一种高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法与流程

1.本发明属于玉米蛋白制备技术领域，具体涉及一种高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法。


背景技术：

2.玉米醇溶蛋白(zein)，旧称米朊，日本称醇溶谷蛋白，是一种广泛存在于植物中的食物蛋白，是玉米中主要的储藏蛋白，约占玉米总蛋白含量的40％，在80％～92％乙醇或70％～80％丙酮中易溶，在水或无水乙醇中不溶，具有独特的溶解特性、耐热性、成膜性和抗氧化性，食品、医药和化工行业多作为成膜材料。还可用于防潮、隔氧、抗紫外线、保鲜、防静电等，还有一定的抑菌作用。将药物添加到玉米醇溶蛋白内容易压制成片剂，可制成在胃中缓慢释放药物的片剂或肠溶性制剂；另外，醇溶蛋白经酶法制得生物活性多肽也可制成药物。
3.玉米醇溶蛋白是由平均分子量为25000～45000的蛋白质组成的混合物，它受肽主链上的羟基与亚氨基的氢键作用，形成α-螺旋体；有底表面能，具有独特的成膜特性，因此可作为可降解材料的主要成分，制备的产品可替代塑料，解决白色垃圾污染问题，从而得到广泛的关注，但目前在制备时普遍存在制备工艺复杂，收率低的问题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法，克服了现有技术中的缺陷，提高了玉米醇溶蛋白的纯度和收率，使产品可降解性更高。
5.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
6.一种高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法，包括以下步骤：
7.a.粉碎：将湿品玉米蛋白粉粉碎，过10～40目筛后，于60～80℃干燥3～5h，检测水分含量；
8.b.乙醇提取：将步骤a得到的产物加入到体积分数40％～60％的乙醇溶液中，其固液比为1:2～4；用超声波在提取频率20～40khz条件下，提取0.5～2h，得提取液；
9.c.初过滤：将步骤b得到的提取液用刮刀式过滤器进行过滤，得到初滤液；
10.d.陶瓷膜过滤：将步骤c得到的初滤液用膜孔径为50～100μm的陶瓷膜过滤，控制温度在20℃～40℃，得到次滤液；
11.e.纳滤膜过滤：将步骤c得到的次滤液用10kda～80kda的纳滤膜过滤，控制温度在20℃～40℃，得到稀液用于制备玉米黄色素，得到的浓液继续用360kda的纳滤膜过滤，得到终过滤液；
12.f.浓缩：将步骤e得到的终过滤液用真空器在温度60℃-70℃，真空度-0.1mpa～-0.2mpa条件下，浓缩至固含量30％～60％，得浓缩液；
13.g.酶解：将将步骤f得到的浓缩液加入固含物的0.5％～5％淀粉酶和0.5％～5％葡萄糖基氧化酶，40℃下搅拌保温2～5小时，得酶解液；
14.h.等电点沉淀：将步骤g中得到的酶解液中加入加入氢氧化钠调节醇溶蛋白的等电点至ph6～8，过滤得到湿品醇溶蛋白；
15.i.干燥：将步骤h得到的湿品醇溶蛋白于冷冻温度-10℃，干燥温度-30℃，真空压力0.8kpa，干燥时间8h条件下真空冷冻干燥得到玉米醇溶蛋白成品。
16.优选的，所述的步骤a中过筛目数为40目，于鼓风干燥箱中70℃干燥4小时；干燥后玉米蛋白粉水分含量为10～20％。水分太低，蛋白粉干燥，不利于提取；水分高醇用量较大，醇回收成本高。
17.优选的，所述的步骤b中乙醇溶液的体积份数为50％，固液比为1:3；超声波在提取频率30khz，提取1.5h。
18.优选的，所述的步骤c中刮刀式过滤器的过滤条件设置为滤网网孔直径为1000～3000微米；最优网孔直径为2000微米。
19.优选的，所述的步骤d中陶瓷膜的膜孔径为75μm，控制温度在30℃。
20.优选的，所述的步骤e中纳滤膜采用45kda的纳滤膜，控制温度在30℃。
21.优选的，所述的步骤f中真空器浓缩条件设置为温度60℃～70℃，真空度-0.1mpa～-0.2mpa；浓缩至固含量45％。
22.进一步的，所述的步骤f中真空器浓缩条件设置为温度65℃，真空度-0.15mpa。
23.优选的，所述的步骤g中加入固含物的3％淀粉酶和3％葡萄糖基氧化酶，保温3.5小时。
24.优选的，所述的步骤h中等电点调节为ph值为7。
25.由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
26.本发明工艺操作简单，特别是采用酶解工艺去除浓缩液中残余的淀粉等糖类物质，避免了后期干燥过程中蛋白质和还原糖发生美拉德反应给产品带来的品质缺陷，使得到的玉米醇溶蛋白产品纯度和收率显著提高，最高可达到产品含量96％，有效收率88％，依此制备的可降解材料的降解性能好，用于制备膜产品时可以有效的解决白色垃圾污染问题，保护环境；同时，经纳滤膜过滤得到的油状稀液可以生产玉米黄色素，有效提高了产品的附加值。
具体实施方式
27.下面结合实施例对本发明的技术方案进一步描述：
28.实施例1:
29.a.粉碎：将湿品玉米蛋白粉粉碎，过10目筛后，于60℃干燥5h，检测水分含量；
30.b.乙醇提取：将步骤a得到的产物100克加入到体积分数40％的乙醇溶液中，其固液比为1:2；用超声波在提取频率40khz条件下，提取0.5h，得提取液；
31.c.初过滤：将步骤b得到的提取液用刮刀式过滤器(网孔直径3000微米)进行过滤，将玉米蛋白粉等大颗粒杂质成分去除，得到初滤液；
32.d.陶瓷膜过滤：将步骤c得到的初滤液用膜孔径为50μm的陶瓷膜过滤，控制温度在40℃，去除果胶纤维等滤渣，得到次滤液；
33.e.纳滤膜过滤：将步骤c得到的次滤液用10kda的纳滤膜过滤，控制温度在40℃，得到稀液用于制备玉米黄色素，得到的浓液继续用360kda的纳滤膜过滤，得到终过滤液；
34.f.浓缩：将步骤e得到的终过滤液用真空器在温度70℃，真空度-0.1mpa条件下，浓缩至固含量30％，得浓缩液；
35.g.酶解：将将步骤f得到的浓缩液加入固含物的0.5％淀粉酶和0.5％葡萄糖基氧化酶，40℃下搅拌保温5小时，去除浓缩液中残余的淀粉等糖类物质，得酶解液；
36.h.等电点沉淀：将步骤g中得到的酶解液中加入氢氧化钠调节醇溶蛋白的等电点至ph＝6，过滤得到湿品醇溶蛋白；
37.i.干燥：将步骤h得到的湿品醇溶蛋白于冷冻温度-10℃，干燥温度-30℃，真空压力0.8kpa，干燥时间8h条件下真空冷冻干燥得到玉米醇溶蛋白成品29g，有效收率76％，玉米醇溶蛋白含量91％。
38.实施例2:
39.a.粉碎：将湿品玉米蛋白粉粉碎，过40目筛后，于80℃干燥3h，检测水分含量；
40.b.乙醇提取：将步骤a得到的产物100克加入到体积分数60％的乙醇溶液中，其固液比为1:4；用超声波在提取频率20khz条件下，提取2h，得提取液；
41.c.初过滤：将步骤b得到的提取液用刮刀式过滤器(网孔直径1000微米)进行过滤，将玉米蛋白粉等大颗粒杂质成分去除,得到初滤液；
42.d.陶瓷膜过滤：将步骤c得到的初滤液用膜孔径为100μm的陶瓷膜过滤，控制温度在20℃，去除果胶纤维等滤渣，得到次滤液；
43.e.纳滤膜过滤：将步骤c得到的次滤液用80kda的纳滤膜过滤，控制温度在20℃，得到稀液用于制备玉米黄色素，得到的浓液继续用360kda的纳滤膜过滤，得到终过滤液；
44.f.浓缩：将步骤e得到的终过滤液用真空器在温度60℃，真空度-0.2mpa条件下，浓缩至固含量60％，得浓缩液；
45.g.酶解：将将步骤f得到的浓缩液加入固含物的5％淀粉酶和5％葡萄糖基氧化酶，40℃下搅拌保温2小时，去除浓缩液中残余的淀粉等糖类物质，得酶解液；
46.h.等电点沉淀：将步骤g中得到的酶解液中加入氢氧化钠调节醇溶蛋白的等电点至ph＝8，过滤得到湿品醇溶蛋白；
47.i.干燥：将步骤h得到的湿品醇溶蛋白于冷冻温度-10℃，干燥温度-30℃，真空压力0.8kpa，干燥时间8h条件下真空冷冻干燥得到玉米醇溶蛋白成品31g，有效收率83％，玉米醇溶蛋白含量94％。
48.实施例3:
49.a.粉碎：将湿品玉米蛋白粉粉碎，过40目筛后，于70℃干燥4h，检测水分含量；
50.b.乙醇提取：将步骤a得到的产100克加入到体积分数50％的乙醇溶液中，其固液比为1:3；用超声波在提取频率30khz条件下，提取1.5h，得提取液；
51.c.初过滤：将步骤b得到的提取液用刮刀式过滤器(网孔直径2000微米)进行过滤，将玉米蛋白粉等大颗粒杂质成分去除，得到初滤液；
52.d.陶瓷膜过滤：将步骤c得到的初滤液用膜孔径为75μm的陶瓷膜过滤，控制温度在30℃，去除果胶纤维等滤渣，得到次滤液；
53.e.纳滤膜过滤：将步骤c得到的次滤液用45kda的纳滤膜过滤，控制温度在30℃，得到稀液用于制备玉米黄色素，得到的浓液继续用360kda的纳滤膜过滤，得到终过滤液；
54.f.浓缩：将步骤e得到的终过滤液用真空器在温度65℃，真空度-0.15mpa条件下，
浓缩至固含量45％，得浓缩液；
55.g.酶解：将将步骤f得到的浓缩液加入固含物的3％淀粉酶和3％葡萄糖基氧化酶，40℃下搅拌保温3.5小时，去除浓缩液中残余的淀粉等糖类物质，得酶解液；
56.h.等电点沉淀：将步骤g中得到的酶解液中加入氢氧化钠调节醇溶蛋白的等电点至ph＝7，过滤得到湿品醇溶蛋白；
57.i.干燥：将步骤h得到的湿品醇溶蛋白于冷冻温度-10℃，干燥温度-30℃，真空压力0.8kpa，干燥时间8h条件下真空冷冻干燥得到玉米醇溶蛋白成品32g，有效收率88％，玉米醇溶蛋白含量96％。
58.实施例4:
59.除步骤h中将步骤g中得到的酶解液中加入氢氧化钠调节醇溶蛋白的等电点至ph＝6，过滤得到湿品醇溶蛋白；工艺条件同实施例3；得到玉米醇溶蛋白成品28g，有效收率74％，玉米醇溶蛋白含量90％。
60.实施例5
61.除步骤h中将步骤g中得到的酶解液中加入氢氧化钠调节醇溶蛋白的等电点至ph＝8，过滤得到湿品醇溶蛋白；工艺条件同实施例3；得到玉米醇溶蛋白成品27g，有效收率73％，玉米醇溶蛋白含量91％。
62.实施例6
63.除步骤i中干燥采用鼓风干燥外，其它工艺条件同实施例3；鼓风干燥的条件为：干燥温度70℃，干燥时间8h。得到玉米醇溶蛋白成品30g，有效收率82％，玉米醇溶蛋白含量94％。
64.对比例1：
65.a.粉碎：将湿品玉米蛋白粉粉碎，过40目筛后，于60℃干燥5h，检测水分含量为10～20％；
66.b.乙醇提取：将步骤a得到的产物1千克加入到体积分数60％的乙醇溶液中，其固液比为1:6；保温40℃，提取3小时，得到浸提液；
67.c.离心过滤：将步骤b得到的浸提液经过管式离心机或卧式螺旋离心机离心得到过滤液；
68.d.调节等电点：取步骤c得到的过滤液，加入0.5％的氢氧化钠调ph值至6，静置沉淀30min，过滤得到湿品玉米醇溶蛋白；
69.e.干燥：将步骤d得到的湿品玉米醇溶蛋白进行真空冷冻干燥，冷冻温度-25℃，干燥温度-40℃，真空压力-0.7kpa，干燥时间10h，得到玉米醇溶蛋白成品26g，有效收率63％，玉米醇溶蛋白含量75％。
70.对比例2：
71.a.粉碎：将湿品玉米蛋白粉粉碎，过40目筛后，于60℃干燥5h，检测水分含量为10～20％；
72.b.乙醇提取：将步骤a得到的产物1千克加入到体积分数60％的乙醇溶液中，其固液比为1:6；保温50℃，提取2小时，得到浸提液；
73.c.离心过滤：将步骤b得到的浸提液经过管式离心机或卧式螺旋离心机离心得到过滤液；
74.d.调节等电点：取步骤c得到的过滤液，加入0.5％的氢氧化钠调ph值至6.5，静置沉淀30min，过滤得到湿品玉米醇溶蛋白；
75.e.干燥：将步骤d得到的湿品玉米醇溶蛋白进行真空冷冻干燥，冷冻温度-25℃，干燥温度-40℃，真空压力-0.7kpa，干燥时间10h，得到玉米醇溶蛋白成品29g有效收率61％，玉米醇溶蛋白含量72％。
76.对比例3：
77.a.粉碎：将湿品玉米蛋白粉粉碎，过40目筛后，于60℃干燥5h，检测水分含量为10～20％；
78.b.乙醇提取：将步骤a得到的产物1千克加入到体积分数60％的乙醇溶液中，其固液比为1:6；保温60℃，提取1小时，得到浸提液；
79.c.离心过滤：将步骤b得到的浸提液经过管式离心机或卧式螺旋离心机离心得到过滤液；
80.d.调节等电点：取步骤c得到的过滤液，加入0.5％的氢氧化钠调ph值至7，静置沉淀30min，过滤得到湿品玉米醇溶蛋白；
81.e.干燥：将步骤d得到的湿品玉米醇溶蛋白进行真空冷冻干燥，冷冻温度-25℃，干燥温度-40℃，真空压力-0.7kpa，干燥时间10h，得到玉米醇溶蛋白成品31g有效收率65％，玉米醇溶蛋白含量71％。
82.结果及分析：
83.将实施例1-6和对比例1-3产品进行分析(国标检测方法gb/t 18868-2002)，数据如表1：
84.表1实施例1-6及对比例1-3产品检测数据
[0085][0086][0087]
结果分析:
[0088]
通过对实施例1～6及对比例1～3的产品分析和实际应用测试可以得出如下结论：
[0089]
实施例1-3同一原料不同的实验参数条件得到的产品中，实施例3得到的产品产量和收率最佳；实施例4-6中调节不同的等电点和干燥方式条件下，得到的产品；对比例为现有的工艺条件下，同一原料不同的工艺参数条件下，得到的醇溶蛋白产品含量和收率情况。
由此可见，使用本发明方法，所有实施例得到的产品中玉米醇溶蛋白含量和收率有明显的提升，并且实施例3中的参数条件下产品的含量和收率最优；说明采用本发明方法可以显著提高玉米醇溶蛋白的含量和醇溶蛋白品质。
[0090]
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.粉碎：将湿品玉米蛋白粉粉碎，过10～40目筛后，于60～80℃干燥3～5h，检测水分含量；b.乙醇提取：将步骤a得到的产物加入到体积分数40％～60％的乙醇溶液中，其固液比为1:2～4；用超声波在提取频率20～40khz条件下，提取0.5～2h，得提取液；c.初过滤：将步骤b得到的提取液用刮刀式过滤器进行过滤，得到初滤液；d.陶瓷膜过滤：将步骤c得到的初滤液用膜孔径为50～100μm的陶瓷膜过滤，控制温度在20℃～40℃，得到次滤液；e.纳滤膜过滤：将步骤c得到的次滤液用10kda～80kda的纳滤膜过滤，控制温度在20℃～40℃，得到稀液用于制备玉米黄色素，得到的浓液继续用360kda的纳滤膜过滤，得到终过滤液；f.浓缩：将步骤e得到的终过滤液用真空器在温度60℃-70℃，真空度-0.1mpa～-0.2mpa条件下，浓缩至固含量30％～60％，得浓缩液；g.酶解：将将步骤f得到的浓缩液加入固含物的0.5％～5％淀粉酶和0.5％～5％葡萄糖基氧化酶，40℃下搅拌保温2～5小时，得酶解液；h.等电点沉淀：将步骤g中得到的酶解液中加入加入氢氧化钠调节醇溶蛋白的等电点至ph6～8，过滤得到湿品醇溶蛋白；i.干燥：将步骤h得到的湿品醇溶蛋白于冷冻温度-10℃，干燥温度-30℃，真空压力0.8kpa，干燥时间8h条件下真空冷冻干燥得到玉米醇溶蛋白成品。2.如权利要求1所述的高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤a中过筛目数为40目，于鼓风干燥箱中70℃干燥4小时；干燥后玉米蛋白粉水分含量为10～20％。3.如权利要求1所述的高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤b中乙醇溶液的体积份数为50％，固液比为1:3；超声波在提取频率30khz，提取1.5h。4.如权利要求1所述的高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤c中刮刀式过滤器的过滤条件设置为滤网网孔直径为1000～3000微米。5.如权利要求1所述的高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤d中陶瓷膜的膜孔径为75μm，控制温度在30℃。6.如权利要求1所述的高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤e中纳滤膜采用45kda的纳滤膜，控制温度在30℃。7.如权利要求1所述的高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤f中真空器浓缩条件设置为温度60℃～70℃，真空度-0.1mpa～-0.2mpa；浓缩至固含量45％。8.如权利要求1所述的高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤g中加入固含物的3％淀粉酶和3％葡萄糖基氧化酶，保温3.5小时。9.如权利要求1所述的高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法，其特征在于：所述步骤h中等电点调节为ph值为7。

技术总结
本发明属于玉米蛋白制备技术领域，公开了一种高纯度玉米醇溶蛋白的制备方法,将玉米蛋白粉碎后用40％～60％的乙醇和20～40KHz超声波进行提取，然后将提取液依次用刮刀式过滤器过滤、陶瓷膜过滤和纳滤膜过滤，将得到的过滤液进行真空浓缩，得到的浓缩液中加入0.5％～5％淀粉酶和0.5％～5％葡萄糖基氧化酶进行酶解，酶解后在pH6～8进行等电点沉淀，得到湿品醇溶蛋白，冷冻干燥后得到玉米醇溶蛋白成品。本发明提高了玉米醇溶蛋白的纯度和收率，使产品可降解性更高。品可降解性更高。


技术研发人员：朱理平 郭晓杰 何冬生 刘浩 管娜
受保护的技术使用者：诸城市浩天药业有限公司
技术研发日：2023.05.27
技术公布日：2023/7/21