玉米蛋白粉综合利用中黄色素的提取研究_徐勇
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玉米蛋白粉又称玉米黄粉 , 是用玉米生产淀 粉的副产物 , 现多用作低价值的蛋白饲料 , 很多 工厂甚至任其随废液 排放 , 未得 到合理的利用 , 既造成了资源的浪费 , 又严重的污染了环境 。 玉 米蛋白粉 中类 胡萝 卜素总 含量 为 200 400μg/ g[ 3] , 是玉米籽粒中含量 (0.1 9.0μg/g)的至 少 20倍以上 , 资源集中 , 且价格低廉 , 是开发玉 米黄色素的理想资源 。而且 , 玉米蛋白粉中还含 有约 30%的玉米醇溶蛋白 , 其具有独特的溶解性 和成膜性 , 可作为被膜剂等广泛利用于食品及医 药行业 [ 4] 。本文确定了玉米黄色素提取的最适溶 剂和最适条件 , 其中 , 首次提出要结合玉米醇溶 蛋白的得率来选取黄色素的提取溶剂 , 有利于提 取黄色素后的玉米蛋白粉进一步用于醇溶蛋白的 提取 , 对于玉米蛋白粉资源的综合利用具有更高 的现实可行性 。
考虑到玉米醇溶蛋白可溶于 95%乙醇中 , 本
1 37
C中hin国a食 Fo品od添A加 ddi剂tives试验研究
研究特别对提取黄色素后的玉米蛋白粉残渣进一 步提取其中的醇溶蛋白 , 并以未提取色素的蛋白 粉为对照 。 提取工艺按 1.3.3所述 , 该路线为本 实验室 研究得 出的玉 米醇溶 蛋白最 佳提 取工 艺 (内容待另文发表 ), 结果见表 2。
水平 温度 /℃ A
因 素
时间 /h 料液比 / (g∶mL)
B
C
吸光度 (OD446)
1
1
收稿日期 :2009 -04 -24 作者简介 :徐勇 (1972 -), 男 , 高级工程师 , 硕士 , 研究方向为食品工程 。
1 36
维生素 A, 具有保护视力 、促进人体生长发育和提 高抗病能力的作用 。 此外 , 玉米 黄色素还具有 较 强的抗氧化能力 , 摄入后能降低人体患癌症 、心血 管疾病 、白内障等 各类慢性疾病的 风险 。 目前 常 用的天然色素如姜黄色素 、栀子 黄色素等受原 料 制约, 成本较高, 价格昂贵 。因此, 开发价廉安全 的天然黄色素具有重要的意义 。
玉米蛋白粉 干燥 10倍体积的 80%乙 醇 , 60℃浸提 2h 离心 玉米醇溶蛋白提取 液 加入 2倍体积 0.2% NaCl溶液 静置过 夜 倾去上清液 玉米醇溶蛋白沉淀 烘
干 称重
2 结果与分析
2.1 最大吸收波长的确定 称取 10.00g干燥的玉米蛋白粉 , 加入无水乙
醇 100mL, 室温下浸提 2h, 离心得提取液 。 以无 水乙醇做参比液 , 在 可见光区域进行 波谱扫描 , 测得其 λmax为 446nm。
表 1 溶剂对玉米黄色素提取的影响 Tab.1 Effectofdifferentsolventson
extractionofmaizepigment
溶剂 蒸馏水 95%乙醇 无水乙醇 丙酮 乙醚 石油醚
OD446 0.017 0.325 0.301 0.196 0.176 0.169
由表 1可见 , 95%乙醇对玉米黄色素的提取 效果最佳 , 其次是无水乙醇 , 而丙酮 、 乙醚和石 油醚提取液的吸光度则明显低于 95%乙醇和无水 乙醇提取液 , 此外 , 玉米黄色素在蒸馏水中基本 上不溶 。
C中hin国a食 Fo品od添A加 ddi剂tives试验研究
玉米蛋白粉综合利用中黄色素的提取研究
徐勇 , 王欣 , 梁丽敏 , 骆海平
(广东省食品工业研究所 <广东省食品工业公共实验室 >, 广州 510308)
摘 要 :玉米蛋白粉是用玉 米生产淀粉的副产物 , 含有丰富 的玉米黄 色素和玉米 醇溶蛋白 资源 。 玉 米黄 色素是一种油溶性的天 然色素 , 可广泛用于人造奶油 、 糖果 、 面 条 、 冷饮和烘 焙制品等 食品中 , 同时还 具有 重要的生理活性功能和 较强的抗氧化活性 。 本文研究了从玉米 蛋白粉中 提取玉米黄 色素的工 艺 。 通过比 较不 同提取溶剂的提取效果 , 并结合 玉米醇溶蛋白的得率加以考察 , 确定了无水 乙醇为玉米 黄色素提 取的最 适溶 剂 , 所得玉米黄色素的得率及纯 度均较高 , 且在提取时不会造成 玉米醇溶 蛋白的损失 , 有利于玉 米蛋白 粉的 综合开发利用 。 正交试验表明提 取温度对提取玉米黄色素的 影响较大 , 其 次为料液比 , 而提取时 间的影 响最 小 , 最适提取条件为提取温度 80℃, 提取时间 3h, 料液比 1 ∶12。
玉米黄色素是一种油溶性天然色素, 主要由 玉米黄素 (C40 H56 O2 , Zea-xanthin)、隐 黄素 (C40 H50 O, Cryptoxanthin)和叶黄素 (C21 H30 O2 , lutein)等 类胡萝卜素所组成 [ 1] 。玉米黄色素是我国食品添
加剂使用卫生标准 (GB2760 -2007)规定可使用的 黄色着色剂 [ 2] , 在 欧美 、日 本等 国家也 被批 准使 用 , 可广泛用于人造奶油 、糖果 、面条 、冷饮和烘焙 制品等食品中 。玉米黄色素在人体内 Tab.2 Theresultsofthezeinextractionexperiment
原料
经 95%乙醇提 经无水乙醇提 取玉米黄色素 取玉米黄色素
未提取 玉米黄色素
玉米醇溶蛋白 得率 (%)＊
10.92
18.84
19.62
注 :＊ 玉米醇溶蛋白得 率指提 取得到 的醇溶 蛋白 重量 与提 取色素前玉米蛋白粉重量的比例 。
关键词 :玉米蛋白粉 ;玉米黄色素 ;玉米醇溶 蛋白 ;提 取 中图分类号 :TS202.3 文献标识码 :A 文章编号 :1006 -2513(2009)06 -0136 -03
Studyonextractiontechnologyofmaizeyellowpigment incomprehensiveutilizationofcornglutenmeal
玉米蛋白粉 干燥 过筛 (60目 ) 有机溶剂 浸提 离心 玉米 黄色 素提 取 液
定容 比色分析 1.3.2 玉米黄色素的测定
取上述方法制得的玉米黄色素提取液 , 用无
试验研究
中国食品添加剂 ChinaFoodAdditives
水乙醇稀释定容后 , 以无水乙醇为参比液 , 在可 见光区域进行波谱扫描 , 测定色素吸收峰所对应 的最大吸收波长 λmax。 在此波长下测定不同条件 下提取液的吸光度 (OD值 )。 1.3.3 玉米醇溶蛋白的提取工艺
XUYong, WANGXin, LIANG Li-min, LUO Hai-ping
(GuangdongFoodIndustryInstitute<GuangdongProvincialPublic LaboratoryofFoodIndustry>, Guangzhou510308)
Abstract:Cornglutenmeal, theby-productofcornstarch, containsabundantyellowpigmentandzein.Maizeyellow pigment, anoil-solublenaturepigment, canbewidelyusedinfood, suchasmargarine, candy, noodle, softdrinksand bakery, etc.Maizeyellowalsopossessesimportantphysiologicaleffectsandhasstrongantioxidantactivity.Theprocessing ofextractingmaizeyellowpigmentfromcornglutenmealwasstudied.Theresultsshowedthatanhydrousethanolwasthe optimum extractionsolvent, itdidnotloseanyzeinduringtheextractionandthiswasbeneficialtothecomprehensiveutilizationofcornglutenmeal.Orthogonalexperimentshowedthattheextractiontemperaturehadagreaterimpactonthe extractionthantheratioofsolidtoliquidandextractiontime.Theoptimalextractionconditionswereobtainedasfollows: useethanol12 timesvolumeofcornglutenmealat80℃ for3 hours. Keywords:cornglutenmeal;maizeyellowpigment;zein;extraction
1 材料与方法
1.1 材料与试剂 玉米蛋白粉 :广州植之元油脂有限公司 ; 试剂 :95%乙 醇 、 无 水乙 醇 、 丙酮 、 乙醚 、
石油醚均为国产分析纯 。 1.2 仪器和设备
HH-S数显恒温水浴锅 (常州市国立试验设 备研究所 );TDL-5A台式离心机 (湖南星科科 学仪器有限公司 );UV-6300 紫外 /可见分光 光 度计 (上海美谱达仪器有限公司 )等 。 1.3 实验方法 1.3.1 玉米黄色素的提取工艺
为确定玉米黄色素的最适提取条件 , 本研究 选取温度 、 时间 、 料液比 3个因素 , 设计正交试 验如表 3所示 。 称取干燥的玉米蛋白粉样品每份 10.00g, 以无水乙醇为提取溶剂 , 按照正交试验 表进行实验 , 结果如表 4所示 。
由表 4的正交试验结果与分析可知 , 各因素 对玉米黄色素的影响顺序为提取温度 >料液比 > 提取时间 , 最适提取条件为 A3 B2 C3 , 即提取温度 为 80℃, 提取时间为 3h, 料液比为 1 ∶12。
由表 2可知 , 经无水乙醇提取色素后的玉米 蛋白粉残 渣 , 其 玉米 醇溶蛋 白得 率为 18.84%, 与未提取色素的蛋白粉的得率无明显差异 ;而经 95%乙醇 提取 色素后 , 玉米 醇溶 蛋白 得率 仅 为 10.92%, 损失将 近一 半 。 这 一结 果表明 , 使 用 95%乙醇提取玉米黄色素时 , 会溶入较多的玉米 醇溶蛋白 , 从而严 重影响了玉米 黄色素的纯度 , 造成后续的纯化工作量较大 ;此外 , 玉米醇溶蛋 白的大量流失 , 也不利于玉米蛋白粉的综合开发 利用 。 因此 , 结合对玉米黄色素的提取效果和对 玉米醇溶蛋白的影响两方面因素考虑 , 玉米黄色 素的提取溶剂应选择无水乙醇为宜 。 虽然其提取 能力稍低于 95%乙醇 , 但提取液纯度较高 , 且不 会造成玉米醇溶蛋白的损失 , 有利于玉米蛋白粉 的综合开发 。 2.3 最适提取条件的确定
表 3 正交试验因素水平表 Tab.3 Thefactorsandlevelsoforthogonalexperiment
水平
温度 /℃ A
因 素
时间 /h B
料液比 / (g∶mL) C
1
60
2
1 ∶8
2
70
3
1 ∶10
3
80
4
1 ∶12
表 4 正交试验结果分析表 Tab.4 Theresultsanalysisoforthogonalexperiment
由于乙醇分子结构中没有共轭双键体系 , 在 可见光区不被吸收 , 不存 在溶剂干扰 , λmax下提 取液的吸光度 (OD446值 )可直观表示提取液中的 玉米黄色素含量 [ 5] 。 通过 OD446值 的大小判断提 取效果 , 具有简便准确的特点 。 2.2 最适提取溶剂的确定
称取 干 燥 的 玉 米 蛋 白 粉 样 品 6 份 , 每 份 10.00g, 分别加入 100mL的蒸馏水 、 95%乙醇 、 无水乙醇 、 丙酮 、 乙醚 、 石油醚 , 50℃水浴加热 , 浸提 2h。 离 心 得 提 取 液 , 用 无 水 乙 醇 定 容 至 500mL, 测定其 OD446 , 结果见表 1。
考虑到玉米醇溶蛋白可溶于 95%乙醇中 , 本
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C中hin国a食 Fo品od添A加 ddi剂tives试验研究
研究特别对提取黄色素后的玉米蛋白粉残渣进一 步提取其中的醇溶蛋白 , 并以未提取色素的蛋白 粉为对照 。 提取工艺按 1.3.3所述 , 该路线为本 实验室 研究得 出的玉 米醇溶 蛋白最 佳提 取工 艺 (内容待另文发表 ), 结果见表 2。
水平 温度 /℃ A
因 素
时间 /h 料液比 / (g∶mL)
B
C
吸光度 (OD446)
1
1
收稿日期 :2009 -04 -24 作者简介 :徐勇 (1972 -), 男 , 高级工程师 , 硕士 , 研究方向为食品工程 。
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维生素 A, 具有保护视力 、促进人体生长发育和提 高抗病能力的作用 。 此外 , 玉米 黄色素还具有 较 强的抗氧化能力 , 摄入后能降低人体患癌症 、心血 管疾病 、白内障等 各类慢性疾病的 风险 。 目前 常 用的天然色素如姜黄色素 、栀子 黄色素等受原 料 制约, 成本较高, 价格昂贵 。因此, 开发价廉安全 的天然黄色素具有重要的意义 。
玉米蛋白粉 干燥 10倍体积的 80%乙 醇 , 60℃浸提 2h 离心 玉米醇溶蛋白提取 液 加入 2倍体积 0.2% NaCl溶液 静置过 夜 倾去上清液 玉米醇溶蛋白沉淀 烘
干 称重
2 结果与分析
2.1 最大吸收波长的确定 称取 10.00g干燥的玉米蛋白粉 , 加入无水乙
醇 100mL, 室温下浸提 2h, 离心得提取液 。 以无 水乙醇做参比液 , 在 可见光区域进行 波谱扫描 , 测得其 λmax为 446nm。
表 1 溶剂对玉米黄色素提取的影响 Tab.1 Effectofdifferentsolventson
extractionofmaizepigment
溶剂 蒸馏水 95%乙醇 无水乙醇 丙酮 乙醚 石油醚
OD446 0.017 0.325 0.301 0.196 0.176 0.169
由表 1可见 , 95%乙醇对玉米黄色素的提取 效果最佳 , 其次是无水乙醇 , 而丙酮 、 乙醚和石 油醚提取液的吸光度则明显低于 95%乙醇和无水 乙醇提取液 , 此外 , 玉米黄色素在蒸馏水中基本 上不溶 。
C中hin国a食 Fo品od添A加 ddi剂tives试验研究
玉米蛋白粉综合利用中黄色素的提取研究
徐勇 , 王欣 , 梁丽敏 , 骆海平
(广东省食品工业研究所 <广东省食品工业公共实验室 >, 广州 510308)
摘 要 :玉米蛋白粉是用玉 米生产淀粉的副产物 , 含有丰富 的玉米黄 色素和玉米 醇溶蛋白 资源 。 玉 米黄 色素是一种油溶性的天 然色素 , 可广泛用于人造奶油 、 糖果 、 面 条 、 冷饮和烘 焙制品等 食品中 , 同时还 具有 重要的生理活性功能和 较强的抗氧化活性 。 本文研究了从玉米 蛋白粉中 提取玉米黄 色素的工 艺 。 通过比 较不 同提取溶剂的提取效果 , 并结合 玉米醇溶蛋白的得率加以考察 , 确定了无水 乙醇为玉米 黄色素提 取的最 适溶 剂 , 所得玉米黄色素的得率及纯 度均较高 , 且在提取时不会造成 玉米醇溶 蛋白的损失 , 有利于玉 米蛋白 粉的 综合开发利用 。 正交试验表明提 取温度对提取玉米黄色素的 影响较大 , 其 次为料液比 , 而提取时 间的影 响最 小 , 最适提取条件为提取温度 80℃, 提取时间 3h, 料液比 1 ∶12。
玉米黄色素是一种油溶性天然色素, 主要由 玉米黄素 (C40 H56 O2 , Zea-xanthin)、隐 黄素 (C40 H50 O, Cryptoxanthin)和叶黄素 (C21 H30 O2 , lutein)等 类胡萝卜素所组成 [ 1] 。玉米黄色素是我国食品添
加剂使用卫生标准 (GB2760 -2007)规定可使用的 黄色着色剂 [ 2] , 在 欧美 、日 本等 国家也 被批 准使 用 , 可广泛用于人造奶油 、糖果 、面条 、冷饮和烘焙 制品等食品中 。玉米黄色素在人体内 Tab.2 Theresultsofthezeinextractionexperiment
原料
经 95%乙醇提 经无水乙醇提 取玉米黄色素 取玉米黄色素
未提取 玉米黄色素
玉米醇溶蛋白 得率 (%)＊
10.92
18.84
19.62
注 :＊ 玉米醇溶蛋白得 率指提 取得到 的醇溶 蛋白 重量 与提 取色素前玉米蛋白粉重量的比例 。
关键词 :玉米蛋白粉 ;玉米黄色素 ;玉米醇溶 蛋白 ;提 取 中图分类号 :TS202.3 文献标识码 :A 文章编号 :1006 -2513(2009)06 -0136 -03
Studyonextractiontechnologyofmaizeyellowpigment incomprehensiveutilizationofcornglutenmeal
玉米蛋白粉 干燥 过筛 (60目 ) 有机溶剂 浸提 离心 玉米 黄色 素提 取 液
定容 比色分析 1.3.2 玉米黄色素的测定
取上述方法制得的玉米黄色素提取液 , 用无
试验研究
中国食品添加剂 ChinaFoodAdditives
水乙醇稀释定容后 , 以无水乙醇为参比液 , 在可 见光区域进行波谱扫描 , 测定色素吸收峰所对应 的最大吸收波长 λmax。 在此波长下测定不同条件 下提取液的吸光度 (OD值 )。 1.3.3 玉米醇溶蛋白的提取工艺
XUYong, WANGXin, LIANG Li-min, LUO Hai-ping
(GuangdongFoodIndustryInstitute<GuangdongProvincialPublic LaboratoryofFoodIndustry>, Guangzhou510308)
Abstract:Cornglutenmeal, theby-productofcornstarch, containsabundantyellowpigmentandzein.Maizeyellow pigment, anoil-solublenaturepigment, canbewidelyusedinfood, suchasmargarine, candy, noodle, softdrinksand bakery, etc.Maizeyellowalsopossessesimportantphysiologicaleffectsandhasstrongantioxidantactivity.Theprocessing ofextractingmaizeyellowpigmentfromcornglutenmealwasstudied.Theresultsshowedthatanhydrousethanolwasthe optimum extractionsolvent, itdidnotloseanyzeinduringtheextractionandthiswasbeneficialtothecomprehensiveutilizationofcornglutenmeal.Orthogonalexperimentshowedthattheextractiontemperaturehadagreaterimpactonthe extractionthantheratioofsolidtoliquidandextractiontime.Theoptimalextractionconditionswereobtainedasfollows: useethanol12 timesvolumeofcornglutenmealat80℃ for3 hours. Keywords:cornglutenmeal;maizeyellowpigment;zein;extraction
1 材料与方法
1.1 材料与试剂 玉米蛋白粉 :广州植之元油脂有限公司 ; 试剂 :95%乙 醇 、 无 水乙 醇 、 丙酮 、 乙醚 、
石油醚均为国产分析纯 。 1.2 仪器和设备
HH-S数显恒温水浴锅 (常州市国立试验设 备研究所 );TDL-5A台式离心机 (湖南星科科 学仪器有限公司 );UV-6300 紫外 /可见分光 光 度计 (上海美谱达仪器有限公司 )等 。 1.3 实验方法 1.3.1 玉米黄色素的提取工艺
为确定玉米黄色素的最适提取条件 , 本研究 选取温度 、 时间 、 料液比 3个因素 , 设计正交试 验如表 3所示 。 称取干燥的玉米蛋白粉样品每份 10.00g, 以无水乙醇为提取溶剂 , 按照正交试验 表进行实验 , 结果如表 4所示 。
由表 4的正交试验结果与分析可知 , 各因素 对玉米黄色素的影响顺序为提取温度 >料液比 > 提取时间 , 最适提取条件为 A3 B2 C3 , 即提取温度 为 80℃, 提取时间为 3h, 料液比为 1 ∶12。
由表 2可知 , 经无水乙醇提取色素后的玉米 蛋白粉残 渣 , 其 玉米 醇溶蛋 白得 率为 18.84%, 与未提取色素的蛋白粉的得率无明显差异 ;而经 95%乙醇 提取 色素后 , 玉米 醇溶 蛋白 得率 仅 为 10.92%, 损失将 近一 半 。 这 一结 果表明 , 使 用 95%乙醇提取玉米黄色素时 , 会溶入较多的玉米 醇溶蛋白 , 从而严 重影响了玉米 黄色素的纯度 , 造成后续的纯化工作量较大 ;此外 , 玉米醇溶蛋 白的大量流失 , 也不利于玉米蛋白粉的综合开发 利用 。 因此 , 结合对玉米黄色素的提取效果和对 玉米醇溶蛋白的影响两方面因素考虑 , 玉米黄色 素的提取溶剂应选择无水乙醇为宜 。 虽然其提取 能力稍低于 95%乙醇 , 但提取液纯度较高 , 且不 会造成玉米醇溶蛋白的损失 , 有利于玉米蛋白粉 的综合开发 。 2.3 最适提取条件的确定
表 3 正交试验因素水平表 Tab.3 Thefactorsandlevelsoforthogonalexperiment
水平
温度 /℃ A
因 素
时间 /h B
料液比 / (g∶mL) C
1
60
2
1 ∶8
2
70
3
1 ∶10
3
80
4
1 ∶12
表 4 正交试验结果分析表 Tab.4 Theresultsanalysisoforthogonalexperiment
由于乙醇分子结构中没有共轭双键体系 , 在 可见光区不被吸收 , 不存 在溶剂干扰 , λmax下提 取液的吸光度 (OD446值 )可直观表示提取液中的 玉米黄色素含量 [ 5] 。 通过 OD446值 的大小判断提 取效果 , 具有简便准确的特点 。 2.2 最适提取溶剂的确定
称取 干 燥 的 玉 米 蛋 白 粉 样 品 6 份 , 每 份 10.00g, 分别加入 100mL的蒸馏水 、 95%乙醇 、 无水乙醇 、 丙酮 、 乙醚 、 石油醚 , 50℃水浴加热 , 浸提 2h。 离 心 得 提 取 液 , 用 无 水 乙 醇 定 容 至 500mL, 测定其 OD446 , 结果见表 1。