高抗氧化活性玉米醇溶蛋白短...-黄色素复合物制备技术研究_苏情.pdf

农产品加工2023 年第 1 期文章编号：1671-9646（2023）01b-0026-04第 1 期（总第 568 期）农产品加工No.12023 年 1 月Farm Products ProcessingJan.摘要：采用单因素试验及正交试验，提取玉米蛋白粉中的醇溶蛋白-黄色素复合物，确定最佳提取条件为温度 70，时间 180 min，乙醇体积分数 75%，料液比 112，醇溶蛋白提取率 60.73%，黄色素提取量 0.37 mg/g 玉米蛋白粉。采用不同蛋白酶酶解玉米醇溶蛋白-黄色素复合物，制备高抗氧化活性短肽-黄色素复合物，根据分子量分布和DPPH 自由基清除率结果得出，经碱性蛋白酶和胰凝乳蛋白酶复合处理得到的玉米醇溶蛋白短肽-黄色素复合物，DPPH 自由基清除率最高，达到 84.10%。关键词：玉米蛋白粉；酶解；玉米醇溶蛋白短肽-黄色素复合物；抗氧化活性中图分类号：TS210.1文献标志码：Adoi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2023.01.039Preparation Technology of High Antioxidant Zein SmallPeptide-Yellow Pigment ComplexSU Qing1，HAN Di1，2，TIAN Xiaomin1，3，GONG Kuijie1，LIU Kaichang4，GUO Yuqiu1，CHEN Lirong1，*WANG Xingya1（1.Crop Research Institute，Shandong Academy of Agricultural Sciences，Jinan，Shandong 250100，China；2.Yantai University，Yantai，Shandong 264000，China；3.Qingdao Agricultural University，Qingdao，Shandong 266000，China；4.Shandong Academy of Agricultural Sciences，Jinan，Shandong 250100，China）Abstract：Extract the zein-yellow pigment in corn gluten meal by both single factor and orthogonal experiment，determine theoptimum extraction conditions：temperature was 70，time 180 min，and ethanol volume fraction of 75%，material liquidratio take 112.The small peptide-yellow pigment complex was enzymatically digested by different proteases.The resultsshowed that the DPPH clearance rate and molecular weight distribution of zein small peptide-yellow pigment complex obtainedby alcalase and chymotrypsin was the highest，reaching 84.10%.Key words：enzymatic solution；enzymatically；zein small peptide-yellow pigment complex；antioxidant高抗氧化活性玉米醇溶蛋白短肽-黄色素复合物制备技术研究苏情1，韩迪1，2，田晓闽1，3，龚魁杰1，刘开昌4，郭玉秋1，陈利容1，*王兴亚1（1.山东省农业科学院 作物研究所，山东 济南250100；2.烟台大学，山东 烟台264000；3.青岛农业大学，山东 青岛266000；4.山东省农业科学院，山东 济南250100）收稿日期：2022-02-23基金项目：山东省重点研发计划项目（医用食品专项，2019YYSP013）；山东省玉米产业技术体系项目（SDAIT-02-11）；山东省泰山产业领军人才项目（2019.11）；专用玉米引进培育及研发应用项目（2020LYXZ032）。作者简介：苏情（1994），女，硕士，研究方向为谷物营养与质量安全。*通讯作者：王兴亚（1990），女，博士，助理研究员，研究方向为谷物营养与质量安全。0引言玉米蛋白粉是玉米籽粒经湿磨法工艺制得粗淀粉乳，再经蛋白质分离得到麸质水，然后浓缩干燥而制得，又称“黄粉”1，作为玉米淀粉生产过程中最大的副产物，当前得到广泛研究。玉米醇溶蛋白是玉米中的主要储藏蛋白，可以溶于 60%95%的乙醇-水溶液，玉米蛋白粉中醇溶蛋白占总蛋白质的50%70%2-3。玉米醇溶蛋白具有良好的成膜性、生物降解性、抗氧化性、黏结性和凝胶性等，使其在复合膜、包埋剂、乳化剂、生物活性肽等领域有广泛的应用4-5。研究表明6，酶解改性可以改善玉米醇溶蛋白的功能特性，张瑞等人7研究发现经酶解处理后的分子量小于 1 000 Da 的蛋白短肽抗氧化性明显增强，有利于扩大醇溶蛋白的应用范围。玉米黄色素是一种纯天然的色素，有着极高的营养价值，不但有抗菌消炎、防治心血管疾病、降血脂、降血压、抗突变等功效，而且还能够抗衰老、2023 年第 1 期抗脂质过氧化、抗癌、防癌。直接从玉米籽粒中提取玉米黄色素存在困难8，从玉米蛋白粉中共提取醇溶蛋白和黄色素，可以节约资源，减少醇溶蛋白、黄色素分别提取造成的环境污染。因此，基于玉米醇溶蛋白-黄色素共提取技术优化，通过酶解处理制备高抗氧化活性玉米醇溶蛋白短肽-黄色素复合物，能够为玉米副产物深加工技术和高值化利用提供支持。1材料与方法1.1材料碱性蛋白酶、中性蛋白酶、胰凝乳蛋白酶，北京索莱宝科技有限公司提供；L-谷胱甘肽（还原型）、-胡萝卜素，上海源叶生物科技有限公司提供；其余试剂均为分析纯。AL104 型电子天平，瑞士梅特勒-托利多公司产品；旋转蒸发器-SHZ-型循环水真空泵，上海亚荣公司产品；SHA-B 型数显恒温水浴振荡器，天津赛得利斯公司产品；UV-2600 型紫外可见分光光度计，日本岛津公司产品；BACO-3E 型真空冷冻干燥仪，德国 Zirbus 公司产品；液相色谱仪，安捷伦公司产品；Kjeltec 8400 型全自动凯氏定氮仪，丹麦 FOSS公司产品。1.2试验方法1.2.1玉米醇溶蛋白-黄色素提取条件优化（1）单因素试验。准确称取去淀粉的玉米蛋白粉 3 g，中间条件控制为时间 60 min，乙醇体积分数65%，料液比 110，温度 60。分别测定温度为20，40，60，80；时间为 20，60，120，180，240 min；乙醇体积分数为 60%，70%，80%，90%，95%；料液比为 13，15，110，115，120对玉米醇溶蛋白-黄色素复合物含量的影响。分别利用凯氏定氮法测定蛋白含量，比色法测定黄色素含量（用 -胡萝卜素做标准曲线）。（2）正交试验。根据单因素试验结果，分别设计玉米醇溶蛋白和黄色素含量的四因素三水平的正交试验，选用 L9（34）正交表进行相应的正交试验，计算每次试验醇溶蛋白或黄色素的含量，可以得到正交试验的最佳参数。醇溶蛋白正交试验因素与水平设计见表 1，黄色素正交试验因素与水平设计见表 2。1.2.2玉米醇溶蛋白短肽-黄色素复合物的制备取适量 1.2.1 最佳条件提取的玉米醇溶蛋白-黄色素复合物，按料液比 120，pH 值 9.0，碱性蛋白酶添加量 4 000 U/g，温度 50，酶解 2 h，100 下灭酶 10 min，冷却后以转速 4 000 r/min 离心 15 min，除去大分子物质，上清液冻干，制备得到碱性蛋白酶改性玉米醇溶蛋白短肽-黄色素复合物，产物标记为“碱”。依据此方法，中性蛋白酶处理条件为pH 值 7.0，酶添加量 3 000 U/g，温度 50，产物标记为“中”。胰凝乳蛋白酶处理条件为 pH 值 8.0，酶添加量 10 000 U/g，温度 37，产物标记为“胰”，碱性蛋白酶加中性蛋白酶复合处理组酶解顺序为先碱性后中性，产物标记为“碱+中”，碱性蛋白酶和胰凝乳蛋白酶复合处理组产物标记为“碱+胰”。1.2.3醇溶蛋白含量测定方法使用国标 GB 5009.52016 方法测定醇溶蛋白含量。1.2.4黄色素含量测定方法参考李晓玲等人8的方法测定黄色素含量。1.2.5玉米醇溶蛋白酶解产物分子量分布测定参考 Chen K 等人9的方法，采用高效液相色谱法测定玉米醇溶蛋白短肽的分子量分布。1.2.6玉米醇溶蛋白短肽-黄色素复合物 DPPH 清除率测定参考刘速速等人10的方法，将酶解后的样品配置成 10 mg/mL的溶液，取稀释液 2 mL，加入浓度为0.1 mol/L 的 DPPH 无水乙醇溶液 2 mL，混匀后在室温避光反应 30 min，于波长 517 nm 处测定吸光度，以谷胱甘肽作对照组。清除率计算见公式（1）：清除率=1-Ai-AjAc100%.（1）试中：Ac用无水乙醇代替样品液时的吸光度；Aj加样品用无水乙醇代替 DPPH 时的吸光度；Ai加样品与 DPPH 时的吸光度。2结果与分析2.1温度对醇溶蛋白和黄色素含量的影响温度对醇溶蛋白和黄色素含量的影响见图 1。由图 1 可知，其他条件一定时，随着温度的升高，提取出蛋白含量和黄色素含量均呈先增加后降低趋势，且均在 60 时表现出最佳提取率。因此，醇溶蛋白和黄色素正交试验温度因素均采用 50，苏情，等：高抗氧化活性玉米醇溶蛋白短肽-黄色素复合物制备技术研究表 1醇溶蛋白正交试验因素与水平设计表 2黄色素正交试验因素与水平设计水平A 温度/B 时间t/min12350607060120180C 乙醇体积分数/%657585D 料液比/gmL18110112水平A 温度/B 时间t/min12350607060120180C 乙醇体积分数/%758595D 料液比/gmL1811011227农产品加工2023 年第 1 期60，70 这 3 个水平。2.2时间对醇溶蛋白和黄色素含量的影响时间对醇溶蛋白和黄色素含量的影响见图 2。由图 2 可知，其他条件一定时，随着时间的延长，提取醇溶蛋白含量和黄色素含量均呈先增加后降低趋势，且均在 120 min 时表现出最佳提取率。因此，醇溶蛋白和黄色素正交试验时间因素均采用60，120，180 min 这 3 个水平。2.3乙醇体积分数对醇溶蛋白和黄色素含量的影响乙醇体积分数对醇溶蛋白和黄色素含量的影响见图 3。由图 3 可知，其他条件一定时，随着乙醇体积分数的增加，提取出蛋白含量呈先增加后降低趋势，在乙醇体积分数为 70%时表现出最佳提取量，黄色素含量随着乙醇体积分数的增加而增加；当乙醇体积分数为 95%时，黄色素含量最高，为 0.18 mg/g。因此，醇溶蛋白正交试验乙醇体积分数因素采用 65%，75%，85%这 3 个水平；黄色素正交试验乙醇体积分数因素采用 75%，85%，95%这 3 个水平。2.4料液比对醇溶蛋白和黄色素含量的影响料液比对醇溶蛋白和黄色素含量的影响见图 4。由图 4 可知，其他条件一定时，随着料液比的增加，提取醇溶蛋白含量呈先增加后降低趋势，在料液比为 110 时表现出最佳提取量，为 1 654.42 mg。黄色素含量随着料液比的增加而增加，当料液比为120 时，黄色素提取率为最高，为 0.193 mg/g。因此，醇溶蛋白正交试验料液比因素采用 18，110，112 这 3 个水平；黄色素正交试验乙醇体积分数因素采用 18，110，112 这 3 个水平。2.5正交试验结果醇溶蛋白正交试验结果分析见表 3。由表 3 可知，对于醇溶蛋白的影响因素程度大小顺序为料液比 乙醇体积分数 温度 时间，即温度 70，时间 60 min，乙醇体积分数 65%，料液