麦麸资源分级分离高值利用的尝试研究

高怡然 孙媛 钟振声

摘要麦麸是小麦制面粉过程中的副产物，含有大量淀粉、膳食纤维及蛋白质，是一种宝贵的资源。以麦麸为原料，采用稀碱浸提蛋白，耐高温α淀粉酶液化淀粉，分离出的液化液经过糖化酶处理制备葡萄糖，固体部分经过超声波改性后成为膳食纤维，麦麸的主要成分基本得到了利用。设计工艺流程，对产物进行了表征。结果蛋白提取利用率为70.18%，淀粉提取利用率为91.05%，纤维提取利用率为94.69%。

关键词麦麸；酶；蛋白；葡萄糖；膳食纤维

中图分类号S509.9文献标识码A文章编号0517-6611（2014）01-00223-04

作者简介高怡然（1984- ），女，陕西西安人，硕士，从事精细化学品技术研究，Email：gaoyiran1984@163.com。

收稿日期20131127麦麸是小麦制粉的副产物，含有大量可利用的纤维，其中纤维素和半纤维素是优质的膳食纤维来源。对于麦麸的利用，国内外学者做了多方面的研究，包括麦麸提取膳食纤维、麦麸蛋白和阿魏酸等。

然而，麦麸中含有大量的淀粉，在有些研究当中淀粉被忽略了，资源没有得到充分利用。笔者尝试对麦麸中的淀粉加以利用，将其转化为葡萄糖，同时制备膳食纤维和回收蛋白。具体途径是麦麸先经过碱法浸提分离出蛋白质，然后用双酶法液化降解使淀粉大分子进入溶液状态，过滤分离液体和固体。液态物质经过糖化酶处理、活性炭脱色、离子交换除杂处理制成葡萄糖液，固态物质经过后续改性处理制成膳食纤维。

1材料与方法

1.1材料麦麸，陕西户县王寨淀粉厂。主要试剂：糖化酶，丹麦诺维信公司；耐高温α淀粉酶，广州裕立保生物科技有限公司；L303型糖用活性炭；酒石酸钾钠等化学品均为分析纯试剂。主要仪器：752P 紫外可见分光光度计，上海现科仪器有限公司；Tenser27 FTIR光谱仪，Bruker公司；S3700N 扫描电子显微镜，日本日立公司；1100 高效液相色谱仪，安捷伦科技有限公司。

1.2工艺路线设计及试验方法如需将麦麸中的蛋白质、膳食纤维和淀粉同时加以分离利用的时候，工艺路线的设计显得很重要。需要有合理的分离步骤，既要把各种成分以尽可能高的收率分离出来，又要考虑各种物资的生理特性不被破坏，而使用的步骤、方法和工具也要求相对简单，以便于工程实际应用。该研究设计的分离工艺路线如图1所示。

1.2.2双酶法制备液化液和膳食纤维。分离出的残渣加3倍重量的水，用稀盐酸调pH 5.5，按0.5%质量比加入耐高温α淀粉酶，加热到95～100 ℃，搅拌反应60～90 min。取样用碘试液检验，当颜色由蓝紫色转变为棕红色时结束。离心分离，分别收集液化液和固体残渣。固体残渣经过后处理得到膳食纤维。

1.2.3液化液的糖化。取“1.2.2”得到的液化液，调pH为5.0，按0.5%质量比加入糖化酶，于58 ℃下搅拌反应约30 h，直至取样检验DE值超过96为终点。用活性炭脱色，取样用HPLC测定葡萄糖相对含量。

1.3性能测试

1.3.1常规成分测定。水分、灰分、蛋白质、淀粉、纤维、脂肪含量照国标方法进行测定[1-6]。

1.3.2SDSPAGE电泳。采用12%分离胶、5%浓缩胶对回收的麦麸蛋白进行SDSPAGE电泳分析。浓缩胶恒流15 mA，分离胶恒流30 mA，电泳约6 h，冰水浴冷却电泳槽。考马斯亮蓝G250染色1 h，0.25 mol/L 氯化钾脱色2～3次，每次30 min。

1.3.3HPLC分析。流动相为乙腈-水（70∶30），柱温30 ℃，进样量10 μl，流速1.0 ml/min。

1.3.4膳食纤维特征性状测定。膳食纤维的持水力、持油力、膨胀性参考文献[7]测定。

1.3.5扫描电子显微镜分析。样品过100目筛，用双面胶黏在样品座上。把样品座置于离子溅射仪中，在样品表面蒸镀1层10～20 nm厚的铂金膜后，在不同放大倍数下进行电镜观察并拍摄照片。

1.3.6FTIR分析。取1～2 mg样品于玛瑙研钵中，加入100 mg干燥的溴化钾粉末，在红外灯下研磨，直至完全研细混匀，将研细后的粉末均匀装入压片模具中，抽气加压，保持3～5 min，制成透明片，迅速放入仪器中进行扫描作图，扫描次数32次，分辨率4 cm-1。

2结果与分析

2.1麦麸主要成分测定结果经试验测定，麦麸的主要成分见表1。测定结果表明，以干基计算，麦麸中可利用的淀粉为39.15%、纤维32.41%、蛋白质18.05%，三者合计可利用资源达到89.61%。2.39%的脂肪和2.07%的其他成分回收价值不大。5.93%的灰分指标比较高，需要留意在回收过程中增加特别后处理工序将其去除。

2.2蛋白质分离结果及表征按照设定的分离工艺路线，经过碱溶处理之后，麦麸中的蛋白质大部分溶入碱液，淀粉和纤维仍然以固体的形式存在，经过简单的过滤工序就可以将固液分离。碱溶后的浸出液经凯式定氮法测定后得知含蛋白质50.04%（以干基计算），试验结果见表2。麦麸干物质中有25.19%转化为粗蛋白质，以表1全成分分析数据为基数，该工艺蛋白提取率为70.18%，可以说麦麸中大部分蛋白已被回收利用。该试验证实，采用经典的碱溶酸沉工艺可以高效率地实现麦麸中蛋白质的回收。进一步对回收的粗蛋白进行表征评价，试验测得碱溶酸沉工艺后的粗蛋白中含蛋白质77.68%（以干基计算）。

2.4纤维分离利用结果及表征按照该研究设定的工艺路线，麦麸经过碱浸提蛋白和液化分离淀粉之后，纤维的物质形态得到比较好的保留，通过简单的过滤和后处理就能回收得到膳食纤维。试验结果见表5。麦麸干物质中有39.61%转化为纤维，其中主要为非水溶性纤维（IDF），以表1全成分分析数据为基数，该工艺采用简单的分离步骤后纤维的有效利用率高达94.69%，可以说麦麸中绝大部分纤维已被分离回收利用。

参考文献

[1] 中华人民共和国卫生部.GB/T 5009.3.食品中水分的测定[S].北京：中国标准出版社，2003.

[2] 中华人民共和国卫生部.GB/T 5009.4.食品中灰分的测定[S].北京：中国标准出版社，2003.

[3] 中华人民共和国卫生部.GB/T 5009.9.食品中淀粉的测定[S].北京：中国标准出版社，2008.

[4] 中华人民共和国卫生部.GB/T 5009.5.食品中蛋白质的测定[S].北京：中国标准出版社，2003.

[5] 中华人民共和国卫生部.GB/T 5009.88.食品中膳食纤维的测定[S].北京：中国标准出版社，2008.

[6] 中华人民共和国卫生部.GB/T 5009.6.食品中脂肪的测定[S].北京：中国标准出版社，2003.

[7] 黄晟，朱科学，钱海峰，等.超微及冷冻粉碎对麦麸膳食纤维理化性质的影响 [J].食品科学，2009，30（15）：40-44.

[8] 尤新.淀粉糖品生产与应用手册[M].北京：中国轻工业出版社，1999：94.

[9] WILSON R H，SMITH A C，KACURKOV M，et al.The mechanical properties and molecular dynamics of plant cell wall polysaccharides studied by Fouriertransform infrared spectroscopy [J].Plant Physiology，2000，124（3）：397-405.