不同提取方法對玉米胚芽蛋白功能特性的影響

龍嬌妍，李少華，李長濱，黨美珠

（1.河南牧業經濟學院，河南鄭州　450011；2.河南職業技術學院烹飪食品系，河南鄭州　450046）

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不同提取方法對玉米胚芽蛋白功能特性的影響

龍嬌妍1，李少華2，李長濱1，黨美珠1

（1.河南牧業經濟學院，河南鄭州450011；2.河南職業技術學院烹飪食品系，河南鄭州450046）

摘要：通過綜述玉米胚芽蛋白的營養價值、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），簡要分析了玉米胚芽蛋白的功能特性及其影響因素，為進一步綜合利用玉米胚芽蛋白提供理論參考。

關鍵詞：玉米胚芽蛋白；提??；功能特性

我國玉米的生產總量位列全世界第2，因其廣泛的用途、豐富的產出和可再生資源的優勢而受到人們關注。玉米除少量食用外，大部分用作玉米淀粉生產原料、飼料原料及酒精原料[1]，對分離出的玉米胚芽利用率較低，造成了資源的極大浪費。而玉米胚芽作為玉米淀粉濕法加工的副產物，營養價值高于胚乳，粗脂肪含量占整個胚芽質量的35％～56％[2]，是一種豐富的油料資源。玉米胚芽中的蛋白質更是一種優質的蛋白資源，生物價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主要是白蛋白和球蛋白，具備良好的功能性質，是一種重要的優質蛋白質來源[4]。國內對玉米胚芽的研究側重于胚芽油的制取方面，對玉米胚芽蛋白的研究報道較少，尤其對蛋白功能特性的研究報道更為少見。在歐美發達國家，純度高達92％～95％的優質玉米胚芽分離蛋白已經實現工業化生產，其產品能顯著改善產品組織結構及口感，提高產品得率，延長保質期[5]，廣泛應用于乳制品、焙烤食品、冰激凌、早餐方便食品、健康營養食品、飲料、人造肉及乳化肉制品當中。

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增強產品彈性，改善組織狀態和口感，而據報道玉米胚芽蛋白與大豆蛋白結構類似[6]，乳化、發泡、凝膠等功能特性也很接近，因此具有良好的開發應用前景。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定性，可添加于食品中改善食品性質、提高營養價值。Hung等人[8]發現玉米胚芽蛋白的吸油性與脫脂乳粉和大豆濃縮蛋白相近，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定性和發泡性，發現玉米胚芽蛋白粉發泡能力最大，泡沫穩定性在30 min內最好。

2玉米胚芽蛋白提取方法

2.1堿溶酸沉法

堿法具有簡單易行、提取率高、成本低、適合工業化生產的優點，被認為是一種經典、有效的提取蛋白方法，但是得到的蛋白質色澤較差，提取過程中部分蛋白理化及營養特性會發生改變。

宋春麗等人[10]用堿溶酸沉法提取玉米胚芽分離蛋白，對持水性和吸油性與大豆分離蛋白進行對比發現pH值為6～10時，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，對香腸的質構特性影響很大，咀嚼度增加了41.5％，黏著性下降了30.8％。

任秀艷等人[11]通過單因素試驗和正交試驗優化法，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℃，提取時間4 h。另外，對產品的蛋白特性進行了探討，結果發現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]在傳統的堿溶酸沉法基礎上進行了改良，按照以下工藝進行提?。河衩着哐俊鬯?、過篩→加入蒸餾水調至pH值9.3，磁力攪拌2.5 h→過濾、離心去除胚芽渣→取濾液、調至pH值4.5→離心→冷凍干燥玉米胚芽蛋白→脫脂，并對玉米胚芽蛋白的膠凝特性與大豆分離蛋白、蛋清蛋白進行了比較研究。結果表明，相同處理條件下，蛋清蛋白的凝膠彈性最好，玉米胚芽蛋白凝膠彈性優于大豆分離蛋白，且隨著蛋白質量濃度增高而增強，較高的升溫和降溫速率會弱化其凝膠彈性，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，此法能在室溫下進行，大大縮短時間，且能增加胚芽蛋白的提取率，但是未對提取的玉米胚芽蛋白功能特性做進一步研究。

2.2酶法

玉米胚芽蛋白采用酶法生產后部分蛋白質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]和作為消化系統功能不健全特定人群（老年人、嬰幼兒等）的膳食蛋白來源等[15]，且提取條件溫和；但該法技術性強、成本相對較高，水解后蛋白質不易沉淀析出，提取率較低，目前尚處于試驗研究階段。

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合的方式提取玉米胚芽蛋白，通過單因素試驗和二次回歸旋轉正交試驗得到最優工藝為α-淀粉酶添加量0.3％，提取溫度63℃，酶解時間2 h，pH值4.0；在此條件下，提取率為61.86％。在酸性條件下對提取的玉米胚芽蛋白分析測定，發現蛋白中含有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，通過單因素試驗和正交試驗獲得最佳提取工藝，使玉米胚芽蛋白提取率（83.7％± 1.2％）有了較大程度的提高。然后又對酶法提取的蛋白功能性質采取了進一步研究，與傳統堿法提取的玉米胚芽蛋白相比，兩者在功能性質上有很大的變化：酶法提取的蛋白在溶解性、乳化性以及乳化穩定性方面都有較大提高，且溶解性在各種pH值范圍內都能達到80％以上，受pH值影響較小，但起泡性及起泡穩定性有一定程度的下降。為了進一步增強玉米胚芽蛋白的功能性質，拓寬其在食品中的應用范圍，用轉谷氨酰胺酶（TGase酶）對玉米胚芽蛋白進行改性，通過對凝膠強度的測定獲得了最佳改性工藝條件：底物濃度10％，酶作用時間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，而忽視了對提取后玉米胚芽蛋白功能特性的研究，使生產企業不能很好地掌握其加工特性，進而影響了它在食品領域的應用。

2.3反膠束萃取法

在20世紀80年代初期，Gitler和Montal最早提出將反膠束技術用于蛋白質萃取分離這一設想。作為新型的分離技術，反膠束技術萃取條件溫和、萃取效率高、萃取成本低，不會引起蛋白質和酶變性，具有高選擇性，現已成為生物工程研究領域的熱門技術；并且溶劑能重復利用，可以實現大規模操作，具有廣闊的工業開發應用前景。

徐慧用AOT /異辛烷反膠束法萃取玉米胚芽蛋白，通過單因素試驗和響應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，萃取時間53 min，萃取率為64.57％。同時對玉米胚芽分離蛋白的功能性質進行了研究，結果得出玉米胚芽分離蛋白的吸油性、乳化性和乳化穩定性優于大豆分離蛋白，凝膠形成性略差。當pH值為4時，其溶解度最低。在考察范圍內，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，其黏度在等電點附近和堿性范圍較好；其持水性在NaCl濃度為0.15 mol/L時較好；在蛋白濃度較低、蔗糖濃度較高時，玉米胚芽分離蛋白表現出良好的起泡性和泡沫穩定性，且其起泡性要優于大豆分離蛋白。

任婷婷等人采用反膠束法萃取玉米胚芽蛋白，對產品的凝膠性、吸水性、吸油性、起泡性、乳化性和乳化穩定性與大米蛋白進行對比。結果顯示，玉米胚芽蛋白的吸油性2.9 mL/g，乳化性54.5％，乳化穩定性86.5％，泡沫穩定性58.3％，均要優于大米蛋白；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％；后萃最佳技術條件為KCl濃度0.5 mol/L，萃取pH值10.5，萃取時間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養效價高，其吸油性、乳化性和乳化穩定性相對優異，有著較好的加工功能特性，在食品加工業中具有良好的應用潛力。

3　結語

玉米胚芽蛋白氨基酸組成均衡、營養價值高，具有良好的功能特性，是一種優良的功能性食品原料，并且其水解制備的肽類還有多種保健功能，深受廣大消費者和生產制造廠商的喜愛，具有廣闊前景和巨大的經濟效益。

目前，對玉米胚芽蛋白提取方式的研究，其工藝技術都存在一些不足之處，難以進行工業化生產，且多強調蛋白提取率，而忽視了對蛋白功能特性的研究，進而影響了它在食品加工領域的應用。如何進一步改進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上優化其功能特性，是今后研究的重點領域。

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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

作者簡介：龍嬌妍（1986—），女，碩士，助教，研究方向為食品科學與工程。

收稿日期：2016- 01- 14

文章編號：1671- 9646（2016）03a- 0070- 03

中圖分類號：TS201.2

文獻標志碼：A

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