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我国是玉米生产大国,但在工业中利用的主要是玉米胚乳中的淀粉部分,而对玉米中蛋白质成分的利用并不多,在工厂中大多将含有大量蛋白质的“黄粉子”、“胚芽饼”等副产品作为饲料出售,这不仅造成企业经济效益低下,而且对目前我国还不太富裕的蛋白质资源来讲也是一个巨大的浪费。因此对玉米进行深加工和再次利用是发展食品工业和蛋白工业之急需,也是农业产业化之急需。
为了提高玉米副产物的利用价值,得到较好的玉米胚芽蛋白,本文以玉米胚芽粕为原料,基于玉米胚芽粕中组分全利用的理念,采用两种不同的酶处理方法对玉米胚芽组分进行处理,并对不同处理方法得到的废液和玉米胚芽蛋白进行分析,以确定较好的循环利用方式。经实验研究,各工艺条件结果如下:
1.不同提油工艺产生的玉米胚芽粕对蛋白提取的影响。通过用纤维素酶处理压榨法、溶剂萃取法、超临界CO2萃取法除油产生的胚芽粕,所得固体中蛋白质的含量分别为29.8%、33.5%、31.8%,废液中蛋白质含量在处理前后变化不大,影响固体中蛋白质含量差别主要是纤维素处理效果不同引起的,表明不同的提油方式对玉米胚芽粕中蛋白质的提取有一定的影响。
2.采用复合提取酶和α-淀粉酶酶体系处理玉米胚芽粕。主要分两步对玉米胚芽粕进行处理,通过单因素和正交实验研究表明,玉米胚芽粕在浸泡过程中的最佳条件是:浸泡温度为35℃,浸泡时间为30h,浸泡pH为4.7。复合提取酶处理过程的最佳处理条件是:复合酶的添加量为2.2%,酶解时间为40h,酶解pH为4.5,酶解温度为50℃。再经过a-淀粉酶处理之后,所得固体中粗蛋白的含量为44%,纤维素含量为9%,淀粉含量为25%,蛋白质的得率为88%,酶解液中糖含量为0.587g。
3.采用高温液化酶、纤维素酶和糖化酶体系处理玉米胚芽粕。通过单因素和正交实验研究发现,用高温液化酶处理玉米胚芽粕的最佳条件是:固液比1∶10,酶解液pH5.5,酶的添加量0.5ml/g,酶解时间2h。在纤维素酶和糖化酶的比例为1∶0.5时,玉米胚粕中纤维素和淀粉的水解基本上能够同时完成,这种混合酶的最佳酶解条件是:酶解时间37h,酶解温度48℃,酶解pH4.7,混合酶的添加量2.0%。酶解之后所得到的固体中蛋白质含量为59%,纤维素含量为4%,淀粉基本上检测不到,蛋白质的得率为89%,酶解液中糖含量为2.67g。
4.通过对酶解液中糖含量和用高效液相色谱法对酶解液中糖组分进行分析可以发现,用高温液化酶体系酶解产生的还原糖含量是复合酶体系的两倍,并且用高温液化酶体系处理得到的酶解液中主要以葡萄糖和果糖等单糖为主,而复合酶体系则主要以多糖为主。
5.通过对所得固体进行电镜扫描,结果显示,高温酶体系和复合酶体系都能使玉米胚芽细胞的结构发生一定的变化,玉米胚芽组织被降解破坏,从而使蛋白质分离出来。玉米胚芽组织破坏程度的不同造成了所得到的固体中粗蛋白的含量不同。
6.通过对玉米胚蛋白分子量的测定发现,玉米胚芽中的蛋白质相对分子量主要集中在43000以下和200000以上,中间部分较少。