提取條件對(duì)玉米黃粉中淀粉含量影響的研究

徐艷艷，任紅濤，李夢(mèng)琴，王 躍，周洪祿

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450002）

提取條件對(duì)玉米黃粉中淀粉含量影響的研究

徐艷艷，任紅濤，李夢(mèng)琴*，王 躍，周洪祿

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450002）

采用分光光度法測(cè)定玉米黃粉中的淀粉含量，研究了α-淀粉酶用量、pH、水浴時(shí)間、水浴溫度等提取條件對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了玉米黃粉中淀粉測(cè)定最佳工藝條件為pH7.5、α-淀粉酶用量為20mg/g、水浴溫度50℃、水浴時(shí)間50min。

淀粉含量，分光光度法，提取條件

玉米黃粉（corn gluten meal，CGM）是濕磨工藝生產(chǎn)玉米淀粉的主要副產(chǎn)品，含有約50%～60%的蛋白質(zhì)、20%的淀粉、13%的纖維，少量的黃色素和風(fēng)味物質(zhì)等[1-4]。玉米醇溶蛋白在醫(yī)藥、食品工業(yè)中是極具開(kāi)發(fā)潛力的包裝材料和藥物輔料[5]。近年來(lái)，隨著對(duì)醇溶蛋白的研究深入，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，因此，提高醇溶蛋白的提取率和純度，是實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。但是由于玉米黃粉中較高的淀粉含量，尤其其中的抗性淀粉，在消化道內(nèi)不易被淀粉酶水解；吸收水分后黏滯性增大等特性，影響營(yíng)養(yǎng)成分的消化吸收[6]；同時(shí)玉米淀粉黏度較大，在提取醇溶蛋白時(shí)，大大增加了醇溶蛋白提取的難度，影響玉米醇溶蛋白的提取率、純度及應(yīng)用，因此控制最終醇溶蛋白中的淀粉含量是玉米醇溶蛋白提取技術(shù)的關(guān)鍵。已有研究表明，采用α-淀粉酶降解黃粉中的淀粉，在酶解過(guò)程中沒(méi)有新的官能團(tuán)產(chǎn)生，也沒(méi)有引入其它元素[7]，因此本研究采取α-淀粉酶降解淀粉，利用分光光度法測(cè)定玉米黃粉中的淀粉含量，優(yōu)化玉米黃粉中淀粉含量的最佳工藝參數(shù)，以確保后期提取玉米醇溶蛋白時(shí)淀粉含量較低。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

玉米黃粉 河南周口蓮花味精廠提供；可溶性淀粉 北京雙旋微生物培養(yǎng)基制品廠；α-淀粉酶（3700u/g） 北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；1.3‰I2-KI溶液；0.5mg/mL淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液；碘和碘化鉀、蒸餾水、所用試劑 均為分析純。

T6紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限公司；膠體磨 河北防爆電機(jī)廠；101-2AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司；TDL-5-A型離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的制備 玉米黃粉經(jīng)粉碎后過(guò)80目篩，稱(chēng)取20g按料液比為1∶5進(jìn)行均質(zhì)處理，攪拌10min，水浴酶解、滅酶，待冷卻至室溫后離心（15min、5000r/min），棄去上清液、水洗沉淀3次。將沉淀在50℃下烘干，12h后粉碎，過(guò)80目篩得樣品。

1.2.2 最大吸收波長(zhǎng)的測(cè)定[8]取0.5mg/mL淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入I2-KI溶液顯色后，以空白為參比，測(cè)定波長(zhǎng)580～620nm的吸光度。再以吸光度為縱坐標(biāo)，吸收波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，繪制吸收曲線(xiàn)，由此測(cè)得其最大吸收波長(zhǎng)為600nm。

1.2.3 玉米黃粉中淀粉的測(cè)定 準(zhǔn)確稱(chēng)取1.0000g樣品，放入50mL燒杯中，加20mL蒸餾水邊攪拌邊加熱至沸10min，冷卻后過(guò)濾。用5mL蒸餾水洗滌濾渣3次，棄去濾渣，將濾液轉(zhuǎn)入50mL燒杯中，用少量蒸餾水洗滌殘留濾液，一并倒入50mL燒杯中，然后加熱至沸10min，冷卻至室溫后轉(zhuǎn)入50mL容量瓶中，定容、搖勻，得淀粉樣品液。

取10mL上述淀粉樣品液，加入0.5mL I2-KI溶液，以空白為參比，于600nm處測(cè)定樣品液的吸光度，記錄下吸光度的值。每次實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次，取其平均值作為該樣品吸光度的值，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算出淀粉濃度，從而確定淀粉含量。

1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制 準(zhǔn)確吸取0.5mg/mL淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液0、2、4、6、8、10、12、14mL，分別置于25mL容量瓶中，用蒸餾水定容，搖勻。各取10mL，按上述方法測(cè)定各淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。以吸光度對(duì)淀粉濃度作圖得標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，如圖1所示。

圖1 可溶性淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)Fig.1 The soluble starch standard curve

其線(xiàn)性回歸方程為：Y=6.9586X+0.0122，R2=0.9998。式中：Y-吸光度；X-淀粉濃度（mg/mL）；測(cè)定線(xiàn)性范圍：0～1.25mg/mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 α-淀粉酶用量對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響

玉米黃粉經(jīng)粉碎后過(guò)80目篩，稱(chēng)取5份20g的玉米黃粉，按料液比為1∶5進(jìn)行均質(zhì)處理后，攪拌10min，分別加入10、20、30、40、50mg/g的α-淀粉酶，調(diào)節(jié)pH6.2，在50℃下水浴酶解30min，不同α-淀粉酶用量對(duì)淀粉含量的影響見(jiàn)圖2。

圖2 α-淀粉酶酶用量對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響Fig.2 Theinfluenceofthequantityofα-enzymesonstarchinCGM

由圖2可知，隨著酶用量的增大，淀粉含量逐漸降低，當(dāng)酶用量小于20mg/g時(shí)，淀粉含量急劇下降，當(dāng)酶用量高于20mg/g時(shí)，淀粉含量趨于平緩。酶用量過(guò)少時(shí)，淀粉降解不完全，但酶用量過(guò)大時(shí)，會(huì)增大成本，綜合考慮酶用量對(duì)淀粉含量的影響和經(jīng)濟(jì)因素，確定α-淀粉酶用量為20mg/g。

2.2 pH對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響

玉米黃粉經(jīng)粉碎后過(guò)80目篩，稱(chēng)取5份20g的玉米黃粉，按料液比為1∶5進(jìn)行均質(zhì)處理后，攪拌10min，各加入20mg/g的α-淀粉酶，調(diào)節(jié)pH分別為5.0、6.0、7.0、8.0，在50℃下水浴酶解30min，水解pH對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響見(jiàn)圖3。

圖3 pH對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響Fig.3 The influence of pH value on starch in CGM

由圖3可知，pH在5.0～7.0之間，淀粉含量下降幅度很大，pH在7.0～8.0之間，淀粉含量基本保持不變。這是因?yàn)閜H接近5.0時(shí)，淀粉酶逐漸失去活性，降解淀粉能力逐漸下降，導(dǎo)致淀粉含量增加，而α-淀粉酶的最適pH為5.5～7.5，考慮到淀粉酶的最佳活性，確定pH為7.0。

2.3 水浴溫度對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響

玉米黃粉經(jīng)粉碎后過(guò)80目篩，稱(chēng)取5份20g的玉米黃粉，按料液比為1∶5進(jìn)行均質(zhì)處理后，攪拌10min，各加入20mg/g的α-淀粉酶，調(diào)節(jié)pH為7.0，在水浴溫度分別為40、50、60、70、80℃下水浴酶解30min，水浴溫度對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響見(jiàn)圖4。

圖4 水浴溫度對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響Fig.4 The influence of stretching temperature on starch in CGM

由圖4可知，溫度在40～70℃范圍時(shí)，淀粉含量較低，在40℃和50℃時(shí)，淀粉含量基本一致，而且此時(shí)淀粉含量最低，溫度高于70℃時(shí)，淀粉含量顯著增大。因?yàn)楫?dāng)溫度高于70℃時(shí)，淀粉酶失去活性，幾乎不能水解淀粉，故淀粉含量增加，而α-淀粉酶的適宜溫度為50～70℃，因此確定水浴溫度為50℃。

2.4 水浴時(shí)間對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響

玉米黃粉經(jīng)粉碎后過(guò)80目篩，稱(chēng)取5份20g的玉米黃粉，料液比為1∶5，攪拌10min，各加入20mg/g的α-淀粉酶，調(diào)節(jié)pH為7.0，水浴溫度為50℃，水浴時(shí)間分別為20、30、40、50、60min，水解時(shí)間對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響見(jiàn)圖5。

圖5 水浴時(shí)間對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響Fig.5 The influence of stretching time on starch in CGM

由圖5可知，當(dāng)水浴時(shí)間小于40min時(shí)，淀粉含量逐漸下降，當(dāng)水浴時(shí)間大于40min時(shí)，淀粉含量逐漸上升，當(dāng)水浴時(shí)間為40min時(shí)，淀粉含量最低，但是隨著水浴時(shí)間的增加，淀粉含量范圍較小，這可能因?yàn)樗r(shí)間對(duì)淀粉的影響相對(duì)較小，綜合考慮，確定水浴時(shí)間為40min。

2.5 最佳工藝條件的選擇

采用L9（34）正交表進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以確定最佳工藝條件，見(jiàn)表1。

表1 L9（34）正交因子水平表Table 1 L9（34）The orthogonal factor levels

按表1的正交因子水平設(shè)計(jì)L9（34）正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表2。

由表2可知，α-淀粉酶用量、pH、水浴時(shí)間、水浴溫度這四個(gè)因素對(duì)玉米黃粉中淀粉含量的影響依次為：pH（B）gt;α-淀粉酶用量（A）gt;水浴溫度（C）gt;水浴時(shí)間（D），pH對(duì)淀粉含量的影響最顯著，水浴時(shí)間對(duì)淀粉含量的影響很小，這與單因素實(shí)驗(yàn)一致。因此確定玉米黃粉中淀粉測(cè)定的最佳工藝條件為A2B3C2D3，即α-淀粉酶用量為20mg/g、pH為7.5、水浴溫度為50℃、水浴時(shí)間為50min。

按A2B3C2D3條件進(jìn)行3次平行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到最終玉米黃粉中淀粉含量為0.849mg/g，由此可見(jiàn)，淀粉含量低于表2中每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故該優(yōu)化條件為最佳選擇。

表2 L9（34）正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 L9（34）The orthogonal experiment results

3 結(jié)論

采用分光光度法測(cè)定黃粉中的淀粉含量，通過(guò)設(shè)計(jì)正交優(yōu)化的玉米黃粉中淀粉水解的最佳工藝條件是α-淀粉酶用量為20mg/g、pH為7.5、水浴溫度為50℃、水浴時(shí)間為50min，在此條件下玉米黃粉中淀粉含量為0.849mg/g，大大降低了黃粉中淀粉的含量，同時(shí)降低了提取液的粘度，為提高提取物玉米醇溶蛋白和谷蛋白的提取率和純度創(chuàng)造了良好的條件。分光光度法快速準(zhǔn)確的測(cè)定，為工廠實(shí)際生產(chǎn)控制提供了重要參考。

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Study on influence to content of starch in corn gluten meal by the extraction conditions

XU Yan-yan，REN Hong-tao，LI Meng-qin*，WANG Yue，ZHOU Hong-lu
（College of Food Science and Technology，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

Measured the content of starch in corn gluten meal by spectrophotometry.Studied on the influence to content of starch in corn gluten meal by the extraction conditions such as the quantity of α-Amylase，pH，stretching time and stretching temperature.The optimum conditions should be pH7.5，the quantity of α-Amylase was 20mg/g，stretching temperature was 50℃，stretching time was 50min by orthogonal test analysis. Key words：content of starch；spectrophotometry；extraction conditions

TS210.1

B

1002-0306（2012）01-0292-03

2010－10－18 *通訊聯(lián)系人

徐艷艷（1986-），女，碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品深加工。

河南省教育廳自然科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（2010A550008）；河南農(nóng)業(yè)大學(xué)重點(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目。