玉米肽制备工艺的优化及其功能饮料的研制

1、吉林农业大学硕士学位论文 玉米肽制备工艺的优化及其功能饮料的研制 姓名：冯永巍申请学位级别：硕士 专业：农产品加工及贮藏工程 指导教师：文连奎20070601玉米肽制备工艺的优化及其功能饮料的研制摘要玉米肽制备工艺的优化及其功能饮料的研制摘要近年来，人们已经从多种食物蛋白酶解液中别离出了具有调节植物神经统，活化细 胞免疫机能，改善心血管功能和抗衰老等生理活性的小肽这些小肽大多为两个到十几个 氨基酸，可以在肠道内直接被吸收，吸收速度要比游离氨基酸和蛋白质快23倍，所 以其营养价值和生物价效也都高于游离的氨基酸和蛋白质。是开发功能食品的新资源。玉米蛋白是玉米淀粉生产中的副产物。在我国，玉米蛋白每年

2、的产出量都非常巨大， 但是由于其氨基酸组成不平衡，溶解性差等缺点，一直以来都作为“废料被排放，没有 得到充分的加工利用，浪费严重。本研究就是以玉米蛋白为原料，经过碱性蛋白酶的可 控水解，获得具有抗氧化活性的玉米肽。这样既可以解决玉米蛋白加工利用的问题，又 开发了一种新型的功能食品。为延长玉米深加工产业链，和实现玉米的高附加值转化进 行了有益的探索。本文在玉米肽的制备、精制、枯燥、活性鉴定和功能制剂开发等发面 开展了以下研究： l、通过正交试验确定了采用碳酸钠对玉米蛋白粉进行脱脂处理的最正确条件为碳酸钠质 量浓度为409L，添加量为16mlg(玉米蛋白粉)，温度400，处理时间10min，脱脂率

3、达7945。2、对玉米蛋白水解工艺进行了优化，对不同水解时间下玉米蛋白水解液的抗氧化性进 行了测定，确定了最正确的水解时间为4小时，水解度到达30。3、在正交试验的根底上确定了玉米肽喷雾枯燥的最正确工艺参数为：进风温度200，进 样速度为30mlmin，离心雾化器转速为15000rmin。4、对玉米肽枯燥份的成分进行了测定，结果说明玉米肽粉中肽含量7231，总糖含量1845，脂肪含量O37，水分含量41灰分含量48。5、将玉米肽固体产品100mg溶于lmL水中，上SephadexG15柱(16x1000mm，洗脱液流速为10mLmin1，检测波长为220nm。)，对别离组分作质谱分析，结果说明

4、玉米肽为混合物，分子量分布在2001000D，主要集中在500600D。6、对玉米肽进行了生理活性分析，结果说明：玉米肽对邻苯三酚自氧化具有明显的抑 制作用抑制率为4610；玉米肽对亚油酸的氧化具有明显的抑制作用；玉米肽具有 捕捉DPPH自由基的能力；玉米肽对羟自由基有捕捉作用。7、通过正交试验确定了玉米肽口服夜的最正确7、通过正交试验确定了玉米肽口服夜的最正确配方为：肽含量2，木糖醇含量8，苹果酸含量为O2。8、对玉米肽饮料进行动物实验，实验结果说明：玉米肽饮料可明显延长小鼠负重游泳 时间，且血乳酸、血清尿素、肝糖元三项生化指标检测结果均为阳性，据此判定其具有 缓解体力疲劳功能。关键词：玉米

5、肽，抗氧化，喷雾枯燥The The optimizationof Corn peptide hydrolyticsprocessing and the developmentof cornpeptidefunctionalbeverageAbstractIn recent years，many kinds of biological activitysmall peptideswere alreadyisolat ed from food proteinhydrolysate， which withthe activity of neural regulationcellul arimmuni

6、tyactivation，cardiovascular function amendment and antiaging111ese smallpeptides contained less then ten amino acids，and Can be absorbed in the intestine dir ectlymabsorption rate was 2-3 timesquicklycompared to the free amino acid andprotein，therefore the nutritional value and biology effect ofbioa

7、ctive peptideswas big herthan flee amino acid and the proteinThecoal protein iS the corn starch producti onbyproductIn our country，the e,om protein Was abundant。but it Was utilized ins umciently and Was discharged wastefully for its unbalanced amino acid compositiona nd iusolubilityTllis research us

8、ingthe corn protein as law materialpreparedanti-oxidativepeptide via protease hydrolysis catalyzedby an alkaline proteaseTIlis msearchwi n notonlysolvethe 00111 proteinprocessing problem，but also developed onekind ofnewfunctionfoodItwas abeneficial exploration for extending tIle COrll deepprocessing

9、industry chainand realizing hi曲added value transformation of e,omThe preparation，purification，drying method，activity examination and functionpreparationdevelopmerit ofcorn peptidehave carried out in followingresearch：10ptimam condition of corn protein defatted using the sodium carbonate Was determin

10、ed，throuIgllthe orthogonal experimentthe result shOW：sodium carbonate concentration is 40 gL，theamount is 16 mlg，the temperature is 40，time islOnTin，the defatted rate is 79452Focused on optimizationof its hydrolysis processing，examinatedthe antioxdationact ivitv of hvdrolysatecompared antioxdationac

11、tivity under the different hydrolysis ti me，optimumal hydrolysis time is 4 hours，the degree of hydrolysisiS 303Corn peptidespray drying processing parameter had determinedthrou曲the orthogonal experiment：the reSult shOWS山at the optimum processing parameteris inlet ternperature iS 200，feed rate iS 30m

12、lmin， rotation veloeity iS 1 5000rmin4in鲈edient of corn peptide was analyzed，theresult is that in the compeptidepowder the peptidecontent iS 723l，totalsugar COntent is 1845，fatcontent is 037 moisturecontent iS 41ash COntents is 485Dissolved corn peptidesolid product 100mg in the 1mLwater，on Sephadex

13、the G15 column f16x1000mm，theeluent speed of flow iS 10mLmin1，the examination wave lengthiS 220nm1 To separatesthe componentto makethe mass spectrum aria lysis，the corn peptide iS the mixtorethe molecular weighi distfibutesin 2001000D，mainly concentratesin 500600D6Analyzed biological antioxdationact

14、ivitysystem of the C01 peptide，resultshows：ornpeptides have the significant antioxidant activity，theinhibition rate is 4610：italso also has a strong radical scavenging activity in eliminating DPPH，OH，andsuper oxidationradicals7Determined experiment acorn peptidebeverage the optimal formula through t

15、he orthogonal is：Thepeptidecontent is 2。the xylitol content is 8，the apple acid COntent is 028Carried on the animal experiment aniontO the com peptidebeverage。the experime ntal result indicated that，The tom peptide Corn-peptidebeverage enforced the swimming durability of mice and The contents ofthe

16、lactates and the plasma urea wete lower，but the contents ofliver glycogensand muscle glycogen weTe higherCorn-peptide has antifatigue effectKeywords：cornpeptide；antioxidation；spraydrying独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他

17、人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得吉林农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何奉献均己在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。学位论文作者签名：j易汞巍签字日期：扣7年f月7日关于论文使用授权的说明本人完全了解吉林农业大学有关保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保存送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。同意吉林农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或局部内容。学位论文作者签名：；马泛施签字日期：一7 年月日导师签名：签字日期：少吵年月矿日吉林农业大

18、学硕士学位论文 吉林农业大学硕士学位论文 玉米肽制备工艺的优化及其功能饮科的研制1、前言11课题开展的目的和意义近年来，国内外的研究人员发现，从一些食物蛋白的酶水解产物中别离出的多肽具 有调节植物神经系统，活化细胞免疫机能，改善心血管功能和抗衰老等生理活性【lJ口传 统观点认为食物蛋白在消化系统中经蛋白酶的作用分解成游离氨基酸后才能被吸收。然 而，现代生理学研究说明，人类摄食的蛋白质经消化道的蛋白酶作用后，大多以小肽的 形式被吸收，以游离氨基酸形式被吸收的比例很小【2】。进一步的试验又揭示了小肽比游 离氨基酸消化更快、吸收更多，表N4,肽的生物效价和营养价值比游离氨基酸更高【31。 这就意味着

19、人体不仅可以迅速获得营养，而且其机能可以迅速被具有特定生理功能的小 肽所调节。玉米肽是以玉米蛋白粉蛋白酶水解得到的小肽混合物。目前研究发现：玉米 肽具有促进乙醇代谢、抗疲劳，降低血清中胆固醇浓度、增强内源性胆固醇代谢等作用 H，可制成功能食品。玉米蛋白粉是玉米加工淀粉过程中的主要副产品，虽然含蛋白60以上，但由于口感粗糙、水溶性差，一般只用作饲料填充物，没有获得食品方面的应 用15J。而我国玉米蛋白粉原料丰富，价格低廉，很多甚至未作任何利用而自然排放。本 课题以玉米淀粉生产中的副产品【6】玉米蛋白为原料，经碱性蛋白酶水解制备玉米肽。主 要对玉米肽的水解工艺、水解液的精制和枯燥、生物活性的鉴定和

20、玉米肽产品的开发进 行了研究。本研究具有以下意义：111吉林省是我国玉米种植大省，玉米产量高、但加工利用不够、附加值低，本课题的 开展有利于提高玉米的经济效益，发挥地方经济资源优势，合理利用粮食资源。112随着社会经济的不断开展，人们的健康保健意识不断提高，对具有保健作用的功能 食品的需要日益强烈，本课题的开展，以工业的废料为原料，开发出一种新型的功能食 品资源，将取得很好的社会效益和经济效益。113本课题对玉米肽水解液的枯燥方法进行了研究，并开发了一种玉米肽产品，对玉米 肽的商品化进程起到了推动作用。12生物活性肽研究现状121定义 生物活性肽是指对生物机体的生命活动有益或具有生理作用的肽类

21、化合物网。吉林农业大学硕士学位论文 吉林农业大学硕士学位论文 玉米肤制备工艺的优化及其功能饮科的研制122活性肽的分类目前，生物活性肽尚无较为一致的分类方法。按其来源可分为内源性的生物活性肽 (即人机体内存在的天然的生物活性肽)和外源性的生物活性肽(包括存在于动、植物和微 生物体内的天然生物活性肽和蛋白质降解后产生的生物活性肽成分)两类。外源性生物 活性肽进入机体后可经磷酸化作用、糖基化作用或酰基化作用变换为多种其它形式的 肽。外源性活性肽与内源性活性肽的活性中心序列相同或相似，蛋白质消化过程中被释放出来，通过直接与肠道受体结合参与机体的生理调节作用或被吸收进入血液循环，从而发挥与内源性活性肽

22、相同的功能。123活性肽的获得 获得生物活性肽的途径有4种：存在于其它生物体内的各种天然生物活性肽。胃肠道消化蛋白质过程中产生的或体外水解蛋白质产生的生物活性肽。化学合成(液相、固相或酶法)的生物活性肽。重组DNA技术合成生物活性肽。科学家逐渐注意到：在营养蛋白的多肽链内部可能普遍存在着功能区，选择适当的蛋 白酶水解这些多肽，有可能将其释放出来，从而制备各种各样的生物活性肽。同酸、碱 水解比拟，酶法水解蛋白质具有多种优点：蛋白质的酶水解是一种不完全、不彻底的水 解，其产物主要是肽而不是氨基酸【3】；反响条件温和，反响时间短，效率高，不产生消 旋作用，也不破坏氨基酸，产品纯度高，产物易别离，本钱

23、低。而通过基因工程、化学合成的方法生产生物活性肽又需要相当大的投人，而且其平安性还需要进行研究。因此酶法水解蛋白质制备活性肽是目前生产活性肽的主要方法。124生物活性肽的功能及应用前景 传统营养学观点认为蛋白质营养就是氨基酸营养，人体对蛋白质的需要即是对必需氨基酸的需要。也就是说到达胃肠道的蛋白质必须水解成游离的氨基酸后才能被机体吸 收利用一J。最近的一些研究说明：人体从胃肠部位吸收二肽或三肽也是一种重要的生理 现象，肽与氨基酸的吸收，存在两种独立的转运机制。小肽吸收具有转运快，耗能低、 不易饱和等特点；而氨基酸那么吸收慢、耗能高、载体易饱和，从而限制了其在肠道中的 吸收量。且循环中相当数量的

24、氨基酸是以寡肽形式被吸收的。因此，一些学者提出了人 体对完整蛋白质本身或对肽有着特殊需要的观点，肽在蛋白质营养中的作用也越来越受 到重视。进一步的研究说明蛋白质在人体消化道中，在消化酶作用下的水解终产物大部2重苎窒些查兰堕主兰堡笙塞重苎窒些查兰堕主兰堡笙塞至鲞堕型鱼三茎箜垡堡墨基兰堂竺苎塑!型 分是2或3个氨基酸残基组成的小肽，它们以完整形式被吸收进入循环系统从而被组织 利用。肽营养作用的另一新认识是蛋白质在酶解过程中可以产生一些具有特殊生理功能 的生物活性肽。这些生物活性肽在调节胃肠道运动、调节免疫系统、抗高血压、抗菌、 抗血栓、抗病毒、抗癌、去除自由基和促进矿物元素吸收等方面发挥着重要作用

25、UOo构成蛋白质的氨基酸有20种，由它们排列组合形成的肽是无穷的。如果由20个氨基酸构成1个二十个氨基酸残基的肽，那么20种氨基酸参与构成的肽的异构体可多达2021个。这是一个惊人的数字。再者，生物界存在的氨基酸已经超过100种，绝大多数 不出现在蛋白质中，仅存在于某些小肽中。如果将它们计算在内，再加上20种氨基酸 的不同组合以及对氨基酸和肽的各种修饰，肽的品种还可增多。因此生物活性肽的资源 非常广阔。天然蛋白质分子量很大，但活性部位很小，往往是一段小肽或一、二个氨基 酸就能表达其活性。现在发现的很多生物活性肽与蛋白质的活性部位的氨基酸序列是相 同的Ill】。另外，小肽还具有无抗原性和易于吸收

26、及透过血脑屏障的优点。因此，它们具 有非常好的开发和应用前景。125几种重要的食品源生物活性肽 乳肽国际上在乳肽食品的开发研究和生产方面以日本森永乳业公司为代表。早在2O世纪50年代，该公司即以乳酪蛋白酶解制取了第1代的酪蛋白肽和氨基酸混合物，含58个氨基酸组成的肽和70以上的游离氨基酸，用于低抗原性防过敏牛奶粉Il。阿 片肽类是最早在酪蛋白解产物中被发现的生物活性肽，也是目前研究最深入的一类。1979年，Brand等首先报道豚鼠在饲喂一种酪蛋白酶解制剂时，回肠纵行肌毛细血管中存 在一种呈阿片肽活性的物质，它是含有7个氨基酸残基的寡肽(Ty卜-Pro_-Phe_冲Do_Gl yIle)，呈现出

27、阿片样肽类所具有的特征【J 。大豆肽大豆肽是大豆蛋白质经酸法或酶法水解后别离、精制而得到的多肽混合物， 以36个氨基酸组成的小分子肽为主，还含有少量大分子肽、游离氨基酸、糖类和无 机盐等成分，分子质量在1000D以下【141。近几年许多学者通过酶解大豆蛋白来提高其 营养保健价值，从而获得了功能特性更为广泛的大豆寡肽，这些寡肽不仅具有优越的加 工特性，而且具有诸多的生理活性：大豆低分子肽易被消化吸收，且吸收率较高，能更 快的被机体利用；低分子肽具有低的抗原性，不会引起过敏反响，可为食物过敏患者食 用；低分子大豆肽溶解性好、粘度低，易消化吸收，能够及时补充运动所造成的氮源消 耗，增强运发动体能和肌

28、肉，促进肌红细胞复原，加速疲劳肌肉的恢复和低分子大豆肽 对亚油酸等不饱和脂肪酸自动氧化有一定的抑制作用【l。20世纪70年代初，美国首先 研制出大豆肽，DS公司建成了年产5000t食用大豆肽装置，日本于80年代开始研制 大豆肽，不二制油公司首先采用酶法规模化生产出3种大豆肽，雪印和森永等乳业公司吉林农业大学硕士学位论文 吉林农业大学硕士学位论文 玉米肚制备工艺的优化及其功能饮料的研制也应用大豆肽生产食品。我国近几年也开展了大豆肽的生产和应用研究【16】。江西省科学 院高科技中心李雄辉等人采ASl389中性蛋白酶和木瓜蛋白酶双酶水解生产大豆肽，使 大豆肽生成率629，平均肽键长度58，分子质量2

29、000D左右。李书国等用复合酶 水解大豆别离蛋白得到了平均肽链长度为24个氨基酸的大豆寡肽。高F值寡肽高F值寡肽是蛋白酶作用于食物蛋白后形成的一种低分子量活性肽。 因其具有独特的氨基酸组成和生理功能而受到食品和医药界的高度关注。在氨基酸混合 物中，支链氨基酸与芳香族氨基酸的摩尔比称为Fischer值，简称F值。经动物实验和 l临床使用证明，高F值寡肽可以减轻或消除肝硬化、肝性脑病的病症；改善病人的蛋白 质营养状态，恢复正氮平衡，还具有抗疲劳作用。1976Yamashita M等首次利用胃蛋白 酶和链霉蛋白酶从鱼蛋白和大豆蛋白中制取了低苯丙氨酸含量的寡肽混合物17】。1982 年NakhostZ

30、等酶解大豆蛋白也得到类似的产物。1986年Soichi等用酶修饰乳清蛋白制 取低苯丙氨酸寡肽的【I耵。1990年S11iI卜-ya T等采用嗜碱蛋白酶和肌动蛋白酶降解玉米 醇溶蛋白研制出无苦昧高F值寡肽【19】。1992年shujiA等以牛乳酪蛋白为原料也成功地 制取了高F值寡肽混合物【20】。1996年西班牙学者BautistaJ等报道了以葵花蛋白为原料， 酶法制取低分子量高F值蛋白质水解物的研究【2。谷胱甘肽谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸经肽键缩合而成的活性三肽， 广泛存在于动物肝脏、血液、酵母和小麦胚芽中，各种蔬菜等植物组织中也有少量分布。 谷胱甘肽具有独特的生理功能，被称为长寿因

31、子和抗衰老因子1221。日本在50年代开始 研制并应用于食品，现已在食品加工领域得到广泛应用。我国对谷胱甘肽的研究尚处于 起步阶段。在人体内谷胱甘肽具有重要的生理功能。当人体摄人食物中含不洁净物或药 物等有毒物时，在肝脏中谷胱甘肽能和有毒物质结合而解毒。另外，谷胱甘肽还具有抑 制衰老，预防糖尿病、消除疲劳等作用【2叽。最近研究还发现谷胱甘肽具有抑止艾滋病毒 的作用124。玉米肽玉米肽是玉米蛋白的水解产物，是多种寡肽的混合物。从氨基酸组成来看， 玉米肽的氨基酸组成与玉米蛋白的氨基酸组成具有平行关系，富含谷氨酸(Glu)、丙氨 酸(Ala)、亮氨酸(Leu)、脯氨酸(Pro)。玉米蛋白粉是酶水解生

32、产玉米肽的原料。是玉米 淀粉加工中的副产物，它是由玉米籽粒经湿磨法工艺制得的粗淀粉乳经淀粉别离机分出的蛋白质粉。一直以来作为淀粉生产中的废料被排放，或者少数作为动物粗饲料。玉米蛋白粉中蛋白质含量约为60，其中68为醇溶蛋白，28为谷蛋白，12为球蛋白【2。 由于玉米醇溶蛋白只溶于异丙酮或乙醇水溶液中，是疏水性蛋白，含有高比例的Ile、 Leu、Val、Ala等疏水性氨基酸，碱性氨基酸Lys、Trp等含量较少，氨基酸组成不平衡 26o谷蛋白只溶于碱水溶液中。因此，玉米蛋白与其他的商业化蛋白资源相比，组成复 杂、口感粗糙、水溶性差，具有特殊的臭味和色泽，食品功能特性和生物学价效都很低， 没有获得食

33、品方面的应用。玉米蛋白经蛋白酶有控制的水解后，一些主要功能特性包括：4吉林农业大学硕士学位论文 吉林农业大学硕士学位论文 玉米肽制备工艺的优化及其功能饮科的研1I 溶解性、粘性、乳化性、泡沫性、凝胶性和风味特征，都得到了显著的改善。随着肽键 的水解，要发生了3个变化：(1)随着水解度的提高，可离解的基团(NH4+，coo-)数目的增多，导致了亲水性及净电荷数的增加，使其成为可溶性肽。 (2)随着多肽链的分子量减少，抗原性的急剧降低，。 (3)分子结构改变导致埋藏的疏水中心暴露到溶液环境中。表现为玉米蛋白水解物溶解性即使在蛋白质等电点也大幅度提高，增加了起泡性【2，降低了粘性，去除了不良风味，去

34、掉过敏成分等281。表1-1玉米蛋白和玉米肽中氨基酸组成l埘TableI-IAminoacid compositionofcornprotein andCOrn peptide13国内外玉米肽的研究进展欧美及日本等兴旺国家在玉米肽研发方面从上个世纪70年代开始就进行了大量工 作。Adler-Nissen，1977年用碱性微生物蛋白酶水解玉米蛋白得到了玉米活性肽： MYamaguchi发现了灌食玉米蛋白水解肽有降低大鼠血液中乙醇含量的作用12州和了一种玉米肽抑制乳腺肿瘤的作用p洲。1990年TShinya等采用嗜热菌蛋白酶和肌动蛋白酶降解玉米醇溶蛋白研制出无苦味高F值寡肽，产量达56。1991年

35、日本学者SMiyoshi等报道了玉米醇溶蛋白酶解得到了迄今为止最好的血管紧张素转化酶 (AngiotensinIConverting Enzyme，ACE)对血压能起到重要的调节作用p“，1996年 YNakamur等报道了玉米肽除降血压外还具有抑制乙醇中毒和恢复机体疲劳的作用321。我国的蛋白水解物和活性肽的研究相对滞后，很多方面刚刚起步，已经开展了一些吉林农业大学硕士学位论文 吉林农业大学硕士学位论文 玉米肽制备工艺的优化及其功能饮料的研制对食品蛋白，如大豆蛋白、酪蛋白、乳清进行蛋白水解的研究工作，但是对玉米蛋白水 解物的研究很少。目前研究主要集中在水解工艺别离纯化、生物活性的鉴定等方面。

36、对 玉米肽精制、枯燥方法及功能制剂的开发等方面的研究报道不多。翟瑞文用2709地衣 芽孢杆菌碱性蛋白酶水解玉米渣制取了玉米肽一，赵国华通过Asl398枯草中性蛋白酶 对玉米蛋白进行了改性研究p 。但是以玉米蛋白水解物为基料的医药品和食品几乎没 有。2000年鲁晓翔等报道了酶法改性玉米蛋白功能特性的研究结果，该研究主要材料为 玉米蛋白粉，所用酶为胰蛋白酶p。同年王遂等报道了微生物蛋白酶对玉米皮蛋白水解 作用的研究，他们采用枯草芽抱杆菌1398中性蛋白酶对玉米皮蛋白水解，使其转变为 可溶性多肽，最终到达别离、提取蛋白肽的目的口61。1999年王梅等报道了酶解黄粉蛋白制备可溶性肽的研究所用酶为碱性蛋

37、白酶，讨论了温度、pH、底物浓度、酶浓度及预处理对水解的影响，用玉米肽制成高蛋白食品以补充老年人所需的蛋白质旧。徐力等人 报道了在酶法受控条件下降解玉米醇溶蛋白，对酶解产物进行别离纯化，得到一种新的 抗氧化肽LeuAsp-Tyr-Glu，具有恢复青春、延缓衰老、抗癌等抗氧化机制【3s-391。2002 年，孙红等报道了玉米肽对四氯化碳和硫代乙酰胺引起的小鼠急性肝损伤具有明显的保护作用，抑制血清中谷丙转氨酶活性的升高，降低丙二醛含量并增加肝糖原含量，对乙 硫氨酸引起的小鼠脂肪肝中三酸甘油脂含量也具有明显的降低作用14们。在前期的工作中。本课题组利用碱性蛋白酶在受控条件下水解玉米蛋白制备了玉米 肽

38、。并通实验确定了玉米肽对小鼠抗疲劳的作用。随着对玉米肽制备工艺和功能活性研 究不断深入，人们都其营养价值和保健作用的认可，商品化的玉米肽产品的出现将成为 一种必然。然而，玉米肽产品从实验室走向市场的过程中，仍有一些问题需要解决。131水解液的枯燥 在玉米肽工业化生产过程中，水解液的枯燥保藏方法是一个值得研究的问题。一种适合的枯燥方法不仅要求在技术上可行，在工艺过程上要求简便，生产本钱要尽可能的低。目前，实验室中水解得到的玉米肽通常用冷冻枯燥法进行枯燥保存，冷冻枯燥过程 中物料预先被冻结，然后在真空中升华枯燥，物科活性得到最大的保持。但是，冷冻干 燥的方法又有时间长，能耗高，处理量相对小的缺点，

39、在规模化生产的应用中具有一定 局限性141|。喷雾枯燥也是一种将液体物料进行枯燥的一种方法。它具有以下优点：(1)瞬间枯燥。料料经雾化器雾化后，其比外表积瞬间增大假设干倍，与热空气的接触 面积增大，雾滴内合水分向外迁移的路径大大缩短，提高了传热传质速率，枯燥时间仅 为535s左右，已蒸发掉9095的水分。(2)物料本身不承受高温。虽然喷雾枯燥的热风温度比拟高，但在接触雾时大部热量都用于水分的蒸发，所以出风温度并不高，绝大多数操作出风温度都在701109C之间t4埘，吉林农业大学硕士学位论文 吉林农业大学硕士学位论文 玉米肽制备工艺的优化及其功能饮料的研制 物料温度也不会超过周围热空气的湿球温度

40、，对于一些热敏性物料也能保证其产品随 量。(3)生产过程简单。喷雾枯燥通常可以使含湿率为40-60的液体瞬间枯燥成物 粒状产品。减化了蒸发、浓缩、过滤和粉碎等工序，缩短了生产流程，防止了在过多生 产环节上的人力浪费。(4)处理量大适合连续生成产，成产本钱低【43l。但是具体的枯燥条件还需要进一 步的摸索，国内外在这方面还没有详尽的报道。132玉米肽的脱苦酶法水解玉米蛋白产生苦味，使玉米肽在食品工业上的应用受到严重的限制。蛋白 质在酶法水解后经常会产生苦味，产生苦味的物质是一些短肽，称为苦味肽。 Murray(1952)和Ney(1971)对苦味肽进行了研究J，他们发现乳蛋白乳白蛋自、酪蛋白 水

41、解时产生苦味，而明胶、蛋清蛋白水解不会引起苦味，这是因为蛋白水解物中的苦味 是由肽而不是游离氨基酸引起的，且苦味能吸附在疏水性吸附剂上，表现为疏水性：象明 胶这样的亲水蛋白质其水解物就没有苦味。根据文献报道，蛋白质水解液的脱苦工艺中， 常常采用活性炭吸附法14卯。133酶制剂的选择 在玉米肽的制备工艺中酶的选择至关重要，它不仅影响最后产品的得率、反响速度，而且直接影响产品的风味和理化特性。对玉米肽的组成及分子量的分布也起到决定性作用。本课题组利用一种专一性不强碱性蛋白酶，很容易获得低分子量玉米肽。这种酶制 剂是工业用酶，价格廉价，来源充足。134玉米蛋白粉的脱脂玉米蛋白粉为原料经酶水解制备的玉

42、米肽的过程中，脱除原料中的油脂玉米蛋白粉 预处理的重要的一步。因为l、脂类物质的脱除可使蛋白质多肽链伸展，玉蛋白内部的 亲水基团暴露，可被酶作用的键位裸露出来，使蛋白质更易被酶作用，水解作用程度大 幅度增加【舶J。2、油脂的存在不仅不利于玉米肽的保存，而且在超滤工序中易造成超滤 膜堵塞而延长生产周期，加大本钱。目前，去除脂肪的方法主要有有机溶剂抽提及二氧 化碳超临界萃取2种技术。有机溶剂抽提技术使用的乙醚(沸点为3418c)、丙酮(沸点 为5615)等有机溶剂在生产过程中易发生爆炸等平安事故，而二氧化碳超临界萃取技 术需要约30MPa的高压，存在费用昂贵、操作繁琐等平安及本钱问题471。碳酸钠

43、是价吉林农业大学硕士学位论文吉林农业大学硕士学位论文玉米肽制备工艺的优化及其功能饮科的研制 格低廉的食用碱。这种强碱弱酸盐在水溶液中水解生成OH。离子而使溶液呈碱性，玉米 蛋白粉中的脂肪在碱性溶液中发生皂化反响经水沈而被除去。利用碳酸钠脱除玉米蛋白中的脂类的效果和工艺参数是本文研究内容之一。14课题的创新点141本课题首次采用了以水解产物抗氧化性的强弱为指标，对玉米肽酶水解工艺进 行了优化，在该工艺下制备的玉米肽的抗氧化活性显著提高。142本课题在国内首次对玉米肽水解液的喷雾枯燥工艺进行了细致的研究，找到了 一种本钱低、效果好、工艺简单、适合商品化生产的枯燥方法。143本课题成功的研制出了一种

44、玉米肽功能饮料，在国内类似产品还未见报道。吉林农业大学硕士学位论文吉林农业大学硕士学位论文玉米肽制备工艺的优化及其功能饮科的研制2、材料与方法21试验材料211试验原料玉米蛋白粉购自长春大成实业集团有限公蛋白含量61212主要试剂碱性蛋白酶 诺维信(中国) DPPHSigma 亚油酸(9951SigmaSephadaxG一15 Pharmacia进口分装 碳酸钠 分析纯 牛血清白蛋白分析纯三氯乙酸分析纯 焦性没食子酸(邻苯三酚) 分析纯 三羟基甲基甲烷(Tris) 分析纯 乙二胺四乙酸钠(EDTA) 分析纯 木糖醇食用级 苹果酸食用级213主要仪器设备TDS一050型冷冻枯燥试验机 抚顺黎明机

45、域厂； SD04型离心喷雾枯燥试验机VIRTIS： RE25A型旋转蒸发器上海亚荣；Lrv-1700型可见紫外分光光度计日本岛津；SHIOA型水分快速测定仪上海越平 NDJ1型旋转粘度计 上海AmiconM 2000超滤装置美国电子天平 德国赛多利斯 SHZ88水浴恒温振荡器江苏省金坛市医疗仪器厂吉林农业大学硕士学位论文吉林农业大学硕士学位论文玉米肤制备工艺的优化及其功能饮科的研制pH一3C精密酸度计上海雷磁 电热恒温水浴锅 北京国华医疗器械厂 离心机 美国Sigma公司 循环水式多用真空泵 上海亚荣22玉米肽的制备22I玉米肽的生产工艺路线 玉米蛋白粉一粉碎(80目)一脱脂一水洗蛋自沉淀一酶

46、水解一酶灭活一离心别离一 超滤一玉米肽液体产品一喷雾枯燥一玉米肽固体产品一玉米肽饮料222操作要点：2221脱脂采用L9(34)iE交试验设确定碳酸钠处理对玉米蛋白粉进行脱脂的最正确工艺条件。选 择碳酸钠质量浓度(A)、碳酸钠体积(B)、温度(C)、时间(D)作为试验因子计(表1)，以脱 脂率作为判断标准，探讨碳酸钠处理59玉米蛋白粉的最正确工艺条件。玉米白粉脂肪含 量的测定索氏抽提法。表2-1L“34)玉米蛋白脱脂正交试验设计因素水平表Table 2-I DesignofL9(34)orthogonaltest onm defatted2222水洗玉米蛋白粉沉淀 按固液比1：15，加冷水搅拌

47、洗涤蛋白质沉淀10分钟，洗去残留的碳酸钠。离心沉淀(7000rpm，20min)，除去上清液。2223酶解 称取玉米蛋白粉末59与50ml水混合，用O5N的NaOH调至pH80，加O19的碱性蛋白酶，于50。C的振荡水浴中进行酶解。在反响过程中，通过滴加05N的NaOH使反响混合物的pH保持8O不变。酶水解溶液用lN的盐酸调pH到70，95C保温15min10吉林农业大学硕士学位论文吉林农业大学硕士学位论文玉米肤制备工艺的优化及其功能饮抖的研制使酶失活，冷却后，离一t：,(7000rpm，20min)，保存上清。将上述水解液进行超滤，截止分子量为1000D2224酶解条件的优化采用邻苯三酚自氧

48、化法测定并比拟不同水解度，即酶解时间分别为2h、4h、6h、8h 水解产物抗氧化性强弱，以确定最正确水解反响时间，进一步优化玉米肽水解工艺，水解 度测定采用pHState法【481。2225酶灭活使反响液迅速升温至900C，保温15分钟，使酶失活。使反响液迅速降温至室温后 离心(7000rpm，15rain)，弃保存上清，得玉米肽水解液。2226超滤 使用微孔滤膜对玉米肽水解液进行粗滤，使用超滤装置对玉米肽粗滤液进行超滤，截止分子量为1000Da，得玉米肽液体产品。23玉米肽喷雾枯燥工艺的研究将玉米肽液体产品(固形物含量约为5)在温度5060C，压力O1Mp条件下真 空浓缩到原来体积的13，(

49、固形物含量约为15)进行喷雾枯燥试验。本试验的出风温 度控制在6595。C之间。采用进风温度(A)、进样速度(B)和离心雾化器转速(C)为3因素，以枯燥粉的得率和水分含量为考察指标，进行b(34)正交试验设计，确定玉米肽喷雾枯燥的最正确工艺，因素水平表见表2-2。表2-2玉米肽喷雾枯燥工艺b(34)因素水平表Table22DignofL,(34)OrthogonalTestspray dryingpeptidesprocessing24玉米肽抗氧化体系241玉米肽对邻苯三酚自氧化抑制率的研究邻苯三酚在弱碱性条件下能迅速自氧化，释放出02自由基，生成有色中间物一红重苎窒些查兰堡主兰竺堡壅重苎窒些

50、查兰堡主兰竺堡壅至鲞丛型鱼三苎箜垡些墨苎兰些堡壁堕翌型 碚酚，红碚酚的生成量可用分光光度法进行测定。当有抗氧化剂存在时，02咱由基被 去除，从而阻断了红碚酚的积累。因而通过检测红碚酚的生成量即可判断抗氧化剂的抗氧化能力。具体操作方法如下(49】：在45mLTrisHCLEDTA缓冲液(pH82)中，参加 O49mL20mgmL的玉米肽，101tL45mM的邻苯三酚，混匀后在25C条件下保温5min， 每隔30s测定320nm处的光密度值。同时以水代替玉米肽做空白对照实验。玉米肽对邻 苯三酚自氧化抑制率用下式计算：I=(AAAo)AAoxloo(公式2-1) I表示抑制率，AA0和A分别表示参加

51、和未参加玉米肽后邻苯三酚的自氧化速率，即每分钟光密 度值的变化。242玉米肽对亚油酸氧化的影响 在紫外线照射下产生羟自由基可以与为饱和脂肪酸反响产生烷基自由基。在有氧存在的情况下，烷基自由基可以和氧发生反响，生成过氧化烷基自由基，而这种自由基又可和不饱和脂肪酸发生反响。当有抗氧化剂存在时，自由基与不饱和脂肪酸反响减弱。 具体操作方法如下：分别取浓度为100、120、150、180、200me,ml的玉米肽溶液15ml， 分别参加10m150mM的亚油酸乙醇溶液(95)，混匀。放置于紫外线下照射lh。向50ul的上述反响液中参加2_35IIll75的乙醇，50u130的硫氰酸铵和50u120mM

52、的二氯化铁溶液(用35HCI配制)。混匀3分钟后，在500rim下测定其光吸收值一相同体积 的蒸馏水代替玉米肽做空白对照，。以光密度值到达O30时的天数作为抗氧化能力的指 标。243玉米肽对1，l一二苯基一2一苦基肼(DPPH)自由基的去除作用DPPH在有机溶剂中是一种稳定的自由基，其孤对电子在517rim附近有强吸收(乙 醇溶液呈紫色)。当有自由基去除剂存在时，孤对电子被配对，吸收消失或减弱，通过 测定吸收减弱的程度可评价自由基去除剂的活性。具体操作方法如下150】：分别取15ml浓度为05、l、15、2、25、3、4、5、7、9mgml的玉米肽样液，参加15m101mM的 DPPH乙醇溶液

53、。混合物振荡混匀并在室温下放置30分钟，在517nm处测定其光吸收 值。以相同体积的蒸馏水代替玉米肽做为空白对照。较低的光吸收值反映了较高的去除 自由基能力。去除效果用如下公式来表示：P(AAO)AOxlOO(公式2-2) I表示去除能力，A0和A分别表示参加和未参加玉米肽后的光密度值。12吉林农业大学硕士学位论文吉林农业大学硕士学位论文玉米肚制备工艺的优化及其功能饮料的研制244玉米肽对羟自由基的去除作用利用Fenton方法Sq产生羟自由基的模型，过氧化氢与亚铁离子反响生成羟自由基， 自由基一般存活比拟短，而且具有较高活性。罗丹明B能有效地捕捉羟自由基而使自身 颜色变浅，在550nm处有吸收

54、。当有抗氧化剂存在时，罗丹明B能捕捉的羟自由基变 少而使光密度值发生变化。具体操作方法如下：在一系列比色管中分别参加14ml罗丹 明B溶液，1OmlFe2+溶液，1OmlH202溶液，2OmlTrisHCI溶液，用二次蒸馏水稀释到 lOml后摇匀，放置5rain，在波长550nm处测定光吸收值。在上述体系中，参加浓度为 O05、O1、O05、O03m117ugml的玉米肽后，测定体系光吸收值As；未加玉米肽的体系光吸收值Ao；未加Fenton试剂及玉米肽的体系光吸收值A，那么去除率D按以下公式计算D=(As-Ao)(A-Ao)x100纵公式2-3)25玉米肽饮料的研制251工艺流程玉米肽粉一调

55、配一罐装杀菌252玉米肽脱苦试验 取玉米肽液体产品，按O5，1O，15，3O，50(MV)Nbg例添加活性碳，于50水浴中保温30rain，冷却后真空抽滤。通过品尝判定脱苦后玉米肽的苦味程度，将苦味分为：略苦、苦、很苦、极苦4个档次，并测定肽的回收率。 肽的回收率=(脱苦后的肽含量，脱苦前的肽含量)x100(公式2-4)253玉米肽饮料最正确配方确定根据Shinoda等提出的甜昧及苦味接受模型【521，一些有机酸及酸性氨基酸可以掩盖 苦味。有机酸虽有掩盖苦味的效果，但同时也带来酸味，需要选择甜味来平衡有机酸的 酸味。木糖醇口味清爽，作为一种功能性甜味剂，不需胰岛素就能透入细胞进行代谢， 不会引

56、起血糖升高，是营养型食糖的替代品；苹果酸酸味尖刻，对苦味具有较好的掩饰 作用，所以玉米肽饮料采用肽含量(A)，木糖醇含量(B)，苹果酸含量(C)为3因素， 以玉米肽饮料口感为指标，进行L母(34)正交实验，确定玉米肽饮料的最正确配方。因素水平表见表23，感官评分见表2-4吉林农业大学硕士学位论文吉林农业大学硕士学位论文玉米肽制备工艺的优化及其功能饮科的研制表2-3玉米肽饮料配方L9(3)正交试验因素水平表Table23 Designoft9(34)Orthogonaltest formula ofcorn peptidebeverage254罐装采用玻璃瓶80(2热罐装。255杀菌采用巴氏灭菌

57、法，80U，20rain，冷却后冷藏。26玉米肽指标的测定261水解度(DH)的测定蛋白质的水解度定义如下：DH=(水解的肽键数目总的肽键数目)x100用下式计算DH=VNaOHlaNNaOHMP1htot(公式2-51VNaOH为水解过程中用去的NaOH量(m1)；MP为蛋白总量(g)；NNaOH为氢氧 化钠的当量浓度；htot为每克蛋白质中肽键的克当量数，取为838；ot为0t氨基的解离度， a=10pHpK(1+10pHpK)，其中pK值为a氨基的pK值。DH的测定采用碱滴定法：玉 米蛋白水解过程中pH明显下降，用O，5NNaOH溶液滴定，使反响的pH恒定(8O)，根 据消耗碱量，采用上

58、述公式计算。14吉林农业大学硕士学位论文吉林农业大学硕士学位论文玉米肤制备工艺的优化及其功能饮料的研制262三氯乙酸氮溶解指数的测定取lml玉米蛋白粉的酶水解液，加lmll0的三氯乙酸溶液，混匀，3000rpm离 心15分钟，取上清液，用Folin酚法测蛋白含量。上清液中的蛋白含量与蛋白水解液蛋 白含量之比为酸溶性肽含量。TCA-NSI=(三氯乙酸可溶性舞总氮)loo嘣公式2-6)263分子量分布测定 将玉米肽枯燥粉末lOOmg溶于lmL水中上SephadexG15柱(16xlOOOmm，洗脱液流速为10mLmin-I。检测波长为220nm。)根据洗脱图谱，收集洗脱组分，采用质谱法进行样品的分

59、子量范围。样品在吉林大学测试中心测定。264氨基酸组成的测定 委托吉林大学测试中心完成。265玉米肽成分的测定2651肽含量测定Lowry法实验原理：第一步涉及到在碱性溶液中铜蛋白质复合物的形成，然后这个复合物 复原磷钼酸磷钨酸试剂(Folin氏试剂)，产生深蓝色(钼蓝和钨蓝混合物)。Folin酚试 剂的配制；试剂甲：由4种溶液配制而成。(1)4Na2C03溶液；(2)O2mol1NaOH溶液； (3)lcus045H20溶液；“)2酒石酸钾钠溶液。在使用前，将(1)与(2)等体积混合配成 NaC03-NaOH溶液，将(3)与(4)等体积混合配成CuS04酒石酸钾钠溶液。然后将这两种 溶液按5

60、0：1的比例混合，即为Folin一酚试剂甲。试剂乙：在200ml的磨口回流装置内加 入1009钨酸钠，259钼酸钠，700ral蒸馏水，再加50m185磷酸及1000ml浓盐酸，充 分混合后，以小火回流lOh。再参加1509硫酸锂，50ml蒸馏水及数滴液体溴。然后开 口继续沸腾15分钟，以便驱除过量的溴。冷却后定容到1000mi，过滤，滤液微呈绿色， 置于棕色试剂瓶中冰箱保存。使用时用标准氢氧化钠溶液滴定，以酚酞为指示剂，而后 适当稀释(约1倍)，使最后浓度为Imoll酸，此为Folin一酚试剂乙液。贮于冰箱中可 长期保存。操作步骤：取lml样品溶液(约含20250ug多肽或蛋白质)，参加5m