小麦胚芽蛋白制备及应用.doc

小麦胚芽蛋白制备及应用2008年第11期粮食与油脂小麦胚芽蛋白制备及应用樊永华(河南永城职业学院,河南永城476600)摘要:小麦胚芽蛋白是一种完全蛋白,其氨基酸全面平衡,且易于被人体吸收,在营养学上具有重要意义.该文主要对小麦胚芽蛋白营养价值,制备及其应用进行综述.关键词:小麦胚芽蛋白;小麦胚芽;小麦PreparationandapplicationofwheatgermproteinFANYong-hua【YongchengVocationCollege.HenanYongcheng476600,China)Abstract:Wheatgermproteinhassignificanceinnutrition,becauseitiscompleteprotein,hascomprehensiveandbalanceaminoacid,easytoabsorbandSOon.Nutrition,preparationandapplicationofwheatgermproteinweresummarized.KeyWords:wheatgermprotein,wheatgerm;wheat中图分类号:TS210.9文献标识码:A文章编号:1008-9578(2008)1l-0011-03我国小麦胚芽资源量在280万吨以上,但由于多种因素制约,至今仍未能得到充分合理利用,大部分被当作麸皮处理.长期以来,虽小麦胚芽可被用作制备小麦胚芽油原料,但脱脂后小麦胚芽粕一直尚未能找到很好开发途径,造成优质植物蛋白资源巨大浪费.因此,近年深度开发利用脱脂小麦胚芽蛋白资源成为国内外食品,生化,营养等科研工作者研究热点.1小麦胚芽蛋白化学成分及营养价值小麦胚芽内蛋白质含量高达30%左右,其蛋白质组成:清蛋白占30.2%,仪,8三种球蛋白占18.9%,麦醇溶蛋白占14.0%,麦谷蛋白占0-3%0.37%,水不溶性蛋白占30.20/0【.非蛋白态氮含量为11.3%15.3%,以天冬酰胺,甜菜碱,胆碱,卵磷脂,尿囊素,精氨酸为主;核酸成分中核糖核酸RNA为3.5%4.2%,与酵母核糖核酸含量相同”.小麦胚芽蛋白质含量仅次于大豆(为大豆蛋白质含量83%),分别是主食大米,面粉4.9倍和3.2倍.与蛋白质含量较高动物食品相比,其含量分别为瘦牛肉,瘦猪肉及鸡蛋1.5倍,1.8倍和2.1倍.小麦胚芽蛋白是一种完全蛋白,含有人体必需8种氨基酸和2种半必需氨基酸,占总氨基酸34.74%.由表1可看出,小麦胚芽蛋白质中必需氨基酸相互比值与FAO/WHO推荐模式值及大豆,牛肉,鸡蛋氨基酸构成比例基本接近,明显优于大米,面粉蛋白质中必需氨基酸构成比例,有很好氨基酸平衡,在营养学上具有重要意义.此外,小麦胚芽蛋白还含有一种含硫抗氧化物一谷胱甘肽,谷胱甘肽在人体细胞氧化还原中起重要作收稿日期:20081013用,可避免体内过氧化物形成,具有保护大脑,促进婴幼儿生长发育等功能.表1小麦胚芽与几种食物蛋白必需氨基酸构成比例对照C6生物实验表明,小麦胚芽蛋白的蛋白质功效比值(PER),净蛋白质比值(NER),蛋白质真消化率(TD),生物价(BV),净蛋白质利用率(NPU)及相对净蛋白质比值(RNPR)相当于高定额动物蛋白生物价,其有效率与牛奶粉蛋白质有效率相当,相对营养价为80%,其营养价值还可与标准营养鱼粉相媲美.由此可见,小麦胚芽不仅蛋白质含量丰富,氨基酸全面平衡,且易于被人体吸收,是很好优质全价蛋白质营养源.小麦胚芽蛋白是一种天然优质食品蛋白质和氨基酸强化剂,可广泛用于蛋白或氨基酸强化食品.2小麦胚芽蛋白制备2.1碱溶酸沉淀法Hettlarachch3/加首先利用碱溶酸沉淀法从脱脂小麦胚芽提取小麦胚芽蛋白,朱科学”,周惠明121,葛毅强,栾广忠”也作类似分离制备研究,并对脱脂小麦胚芽蛋自理化和功能特性进行研究.碱法提取12粮食与油脂2008年第11期小麦胚芽蛋白工艺流程为”:小麦胚芽一干燥,粉碎,称重一装料密封一升温,升压至设定萃取条件一超临界CO流体萃取一减压分离一小麦胚芽毛油一离心除杂一小麦胚芽油小麦胚芽粕离心分离一一次碱(酶)提l提取液I一二次碱(酶)提一三次碱(酶)提调pH一干燥一小麦胚芽蛋白舒友琴等”用粉碎机粉碎脱脂后小麦胚芽,以固液比1:14,水解时间60min,温度29.C为定值,研究各因素(pH,固液比,水解时间和水解温度)对碱法提取小麦胚芽蛋白影响,并在单因素试验基础上进行正交试验,确定出一次碱提最佳条件:pH10,水解时间60min,温度45,固液比1:16,其中pH值对提取率影响较为显着.在最佳条件下进行一次碱提,经离心分离(4000r/min,15min)后即得到一次碱提液,一次提取率为59.34%.由于二次与三次碱提主要目的是将已溶出的剩余在残渣中蛋白质再”洗涤”出来,而不是从麦胚粉中再提取新的蛋白质,故二次碱提工艺条件为:pH9.5,水解30min,温度45,固液比1:6,经离心分离(4000r/min,15min)后即得二次碱提液,二次提取率为13.38%.三次碱提工艺条件为:pH9.5,温度29,固液比l:4,经离心分离(4000r/min,15min)后即得三次碱提液,三次提取率为6.25%.合并三次所得提取液,总提取率为78.97%.酸沉淀蛋白pH值4.2,提取率为78.97%,得率为66.16%.2.2酶法2.2.10【一淀粉酶法辛志宏等”对小麦胚芽采用超临界CO萃取脱脂,脱脂条件为:萃取压力35MPa,萃取温度35V,萃取时间150mm,常压分离.将脱脂后小麦胚芽(蛋白质含量34.23%)用粉碎机粉碎后过100目筛,称取50g小麦胚芽粉加入500ml蒸馏水,称5gNaC1用少量水溶解加入上述溶液中,调pH至9.0,磁力搅拌器搅拌30min,再5000r/min离心10min.取上清液,于水浴锅中保温至65,调pH至6_3(淀粉酶生产厂家推荐值).加入一定量仅一淀粉酶,水解3h,调pH至4.0,待大片白色沉淀完全后,二次离心10min,取沉淀,用蒸馏水溶解并调pH至7,脱盐.用一淀粉酶水解麦胚蛋白提取液中淀粉,制备高纯度小麦胚芽蛋白宜选用0.3%加酶量.酸沉淀麦胚蛋白,使麦胚蛋白含量和得率均较碱溶酸沉淀法明显提高,分别达94.5%和81.36%.2.2.2木瓜蛋白酶法梁丽琴等n分别用酶法和碱法对脱脂小麦胚芽蛋白分离制备进行对比研究.结果表明,木瓜蛋白酶法制备脱脂麦胚蛋白最佳工艺条件:pH5,时间60rain,温度60,加酶量3000U/g,提取率可达97.98%,酸沉条件:pH4.2,得率为78.15%.碱法制备脱脂麦胚蛋白最佳工艺条件:pH10,时间60rain,温度45,固液比1:16,提取率为78.97%,酸沉条件:pH4.2,得率为66.16.两种方法相比,碱法提取蛋白实验方法简单易行,具有实用性,宜工业化生产,但碱法水解提取率较低,得到蛋白质色泽较差,在制备过程中易发生变性.酶法水解生产蛋白条件温和,提取率较高,部分蛋白质分解成多种氨基酸和许多小肽段,口感较好,因而可用以研制植物蛋白饮料,作为消化系统功能不健全特定人群(老年人,婴儿等)膳食蛋白来源,且木瓜蛋白酶价格便宜,也适于工业化生产;但其缺点是酶法水解后蛋白质不易沉淀析出,因而得率相对较低.故在生产中应根据实际需要选择不同方法,以满足不同加工需求.2.3超声波法超声波技术是一项边缘,交叉学科技术,应用超声波技术强化提取过程,可有效提高提取率,缩短提取时间,节约成本.超声波能将材料中蛋白质粉碎,液化,降低提取温度,减少蛋白质变性沉淀,得到优质蛋白质.目前提取小麦胚芽蛋白多采用碱溶酸沉法,酶解法或碱溶酸与酶解复合方法.超声波是一种新型物理提取方法,安全可靠,对营养价值影响较小;因此,在天然产物提取方面利用已越来越得到重视.袁道强等”采用超声波法提取小麦胚芽蛋白方法,其工艺流程为:小麦胚芽稳定化处理一脱脂一秤重一粉碎一加蒸馏水一超声波处理一离心一上清液蛋白质含量测定.通过单因素和正交实验,得出最适提取条件:料水比1:25,pH9.0,超声处理时间20min,功率200W,此条件下小麦胚芽蛋白提取率达98.68%.与普通碱溶酸沉法相比,提取率提高29.66%.2.4反胶团萃取反胶团萃取方法是一种新的生化分离技术,具有成本低,选择性高,操作方便,放大容易,萃取剂(反胶团相)可循环利用,蛋白质不易变性等优点,特别适于蛋白质分离.反胶团萃取蛋白质原理是蛋白质进入反胶团溶液是一协同过程,在有机溶剂相和水相两宏观相界面间表面活性剂层,同邻近蛋白质分子发生静电吸引而变形,接着两界面形成含有蛋白质反胶团,然后扩散到有机相中,从而实现蛋白质萃取.改变水相条件(如pH值,离子种类或离子强度),又可使蛋白质从有机相中返回到水相中,实现反萃取过程.利用反胶团萃取法可从植物中同时提取油和蛋白质.Leser等”使用烃类为溶剂的反胶团溶液作为提取剂,油被直接萃入到有机相,蛋白质却溶入反胶团”水池”内.先用水溶液反萃取得到蛋白质,再用冷却反胶团溶液使表面活性剂沉淀分离,最后用蒸馏法将油与烃类分离.实验结果表明,该法相当优越,能将影响蛋白质可作为食品的绿原酸分离.作为上世纪80年代出现反胶团萃取蛋白质技术,2008年第11期粮食与油脂l3随着研究不断深入,可以相信,该分离方法能应用于小麦胚芽油和小麦胚芽蛋白分离,并较之其它分离方法具有更大优越性和经济合理性.3小麦胚芽蛋白应用3.1小麦胚芽蛋白饮料小麦胚芽蛋白饮料工艺流程为:小麦胚芽一浸泡一分离浸泡液一磨浆一浆渣分离一酶解一灭酶一调配一均质一灌装封口一灭茵一冷却一检验一成品Il蔗糖,奶粉维生素A等操作要点:(1)浸泡:由于小麦胚芽所含麦黄素使其呈黄绿色,必须先浸去色素等物质,才能得到乳白色风味良好小麦胚芽蛋白饮料.(2)磨浆:影响磨浆主要因素包括磨浆细度,料液比,磨浆温度等.(3)酶解:小麦胚芽经磨浆后得麦胚浆,为了进一步提高产品稳定和可消化性,可在小麦胚芽浆中加入蛋白酶和高蜂氏淀粉酶.(4)调配:在所得麦胚汁中加入蔗糖,奶粉,卵磷脂及维生素C,钙,铁等营养强化剂;一方面是为改善产品口感和风味,另一方面也使其营养更均衡并强化一定保健功效.(5)均质:将调配均匀并精滤后小麦胚芽汁升温至65左右,然后泵入高压均质机进行均质处理,均质分双级均质.(6)灌装封口与杀菌:将均质后小麦胚芽蛋白饮料加热至9O并趁热灌装入清洗消毒过玻璃瓶中经排气后及时封盖,然后送入杀菌锅进行高温高压杀菌;杀菌完成后要及时进行冷却,采用三段冷却法冷却,最后检验合格后即得成品.3.2小麦胚芽高蛋白粉我国已成功从小麦胚芽中分离出蛋白粉,含蛋自质70%75.2%.生产方法:将胚芽经淘洗,加入水打浆粒度达80目/2.54cm,加氢氧化钠调整pH9.010.0;常温下搅拌抽提1.542h;过滤除渣,将滤液中和到中性(用HCI),真空浓缩到约20%左右;再喷雾干燥,包装.该法制得小麦胚芽蛋白粉质量好,纯度高,蛋白质不易变性,有小麦特有麦清香味,烘焙效果好,可用于饼干等食品.3.3功能性脱脂小麦胚芽蛋白脱脂后小麦胚芽粕经灭酶,粉碎所得脱脂麦胚粉因含有丰富优质蛋白质而被称为脱脂麦胚蛋白粉,脱脂麦胚蛋白粉含有多种营养素,是一种很难得食品资源,可作为一种功解性配料用于食品工业.Stile等和Claver等先后采用不同蛋白酶对小麦胚芽蛋白进行酶水解改性以提高其功能性质.Sale等采用胃蛋白酶和胰蛋白酶对小麦胚芽分离蛋白进行改性.胃蛋白酶和胰蛋白酶都能提高小麦胚芽分离蛋白表面疏水性,但随酶解时间延长,其表面疏水性又呈下降趋势;且胰蛋A酶能使小麦胚芽分离蛋白乳化活性增强.Claver等采用碱性蛋白酶,复合蛋白酶,风味蛋白酶,木瓜蛋白酶和中性蛋白酶对小麦胚芽蛋白进行改性,研究结果表明,碱性蛋白酶能极大提高小麦胚芽蛋白溶解度,碱性蛋白酶改性后产物具有优良溶解性,起泡性,乳化性和持水性,在食品工业具有良好应用前景.我国许多研究人员也先后采用蛋白酶改性方法对脱脂小麦胚芽蛋A进行改性研究,实验结果表明,采用蛋白酶改性不仅能提高得率,且能很大程度改善蛋A功能性质,为脱脂小麦胚芽分离蛋白在食品工业广泛应用提供理论依据和有效实践.参考文献1程列鑫,劳民帝.提取与利用小麦胚芽的试验研究J.粮食科技与经济,200l,(2):42.(2】JurkovicN,ColicI.EffectofthermalprocessingonthenutritivevalueofwheatgermproteinJ.Nahnmg,1993,37(6):538543.3VaniB,ZayasJF.WheatgermproteinfloursolubilityandwaterretentionJ.FoodSci.,1995,60(4):845847.4莫航佳.麦胚的生产与利用J.西部粮油科技,1998,23(4):l72O.5AmadoR,ArrigoniE.NutritiveandfunctionalpropertiesofwheatGermJ.InternationalFoodIngredients,1992,(4):3O一34.(6朱科学,郭晓娜,周慧明.富含多种功能性成分的小麦胚芽J.西部粮油科技,2003,(1):41.7桑乃华_/J,麦胚芽的营养价值及开发利用J.粮食与油脂,1992,(1):17.8】翟爱华.麦胚成分及其营养价值和功能性J.食品研究与开发,2004,25(2):6-7,9李书国,董振军,李雪梅面粉加工副产物综合深加工技术的研究J.粮食科技与经济,2005,(6):43-44.10HettiarachchyNS,GriffinVK,GnanasambandamR.PreparationandfunctionalofaproteinisolatefromdefattedwheatgermJ.CerealChemistry,1996,73(3):364-367.11】朱科学,纪莹,周惠明.小麦胚芽水溶性蛋白提取工艺优化J.粮食与油脂,2004,(5):23-26.订2】周惠明,钱海峰,朱科学.小麦胚水溶性提取物中蛋白质的化学特性分析J.无锡轻工大学学报,2003,22(5);3033.13】葛毅强,孙爱东,倪元颖.脱脂麦胚蛋白的制取和理化及其功能特性的研究J.中国粮油学报,2002,17(4):2O一24.14葛毅强,郑如力,蔡同一.脱脂麦胚蛋白功能特性的研究J.中国油脂,2000,25(4):53-56.15栾广忠,庄巍,吴耘红.小麦胚芽分离蛋白(wGPI)的制备J.齐齐哈尔