉米胚芽蛋白，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析得出最佳前萃取工藝為AOT濃度2.19 g/50 mL異辛烷，萃取pH值7.17，萃取溫度38℃，萃取率為58.36％；最佳后萃取條件為萃取KCl濃度1.14 mol/L，萃取pH值10.14，萃取時(shí)間53 min，萃取率為64.57％。同時(shí)對(duì)玉米胚芽分離蛋白的功能性質(zhì)進(jìn)行了研究，結(jié)果得出玉米胚芽分離蛋白的吸油性、乳化性和乳化穩(wěn)定性?xún)?yōu)于大豆分離蛋白，凝膠形成性略差。當(dāng)pH值為4時(shí)，其溶解度最低。在考察范圍內(nèi)，隨著溫度的升高和NaCl濃度的增加，其溶解度增大；溫度30～50℃時(shí)，其黏度在等電點(diǎn)附近和堿性范圍較好；其持水性在NaCl濃度為0.15 mol/L時(shí)較好；在蛋白濃度較低、蔗糖濃度較高時(shí)，玉米胚芽分離蛋白表現(xiàn)出良好的起泡性和泡沫穩(wěn)定性，且其起泡性要優(yōu)于大豆分離蛋白。

任婷婷等人采用反膠束法萃取玉米胚芽蛋白，對(duì)產(chǎn)品的凝膠性、吸水性、吸油性、起泡性、乳化性和乳化穩(wěn)定性與大米蛋白進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示，玉米胚芽蛋白的吸油性2.9 mL/g，乳化性54.5％，乳化穩(wěn)定性86.5％，泡沫穩(wěn)定性58.3％，均要優(yōu)于大米蛋白；但吸水性和起泡性相比大米蛋白較差。此萃取法獲得的最佳前萃取技術(shù)條件為纖維素酶加酶量4 000 IU/g，AOT濃度3 g/50 mL異辛烷，萃取pH值6，KCl濃度0.1 mol/L，萃取率為44.21％；后萃最佳技術(shù)條件為KCl濃度0.5 mol/L，萃取pH值10.5，萃取時(shí)間40 min，萃取率為80.08％。

綜上所述，反膠束萃取得到的玉米胚芽蛋白營(yíng)養(yǎng)效價(jià)高，其吸油性、乳化性和乳化穩(wěn)定性相對(duì)優(yōu)異，有著較好的加工功能特性，在食品加工業(yè)中具有良好的應(yīng)用潛力。

3　結(jié)語(yǔ)

玉米胚芽蛋白氨基酸組成均衡、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，具有良好的功能特性，是一種優(yōu)良的功能性食品原料，并且其水解制備的肽類(lèi)還有多種保健功能，深受廣大消費(fèi)者和生產(chǎn)制造廠商的喜愛(ài)，具有廣闊前景和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，對(duì)玉米胚芽蛋白提取方式的研究，其工藝技術(shù)都存在一些不足之處，難以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，且多強(qiáng)調(diào)蛋白提取率，而忽視了對(duì)蛋白功能特性的研究，進(jìn)而影響了它在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用。如何進(jìn)一步改進(jìn)玉米胚芽蛋白的提取工藝，在避免玉米胚芽蛋白變性的基礎(chǔ)上優(yōu)化其功能特性，是今后研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。

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Effect of Different Extraction Methods on the Functional Characteristics of Corn Germ Protein

LONG Jiaoyan1，LI Shaohua2，LI Changbin1，DANG Meizhu1
（1. He'nan University of Animal Husbandry and Economy，Zhengzhou，He'nan 450011，China；2. Department of Food and Cooking，He'nan Department of Polytechnic，Zhengzhou He'nan 450046，China）

Abstract：In order to effective development and utilization of corn germ protein，corn germ protein nutritional value，functional characteristics，three different extraction methods：lkali- solution and acid- isolation extraction，enzyme extraction，reverse micelles extraction are reviewed. The functional properties of corn germ protein and the influencing factors are also analyzed in this paper. In order to providing theoretical reference for further comprehensive utilization of corn germ protein.

Key words：corn germ protein；extraction；functional characteristics

作者簡(jiǎn)介：龍嬌妍（1986—），女，碩士，助教，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與工程。

收稿日期：2016- 01- 14

文章編號(hào)：1671- 9646（2016）03a- 0070- 03

中圖分類(lèi)號(hào)：TS201.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671- 9646（X）.2016.03.019