一种玉米蛋白肽及其提取方法
阅读说明：本技术 一种玉米蛋白肽及其提取方法 (Corn protein peptide and extraction method thereof ) 是由 程林春 王俊青 吕少英 崔志英 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明属于玉米蛋白肽提取技术领域,具体涉及一种玉米蛋白肽及其提取方法。本发明玉米蛋白肽的提取方法包括以下步骤：先将玉米蛋白粉粉碎,过筛,对所得玉米蛋白微粉进行预处理,对预处理后玉米蛋白进行汽蒸处理,加入亚硫酸钠水溶液,浸泡,过滤,除去滤液,向处理后玉米蛋白中加水,搅拌,向浆料中加入多功能添加剂,搅拌,调节混合料的pH,升温,加入碱性蛋白酶,酶解,进行酶灭活,冷却；向酶解液中加入活性炭,搅拌,抽滤,将滤液浓缩、冷冻干燥,得玉米蛋白肽。采用本发明提供的玉米蛋白肽的提取方法制得的玉米蛋白肽水解度高,提高了玉米蛋白的利用率。且采用本发明提供的玉米蛋白肽的提取方法制得的玉米蛋白肽具有优异的抗氧化活性。(The invention belongs to the technical field of corn protein peptide extraction, and particularly relates to a corn protein peptide and an extraction method thereof. The extraction method of the corn protein peptide comprises the following steps: firstly, pulverizing corn protein powder, sieving, pretreating the obtained corn protein micropowder, steaming the pretreated corn protein, adding a sodium sulfite aqueous solution, soaking, filtering, removing filtrate, adding water into the treated corn protein, stirring, adding a multifunctional additive into the slurry, stirring, adjusting the pH value of the mixture, heating, adding alkaline protease, carrying out enzymolysis, carrying out enzyme inactivation, and cooling; adding activated carbon into the enzymolysis liquid, stirring, carrying out suction filtration, concentrating the filtrate, and freeze-drying to obtain the corn protein peptide. The corn protein peptide prepared by the extraction method of the corn protein peptide provided by the invention has high hydrolysis degree, and the utilization rate of the corn protein is improved. The corn protein peptide prepared by the extraction method of the corn protein peptide provided by the invention has excellent antioxidant activity.)
技术领域
本发明属于玉米蛋白肽提取技术领域，具体涉及一种玉米蛋白肽及其提取方法。
背景技术
玉米是禾本科的一年生草本植物，又名苞谷、苞米棒子、玉蜀黍、珍珠米等，原产于中美洲和南美洲，它是世界重要的粮食作物，广泛分布于美国、中国、巴西和其他国家。玉米与传统的水稻、小麦等粮食作物相比，玉米具有很强的耐旱性、耐寒性、耐贫瘠性以及极好的环境适应性。玉米的营养价值较高，是优良的粮食作物。除了小麦和水稻，玉米在我国粮食作物中居于第3位，目前我国的玉米种植量仅次于美国。作为中国的高产粮食作物，玉米是畜牧业、养殖业、水产养殖业等的重要饲料来源，也是食品、医疗卫生、轻工业、化工业等的不可或缺的原料之一。
玉米中所含营养素较为全面，玉米蛋白的制备和应用获得了广泛良好的来源。玉米蛋白粉是玉米淀粉在湿法加工中的副产物，玉米籽粒经湿磨法工艺制得粗淀粉，淀粉乳经淀粉分离机分出的蛋白质称为麸质水，麸质水用浓缩离心机或沉淀池浓缩乳后，再经脱水干燥制成玉米蛋白粉。玉米蛋白粉是外观呈现金黄色的颗粒状粉末，有玉米发酵产生的一种特殊的气味，硬度高，水分含量少，难溶于水。玉米蛋白粉因其具有特殊的气味和色泽，水溶性差，口感粗糙，而且严重缺乏赖氨酸和色氨酸等必需性的氨基酸，使其生产附加值很低，所以使玉米蛋白粉的应用受到很大地限制。因此，提高玉米蛋白粉的利用率有着重要的经济意义。
玉米蛋白肽是一种由玉米蛋白粉水解得到的多个段肽链，在使用蛋白酶尤其是碱性蛋白酶水解后可以得到一系列由五个或更多氨基酸残基组成的短肽，这些短肽的水溶性相比于玉米蛋白粉更高，而且具有较低的黏度，产物也具有一定的特殊生物活性。利用这些特殊的生物活性，将其添加在食品、饲料中，可以得到有效的应用。然而，现有的制备玉米蛋白肽的方法存在产品水解度低、抗氧化活性差的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种玉米蛋白肽及其提取方法。采用本发明提供的玉米蛋白肽的提取方法制得的玉米蛋白肽水解度高，提高了玉米蛋白的利用率。且采用本发明提供的玉米蛋白肽的提取方法制得的玉米蛋白肽具有优异的抗氧化活性。
本发明的技术方案是：
一种玉米蛋白肽的提取方法，包括以下步骤：
S1将玉米蛋白粉粉碎，过50～100目筛，得玉米蛋白微粉；
S2对步骤S1所得玉米蛋白微粉进行预处理，得预处理后玉米蛋白；
S3对步骤S2所得预处理后玉米蛋白进行汽蒸处理，向汽蒸后的玉米蛋白中加入亚硫酸钠水溶液，亚硫酸钠水溶液的加入量为玉米蛋白微粉质量的2～4倍，浸泡1～2h，过滤，除去滤液，得处理后玉米蛋白；
S4向步骤S3所得处理后玉米蛋白中加水，水的加入量为处理后玉米蛋白质量的9～13倍，以100～200r/min的速度搅拌25～35min，得浆料；
S5向步骤S4所得浆料中加入多功能添加剂，多功能添加剂的添加量为浆料质量的0.1～0.15％，以150～250r/min的速度搅拌20～30min，得混合料；
S6调节步骤S5所得混合料的pH至8～10，升温至30～40℃，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶的量为混合料质量的3～5‰，酶解时间1～2h，升温至90℃进行酶灭活15min，冷却至25℃，得酶解液；
S7向步骤S6所得酶解液中加入活性炭，活性炭的加入量为酶解液质量的2～5％，以200～300r/min的速度搅拌50～60min，抽滤，得滤液，将滤液浓缩、冷冻干燥，得玉米蛋白肽。
进一步地，所述步骤S2预处理的条件为：置于-23～-10℃的环境中冷冻，冷冻时间为20～30min。
进一步地，所述步骤S2预处理的条件为：置于-18℃的环境中冷冻，冷冻时间为24min。
进一步地，所述步骤S3汽蒸处理的条件：汽蒸温度为30～40℃，真空度为0.04～0.08Mpa，汽蒸时间为20～30min。
进一步地，所述步骤S3汽蒸处理的条件：汽蒸温度为35℃，真空度为0.05Mpa，汽蒸时间为26min。
进一步地，所述步骤S3所述亚硫酸钠水溶液的质量浓度为0.1～0.2％。
进一步地，所述步骤S5所述多功能添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠和L-岩藻糖的组合。
进一步地，所述步骤S5所述多功能添加剂由聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠和L-岩藻糖按质量比11～13：5～8：2～3组成。
进一步地，所述步骤S5所述多功能添加剂由聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠和L-岩藻糖按质量比12：7：3组成。
本发明的另一目的在于提供采用上述的玉米蛋白肽的提取方法制得的玉米蛋白肽。
本发明中加入的由聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠和L-岩藻糖按一定质量比组成的多功能添加剂，不仅可以使玉米蛋白均匀分散在浆料体系中，还可以使玉米蛋白在体系中稳定存在，与此同时，还能大大提高玉米蛋白与碱性蛋白酶接触的机会，促进玉米蛋白肽的提取，提高玉米蛋白的水解度。
本发明中，通过对粉碎后所得玉米蛋白微粉在一定条件下进行预处理，对所得预处理后玉米蛋白在一定条件下进行汽蒸处理，再向汽蒸后的玉米蛋白中加入亚硫酸钠水溶液浸泡等步骤处理后，可以使得玉米蛋白的高级结构得到充分破坏，有利于后续酶解过程中碱性蛋白酶更加高效的水解玉米蛋白，提高水解度的同时，可以得到分子量较小的玉米蛋白肽，提高玉米蛋白肽对ABTS+·的清除率，使所得产品具有更优越的抗氧化活性。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)采用本发明提供的玉米蛋白肽的提取方法制得的玉米蛋白肽水解度高，提高了玉米蛋白的利用率。
(2)采用本发明提供的玉米蛋白肽的提取方法制备得到的玉米蛋白肽对ABTS+·的清除率高，具有优异的抗氧化活性。
(3)本发明提供的玉米蛋白肽的提取方法操作简单，易于工业化规模生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
本发明中所用原料如无特殊说明均为市售。如玉米蛋白粉可购自厦门橙邦恺轩生物科技有限公司，货号：830；聚乙烯吡咯烷酮可购自广东粤美化工有限公司，货号：k30；海藻酸钠可购自广东华展药业有限公司，货号：1002；碱性蛋白酶可购自河南耀成生物科技有限公司，货号：YC_240。
实施例1、一种玉米蛋白肽的提取方法
所述玉米蛋白肽的提取方法，包括以下步骤：
S1将玉米蛋白粉粉碎，过50目筛，得玉米蛋白微粉；
S2对步骤S1所得玉米蛋白微粉进行预处理，预处理的条件为：置于-23℃的环境中冷冻，冷冻时间为20min，得预处理后玉米蛋白；
S3对步骤S2所得预处理后玉米蛋白进行汽蒸处理，汽蒸处理的条件：汽蒸温度为30℃，真空度为0.04Mpa，汽蒸时间为20min，向汽蒸后的玉米蛋白中加入质量浓度为0.1％的亚硫酸钠水溶液，亚硫酸钠水溶液的加入量为玉米蛋白微粉质量的2倍，浸泡1h，过滤，除去滤液，得处理后玉米蛋白；
S4向步骤S3所得处理后玉米蛋白中加水，水的加入量为处理后玉米蛋白质量的9倍，以100r/min的速度搅拌25min，得浆料；
S5向步骤S4所得浆料中加入多功能添加剂，所述多功能添加剂由聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠和L-岩藻糖按质量比11：8：3组成，多功能添加剂的添加量为浆料质量的0.1％，以150r/min的速度搅拌20min，得混合料；
S6调节步骤S5所得混合料的pH至8，升温至30℃，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶的量为混合料质量的3‰，酶解时间1h，升温至90℃进行酶灭活15min，冷却至25℃，得酶解液；
S7向步骤S6所得酶解液中加入活性炭，活性炭的加入量为酶解液质量的2％，以200r/min的速度搅拌50min，抽滤，得滤液，将滤液浓缩、冷冻干燥，得玉米蛋白肽。
实施例2、一种玉米蛋白肽的提取方法
所述玉米蛋白肽的提取方法，包括以下步骤：
S1将玉米蛋白粉粉碎，过100目筛，得玉米蛋白微粉；
S2对步骤S1所得玉米蛋白微粉进行预处理，预处理的条件为：置于-10℃的环境中冷冻，冷冻时间为30min，得预处理后玉米蛋白；
S3对步骤S2所得预处理后玉米蛋白进行汽蒸处理，汽蒸处理的条件：汽蒸温度为40℃，真空度为0.08Mpa，汽蒸时间为30min，向汽蒸后的玉米蛋白中加入质量浓度为0.2％的亚硫酸钠水溶液，亚硫酸钠水溶液的加入量为玉米蛋白微粉质量的4倍，浸泡2h，过滤，除去滤液，得处理后玉米蛋白；
S4向步骤S3所得处理后玉米蛋白中加水，水的加入量为处理后玉米蛋白质量的13倍，以200r/min的速度搅拌35min，得浆料；
S5向步骤S4所得浆料中加入多功能添加剂，所述多功能添加剂由聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠和L-岩藻糖按质量比13：5：2组成，多功能添加剂的添加量为浆料质量的0.15％，以250r/min的速度搅拌30min，得混合料；
S6调节步骤S5所得混合料的pH至10，升温至40℃，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶的量为混合料质量的5‰，酶解时间2h，升温至90℃进行酶灭活15min，冷却至25℃，得酶解液；
S7向步骤S6所得酶解液中加入活性炭，活性炭的加入量为酶解液质量的5％，以300r/min的速度搅拌60min，抽滤，得滤液，将滤液浓缩、冷冻干燥，得玉米蛋白肽。
实施例3、一种玉米蛋白肽的提取方法，包括以下步骤：
S1将玉米蛋白粉粉碎，过60目筛，得玉米蛋白微粉；
S2对步骤S1所得玉米蛋白微粉进行预处理，预处理的条件为：置于-18℃的环境中冷冻，冷冻时间为24min，得预处理后玉米蛋白；
S3对步骤S2所得预处理后玉米蛋白进行汽蒸处理，汽蒸处理的条件：汽蒸温度为35℃，真空度为0.05Mpa，汽蒸时间为26min，向汽蒸后的玉米蛋白中加入质量浓度为0.12％的亚硫酸钠水溶液，亚硫酸钠水溶液的加入量为玉米蛋白微粉质量的3倍，浸泡1.5h，过滤，除去滤液，得处理后玉米蛋白；
S4向步骤S3所得处理后玉米蛋白中加水，水的加入量为处理后玉米蛋白质量的11倍，以150r/min的速度搅拌30min，得浆料；
S5向步骤S4所得浆料中加入多功能添加剂，所述多功能添加剂由聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠和L-岩藻糖按质量比12：7：3组成，多功能添加剂的添加量为浆料质量的0.12％，以200r/min的速度搅拌25min，得混合料；
S6调节步骤S5所得混合料的pH至9，升温至35℃，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶的量为混合料质量的4‰，酶解时间1.5h，升温至90℃进行酶灭活15min，冷却至25℃，得酶解液；
S7向步骤S6所得酶解液中加入活性炭，活性炭的加入量为酶解液质量的3％，以250r/min的速度搅拌55min，抽滤，得滤液，将滤液浓缩、冷冻干燥，得玉米蛋白肽。
对比例1、一种玉米蛋白肽的提取方法，包括以下步骤：
S1将玉米蛋白粉粉碎，过60目筛，得玉米蛋白微粉；
S2对步骤S1所得玉米蛋白微粉进行预处理，预处理的条件为：置于-18℃的环境中冷冻，冷冻时间为24min，得预处理后玉米蛋白；
S3向预处理后的玉米蛋白中加入质量浓度为0.12％的亚硫酸钠水溶液，亚硫酸钠水溶液的加入量为玉米蛋白微粉质量的3倍，浸泡1.5h，过滤，除去滤液，得处理后玉米蛋白；
S4向步骤S3所得处理后玉米蛋白中加水，水的加入量为处理后玉米蛋白质量的11倍，以150r/min的速度搅拌30min，得浆料；
S5向步骤S4所得浆料中加入多功能添加剂，所述多功能添加剂由聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠和L-岩藻糖按质量比12：7：3组成，多功能添加剂的添加量为浆料质量的0.12％，以200r/min的速度搅拌25min，得混合料；
S6调节步骤S5所得混合料的pH至9，升温至35℃，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶的量为混合料质量的4‰，酶解时间1.5h，升温至90℃进行酶灭活15min，冷却至25℃，得酶解液；
S7向步骤S6所得酶解液中加入活性炭，活性炭的加入量为酶解液质量的3％，以250r/min的速度搅拌55min，抽滤，得滤液，将滤液浓缩、冷冻干燥，得玉米蛋白肽。
所述玉米蛋白肽的制备方法与实施例3类似。
与实施例3的不同在于，未对玉米蛋白进行汽蒸处理。
对比例2、一种玉米蛋白肽的提取方法，包括以下步骤：
S1将玉米蛋白粉粉碎，过60目筛，得玉米蛋白微粉；
S2对步骤S1所得玉米蛋白微粉进行汽蒸处理，汽蒸处理的条件：汽蒸温度为35℃，真空度为0.05Mpa，汽蒸时间为26min，向汽蒸后的玉米蛋白中加入质量浓度为0.12％的亚硫酸钠水溶液，亚硫酸钠水溶液的加入量为玉米蛋白微粉质量的3倍，浸泡1.5h，过滤，除去滤液，得处理后玉米蛋白；
S3向步骤S2所得处理后玉米蛋白中加水，水的加入量为处理后玉米蛋白质量的11倍，以150r/min的速度搅拌30min，得浆料；
S4向步骤S3所得浆料中加入多功能添加剂，所述多功能添加剂由聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠和L-岩藻糖按质量比12：7：3组成，多功能添加剂的添加量为浆料质量的0.12％，以200r/min的速度搅拌25min，得混合料；
S5调节步骤S4所得混合料的pH至9，升温至35℃，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶的量为混合料质量的4‰，酶解时间1.5h，升温至90℃进行酶灭活15min，冷却至25℃，得酶解液；
S6向步骤S5所得酶解液中加入活性炭，活性炭的加入量为酶解液质量的3％，以250r/min的速度搅拌55min，抽滤，得滤液，将滤液浓缩、冷冻干燥，得玉米蛋白肽。
所述玉米蛋白肽的制备方法与实施例3类似。
与实施例3的不同在于，未对玉米蛋白进行预处理。
对比例3、一种玉米蛋白肽的提取方法，包括以下步骤：
S1将玉米蛋白粉粉碎，过60目筛，得玉米蛋白微粉；
S2对步骤S1所得玉米蛋白微粉进行预处理，预处理的条件为：置于-18℃的环境中冷冻，冷冻时间为24min，得预处理后玉米蛋白；
S3对步骤S2所得预处理后玉米蛋白进行汽蒸处理，汽蒸处理的条件：汽蒸温度为35℃，真空度为0.05Mpa，汽蒸时间为26min，向汽蒸后的玉米蛋白中加入质量浓度为0.12％的亚硫酸钠水溶液，亚硫酸钠水溶液的加入量为玉米蛋白微粉质量的3倍，浸泡1.5h，过滤，除去滤液，得处理后玉米蛋白；
S4向步骤S3所得处理后玉米蛋白中加水，水的加入量为处理后玉米蛋白质量的11倍，以150r/min的速度搅拌30min，得浆料；
S5向步骤S4所得浆料中加入多功能添加剂，所述多功能添加剂由聚乙烯吡咯烷酮和海藻酸钠按质量比12：7组成，多功能添加剂的添加量为浆料质量的0.12％，以200r/min的速度搅拌25min，得混合料；
S6调节步骤S5所得混合料的pH至9，升温至35℃，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶的量为混合料质量的4‰，酶解时间1.5h，升温至90℃进行酶灭活15min，冷却至25℃，得酶解液；
S7向步骤S6所得酶解液中加入活性炭，活性炭的加入量为酶解液质量的3％，以250r/min的速度搅拌55min，抽滤，得滤液，将滤液浓缩、冷冻干燥，得玉米蛋白肽。
所述玉米蛋白肽的制备方法与实施例3类似。
与实施例3的不同在于，所述多功能添加剂中未添加L-岩藻糖。
对比例4、一种玉米蛋白肽的提取方法，包括以下步骤：
S1将玉米蛋白粉粉碎，过60目筛，得玉米蛋白微粉；
S2对步骤S1所得玉米蛋白微粉进行预处理，预处理的条件为：置于-18℃的环境中冷冻，冷冻时间为24min，得预处理后玉米蛋白；
S3对步骤S2所得预处理后玉米蛋白进行汽蒸处理，汽蒸处理的条件：汽蒸温度为35℃，真空度为0.05Mpa，汽蒸时间为26min，向汽蒸后的玉米蛋白中加入质量浓度为0.12％的亚硫酸钠水溶液，亚硫酸钠水溶液的加入量为玉米蛋白微粉质量的3倍，浸泡1.5h，过滤，除去滤液，得处理后玉米蛋白；
S4向步骤S3所得处理后玉米蛋白中加水，水的加入量为处理后玉米蛋白质量的11倍，以150r/min的速度搅拌30min，得浆料；
S5调节步骤S4所得浆料的pH至9，升温至35℃，加入碱性蛋白酶，碱性蛋白酶的量为悬浮液质量的4‰，酶解时间1.5h，升温至90℃进行酶灭活15min，冷却至25℃，得酶解液；
S6向步骤S5所得酶解液中加入活性炭，活性炭的加入量为酶解液质量的3％，以250r/min的速度搅拌55min，抽滤，得滤液，将滤液浓缩、冷冻干燥，得玉米蛋白肽。
所述玉米蛋白肽的制备方法与实施例3类似。
与实施例3的不同在于，不包括加入多功能添加剂的步骤。
试验例一、蛋白质水解度的测定
1、试验材料：实施例3、对比例1-4制备的玉米蛋白肽。
2、试验方法：
采用pH-Stat滴定法测定蛋白质水解度。水解度DH＝VNaOH×NNaOH/(α×Mp×Htot)×100％，其中，VNaOH为滴定消耗的碱体积(mL)；NNaOH为滴定消耗的碱当量浓度(mol/L)；Mp为参加蛋白水解的蛋白总量(g)；Hto为每克蛋白中肽键的克当量数(9.2mmol/g)；α为氨基酸的平均解离度；α＝10pH-PK/(1+10pH-PK)；pK＝7.8+2400×(298-T)/298T；T＝273.15+t；t为反应环境温度(℃)；pH为反应起始pH值。
3、试验结果：
试验结果如表1所示。
表1：蛋白质水解度的测定结果
组别
实施例3
对比例1
对比例2
对比例3
对比例4
水解度(％)
45.3
37.8
35.2
38.1
31.9
由表1可以看出，采用本发明实施例3的玉米蛋白肽的提取方法的蛋白质水解度明显高于采用对比例1-4的玉米蛋白肽的提取方法的蛋白质水解度。由此可见，通过本发明提供的玉米蛋白肽的提取方法可以使玉米蛋白具有更高的水解度。
试验例二、抗氧化性的测定
1、试验材料：实施例3、对比例1-4制备的玉米蛋白肽。
2、试验方法：
用蒸馏水配制浓度为7mmol/L的2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐溶液(ABTS溶液)，将ABTS溶液和过硫酸钾溶液(终浓度为2.45mmol/L)按1∶1的体积比混合，得ABTS自由基储备液，在室温条件下避光静置12h后，用pH为7.4浓度为0.2mol/L磷酸盐缓冲液将ABTS自由基储备液稀释，使其在波长734nm处吸光度为0.7±0.02，形成ABTS工作液。用移液枪吸取180μL ABTS工作液至96孔板各孔中，然后每孔加入20μL样品溶液，振荡10s后，测定反应体系在波长734nm处的吸光度，记作As。每孔加200μL PBS溶液，测得吸光度为AB。每孔加180μL ABTS工作液和20μL PBS溶液，测得吸光度为AC。玉米蛋白肽对ABTS+·的清除率(％)＝(AC－As)/(AC－AB)×100。
3、试验结果：
试验结果如表2所示。
表2：抗氧化性的测定结果
组别
实施例3
对比例1
对比例2
对比例3
对比例4
ABTS<sup>+</sup>·的清除率(％)
77.4
66.2
63.4
68.7
59.6
由表2可以看出，采用本发明实施例3的玉米蛋白肽的提取方法制得的玉米蛋白肽对ABTS+·的清除率明显高于采用对比例1-4的玉米蛋白肽的提取方法制得的玉米蛋白肽对ABTS+·的清除率。由此可见，通过本发明提供的玉米蛋白肽的提取方法制备得到的玉米蛋白肽具有更为优异的抗氧化性。