不同提取方法对玉米胚芽蛋白功能特性的影响

龙娇妍，李少华，李长滨，党美珠

（1.河南牧业经济学院，河南郑州　450011；2.河南职业技术学院烹饪食品系，河南郑州　450046）



不同提取方法对玉米胚芽蛋白功能特性的影响

龙娇妍1，李少华2，李长滨1，党美珠1

（1.河南牧业经济学院，河南郑州450011；2.河南职业技术学院烹饪食品系，河南郑州450046）

摘要：通过综述玉米胚芽蛋白的营养价值、功能特性和3种不同的提取方法（碱溶酸沉法、酶法、反胶束萃取法），简要分析了玉米胚芽蛋白的功能特性及其影响因素，为进一步综合利用玉米胚芽蛋白提供理论参考。

关键词：玉米胚芽蛋白；提取；功能特性

我国玉米的生产总量位列全世界第2，因其广泛的用途、丰富的产出和可再生资源的优势而受到人们关注。玉米除少量食用外，大部分用作玉米淀粉生产原料、饲料原料及酒精原料[1]，对分离出的玉米胚芽利用率较低，造成了资源的极大浪费。而玉米胚芽作为玉米淀粉湿法加工的副产物，营养价值高于胚乳，粗脂肪含量占整个胚芽质量的35％～56％[2]，是一种丰富的油料资源。玉米胚芽中的蛋白质更是一种优质的蛋白资源，生物价PER值与WHO/FAO推荐值相近，高于大米和精制面粉[3]。

1玉米胚芽蛋白功能特性

玉米胚芽中的蛋白质主要是白蛋白和球蛋白，具备良好的功能性质，是一种重要的优质蛋白质来源[4]。国内对玉米胚芽的研究侧重于胚芽油的制取方面，对玉米胚芽蛋白的研究报道较少，尤其对蛋白功能特性的研究报道更为少见。在欧美发达国家，纯度高达92％～95％的优质玉米胚芽分离蛋白已经实现工业化生产，其产品能显著改善产品组织结构及口感，提高产品得率，延长保质期[5]，广泛应用于乳制品、焙烤食品、冰激凌、早餐方便食品、健康营养食品、饮料、人造肉及乳化肉制品当中。

在香肠、火腿肠等肉制品加工中，常利用大豆蛋白的胶凝性来增强产品弹性，改善组织状态和口感，而据报道玉米胚芽蛋白与大豆蛋白结构类似[6]，乳化、发泡、凝胶等功能特性也很接近，因此具有良好的开发应用前景。Zayas等人[7]研究证明，玉米胚芽蛋白具有良好的乳化能力和乳化稳定性，可添加于食品中改善食品性质、提高营养价值。Hung等人[8]发现玉米胚芽蛋白的吸油性与脱脂乳粉和大豆浓缩蛋白相近，与乳清浓缩蛋白和酪蛋白钠盐相比要低。Bolnedi Vani等人[9]通过比较大豆粉、脱脂乳粉、小麦胚芽蛋白粉、玉米胚芽蛋白粉的泡沫稳定性和发泡性，发现玉米胚芽蛋白粉发泡能力最大，泡沫稳定性在30 min内最好。

2玉米胚芽蛋白提取方法

2.1碱溶酸沉法

碱法具有简单易行、提取率高、成本低、适合工业化生产的优点，被认为是一种经典、有效的提取蛋白方法，但是得到的蛋白质色泽较差，提取过程中部分蛋白理化及营养特性会发生改变。

宋春丽等人[10]用碱溶酸沉法提取玉米胚芽分离蛋白，对持水性和吸油性与大豆分离蛋白进行对比发现pH值为6～10时，玉米胚芽分离蛋白的持水性明显增高（3.8～6.4 g/g·蛋白），高于大豆分离蛋白；吸油性随温度变化较小（0.73～0.82 g/g·蛋白），低于大豆分离蛋白。且在香肠中添加5％的玉米胚芽蛋白，对香肠的质构特性影响很大，咀嚼度增加了41.5％，黏着性下降了30.8％。

任秀艳等人[11]通过单因素试验和正交试验优化法，得出玉米胚芽蛋白提取率的最佳工艺条件为液料比1∶12，pH值9.5，提取温度50℃，提取时间4 h。另外，对产品的蛋白特性进行了探讨，结果发现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；并且富含人体所必需的8种氨基酸，其中谷氨酸（6 765.03 mg/100 g）和精氨酸（4 265.81 mg/100 g）含量较高。

石丹等人[12]在传统的碱溶酸沉法基础上进行了改良，按照以下工艺进行提取：玉米胚芽→粉碎、过筛→加入蒸馏水调至pH值9.3，磁力搅拌2.5 h→过滤、离心去除胚芽渣→取滤液、调至pH值4.5→离心→冷冻干燥玉米胚芽蛋白→脱脂，并对玉米胚芽蛋白的胶凝特性与大豆分离蛋白、蛋清蛋白进行了比较研究。结果表明，相同处理条件下，蛋清蛋白的凝胶弹性最好，玉米胚芽蛋白凝胶弹性优于大豆分离蛋白，且随着蛋白质量浓度增高而增强，较高的升温和降温速率会弱化其凝胶弹性，但玉米胚芽蛋白凝胶形成性和韧性较大豆蛋白差。

薛颖等人[13]利用超声波辅助碱法提取玉米胚芽蛋白，与单纯碱法相比，此法能在室温下进行，大大缩短时间，且能增加胚芽蛋白的提取率，但是未对提取的玉米胚芽蛋白功能特性做进一步研究。

2.2酶法

玉米胚芽蛋白采用酶法生产后部分蛋白质变成氨基酸和小肽成分，口感较好，更有利于人体吸收，可用于植物蛋白饮料的研制[14]和作为消化系统功能不健全特定人群（老年人、婴幼儿等）的膳食蛋白来源等[15]，且提取条件温和；但该法技术性强、成本相对较高，水解后蛋白质不易沉淀析出，提取率较低，目前尚处于试验研究阶段。

王霞等人[16]以脱脂玉米胚芽粉为原料，利用酶法和碱溶酸沉法相结合的方式提取玉米胚芽蛋白，通过单因素试验和二次回归旋转正交试验得到最优工艺为α-淀粉酶添加量0.3％，提取温度63℃，酶解时间2 h，pH值4.0；在此条件下，提取率为61.86％。在酸性条件下对提取的玉米胚芽蛋白分析测定，发现蛋白中含有7种人体必需氨基酸，即苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸。

陈丽安[17]采用纤维素酶和碱性蛋白酶两步酶法提取玉米胚芽蛋白，通过单因素试验和正交试验获得最佳提取工艺，使玉米胚芽蛋白提取率（83.7％± 1.2％）有了较大程度的提高。然后又对酶法提取的蛋白功能性质采取了进一步研究，与传统碱法提取的玉米胚芽蛋白相比，两者在功能性质上有很大的变化：酶法提取的蛋白在溶解性、乳化性以及乳化稳定性方面都有较大提高，且溶解性在各种pH值范围内都能达到80％以上，受pH值影响较小，但起泡性及起泡稳定性有一定程度的下降。为了进一步增强玉米胚芽蛋白的功能性质，拓宽其在食品中的应用范围，用转谷氨酰胺酶（TGase酶）对玉米胚芽蛋白进行改性，通过对凝胶强度的测定获得了最佳改性工艺条件：底物浓度10％，酶作用时间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，多把提取率作为工艺研究的最终指标，而忽视了对提取后玉米胚芽蛋白功能特性的研究，使生产企业不能很好地掌握其加工特性，进而影响了它在食品领域的应用。

2.3反胶束萃取法

在20世纪80年代初期，Gitler和Montal最早提出将反胶束技术用于蛋白质萃取分离这一设想。作为新型的分离技术，反胶束技术萃取条件温和、萃取效率高、萃取成本低，不会引起蛋白质和酶变性，具有高选择性，现已成为生物工程研究领域的热门技术；并且溶剂能重复利用，可以实现大规模操作，具有广阔的工业开发应用前景。

徐慧用AOT /异辛烷反胶束法萃取玉米胚芽蛋白，通过单因素试验和响应面分析得出最佳前萃取工艺为AOT浓度2.19 g/50 mL异辛烷，萃取pH值7.17，萃取温度38℃，萃取率为58.36％；最佳后萃取条件为萃取KCl浓度1.14 mol/L，萃取pH值10.14，萃取时间53 min，萃取率为64.57％。同时对玉米胚芽分离蛋白的功能性质进行了研究，结果得出玉米胚芽分离蛋白的吸油性、乳化性和乳化稳定性优于大豆分离蛋白，凝胶形成性略差。当pH值为4时，其溶解度最低。在考察范围内，随着温度的升高和NaCl浓度的增加，其溶解度增大；温度30～50℃时，其黏度在等电点附近和碱性范围较好；其持水性在NaCl浓度为0.15 mol/L时较好；在蛋白浓度较低、蔗糖浓度较高时，玉米胚芽分离蛋白表现出良好的起泡性和泡沫稳定性，且其起泡性要优于大豆分离蛋白。

任婷婷等人采用反胶束法萃取玉米胚芽蛋白，对产品的凝胶性、吸水性、吸油性、起泡性、乳化性和乳化稳定性与大米蛋白进行对比。结果显示，玉米胚芽蛋白的吸油性2.9 mL/g，乳化性54.5％，乳化稳定性86.5％，泡沫稳定性58.3％，均要优于大米蛋白；但吸水性和起泡性相比大米蛋白较差。此萃取法获得的最佳前萃取技术条件为纤维素酶加酶量4 000 IU/g，AOT浓度3 g/50 mL异辛烷，萃取pH值6，KCl浓度0.1 mol/L，萃取率为44.21％；后萃最佳技术条件为KCl浓度0.5 mol/L，萃取pH值10.5，萃取时间40 min，萃取率为80.08％。

综上所述，反胶束萃取得到的玉米胚芽蛋白营养效价高，其吸油性、乳化性和乳化稳定性相对优异，有着较好的加工功能特性，在食品加工业中具有良好的应用潜力。

3　结语

玉米胚芽蛋白氨基酸组成均衡、营养价值高，具有良好的功能特性，是一种优良的功能性食品原料，并且其水解制备的肽类还有多种保健功能，深受广大消费者和生产制造厂商的喜爱，具有广阔前景和巨大的经济效益。

目前，对玉米胚芽蛋白提取方式的研究，其工艺技术都存在一些不足之处，难以进行工业化生产，且多强调蛋白提取率，而忽视了对蛋白功能特性的研究，进而影响了它在食品加工领域的应用。如何进一步改进玉米胚芽蛋白的提取工艺，在避免玉米胚芽蛋白变性的基础上优化其功能特性，是今后研究的重点领域。

参考文献：

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[3]张鸣镝，王章存.响应面分析法优化玉米胚芽蛋白的提取工艺研究[J] .农产品加工（学刊），2008（7）：175-177.

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[17]陈丽安.玉米胚芽蛋白的酶法提取及酶法改性研究[D] .吉林：吉林大学，2014.

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

作者简介：龙娇妍（1986—），女，硕士，助教，研究方向为食品科学与工程。

收稿日期：2016- 01- 14

文章编号：1671- 9646（2016）03a- 0070- 03

中图分类号：TS201.2

文献标志码：A

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