小麦胚芽蛋白制备及应用

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 Preparationandapplicationofwheatgermprotein FANYong-hua 【YongchengVocationCollege.HenanYongcheng476600,China) Abstract:Wheatgermproteinhassignificanceinnutrition,becauseitiscompleteprotein,h ascompre— hensiveandbalanceaminoacid,easytoabsorbandSOon.Nutrition,preparationandapplic ationof wheatgermproteinweresummarized. 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 10—13 收稿日期:2008— 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 ,称取50g小 含量34.23%)用粉碎机粉碎后过100目筛 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I l 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pH 9.0,10.0;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 ,乳化性和持水性,在食品工业 有优良溶解性,起泡性 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.Effectofthermalprocessingonthenutritive valueofwheatgermprotein[J].Nahnmg,1993,37(6):538— 543. [3]VaniB,ZayasJF.Wheatgermproteinfloursolubilityandwater retention[J].FoodSci.,1995,60(4):845—847. [4]莫航佳.麦胚的生产与利用[J].西部粮油科技,1998,23(4):l7— 2O. [5]AmadoR,ArrigoniE.Nutritiveandfunctionalpropertiesofwheat Germ[J].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):1—7. 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