玉米朊的脱色技术研究进展

玉米朊又称玉米醇溶蛋白,是玉米蛋白粉的主要贮存蛋白。玉米朊因其优良的疏水性、阻氧性和成膜性等特点,近年来被广泛用于食品、造纸、纺织以及医药卫生等行业。到目前为止,玉米醇溶蛋白是唯一可以在非食品领域并能得到商业应用的以植物为来源的蛋白质。但目前玉米朊产品因含有色素类物质多呈黄色且伴有不愉快气味,在特殊食品、化妆品等行业的应用受到限制。近一个多世纪以来,国内外研究人员围绕玉米朊脱色技术开展了大量的研究工作。综述了活性炭脱色法、冷冻脱色法等玉米朊脱色方法的国内外研究进展,以期为玉米朊的脱色技术研究与白色玉米朊的工业化生产提供更多参考。     

商用白色玉米朊的性质分析及其质量评价

为弥补我国白色玉米朊产品生产企业及使用单位无检验标准可依的不足,本研究采用化学分析与仪器分析的方法,对商用白色玉米朊的化学组成、重金属含量、色素含量、溶解性,分子量分布和蛋白质结构进行了全面的质量评价。结果表明,白色玉米朊产品中蛋白质与重金属含量均满足国家药典标准。色素含量仅为黄色玉米朊的22.18%,且无明显变性现象。相比黄色玉米朊,白色玉米朊产品分子量与之相近,但二级结构中的α-螺旋含量由56.37%上升至60.42%,β-折叠含量由10.51%降低至5.92%,三级结构则无明显变化。造成以上结果的原因主要是,脱色处理使白色玉米朊产品中的β-玉米朊、色素和变性蛋白含量降低,α-玉米朊含量显著提高。因此,白色玉米朊的生产企业和使用单位可根据实际情况,建立多层次的白色玉米朊质量评价体系。而本研究为玉米朊相关的理论研究提供了参考。     

活性炭对玉米朊中黄色素的吸附机理研究

为了揭示活性炭脱色玉米朊过程中活性炭对色素和蛋白的吸附机理,本研究首先对活性炭进行扫描电镜、比表面积及孔径分析,在此基础上研究活性炭对色素和蛋白的吸附动力学和热力学。结果表明,活性炭P的吸附能力、比表面和孔隙结构最佳,可作为研究对象;活性炭P对色素和蛋白的吸附均可以用Langmuir模型和Freundlich模型(R~20.92)描述;吸附动力学研究表明,活性炭吸附色素和蛋白过程中,伪二级动力学模型(R~20.99)占主导地位;吸附热力学研究表明,活性炭吸附色素和蛋白过程中,△G~00,△Ha~00,S~0△0,△G~0绝对值随温度升高而增大。活性炭对色素的吸附效果不仅受表面结构和比表面积影响,还与活性炭的微孔或中孔结构有关;活性炭以单层吸附与多层吸附共存的复杂吸附方式吸附黄色素,通过物理和化学复合吸附、膜扩散等共同作用脱除黄色素。     

玉米朊脱色用活性炭的筛选及其脱色工艺的优化

针对现有玉米朊脱色技术研究中存在的不足,首先建立了玉米朊脱色效果的科学评价方法;其次,以玉米朊保留率和色素残存率为综合评价指标,对不同来源的商用活性炭产品进行了筛选;在此基础上,对影响活性炭脱色效果的因素如脱色时间、脱色温度等工艺参数进行了优化。结果表明,不同厂家生产的活性炭脱色效果存在显著差异,其中活性炭P的脱色效果最佳。优化的脱色工艺参数为:脱色时间1.5 h、固液比1∶75、玉米朊质量浓度40 mg/mL、脱色温度35℃、乙醇体积分数90%、溶液pH 7.0、脱色次数1次。验证试验表明,脱色溶液中玉米朊保留率为67.28%,色素残存率为21.07%,每毫克玉米朊中色素含量为4.609×10-2μg。