一种玉米醇溶蛋白的制备方法.pdf

本发明公开了一种玉米醇溶蛋白的制备方法，以玉米蛋白粉为原料，加入乙醇水溶液进行提取，过滤分离得玉米醇溶蛋白提取液，将玉米醇溶蛋白提取液加入树脂进行层析，除去杂质后，用含盐的乙醇水溶液洗脱出蛋白，最后经浓缩回收乙醇，洗涤、干燥得玉米醇溶蛋白成品。该方法成本低，对环境影响小，所得产品色泽浅、杂质含量低、纯度高，适合工业化生产。

1.  一种提取玉米醇溶蛋白的方法，其特征是：以玉米蛋白粉为原料，加入乙醇水溶液进行提取，过滤分离得玉米醇溶蛋白提取液，将玉米醇溶蛋白提取液加入树脂进行层析，除去杂质后，用含盐的乙醇水溶液洗脱出蛋白，最后经浓缩回收乙醇，洗涤、干燥得玉米醇溶蛋白成品。

2.  根据权利要求1所述的提取玉米醇溶蛋白的方法，其特征是包括以下步骤：
（1）提取：取玉米蛋白粉，在玉米蛋白粉中加入乙醇水溶液，调节温度为50~60℃提取3~6小时，将产物过滤分离，所得溶液为玉米醇溶蛋白提取液；
（2）过柱：将玉米醇溶蛋白提取液加入装有树脂的层析柱中进行层析；
（3）冲柱：在层析柱中加入与步骤（1）中相同浓度的乙醇水溶液洗脱杂质；
（4）洗脱：在层析柱中加入含盐的乙醇水溶液洗脱出蛋白，得玉米醇溶蛋白洗脱液；
（5）浓缩、洗涤、干燥：将玉米醇溶蛋白洗脱液浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品，同时回收乙醇，将玉米醇溶蛋白湿产品用水洗涤后干燥，即得玉米醇溶蛋白成品。

3.  根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法，其特征是：步骤（1）中所述乙醇水溶液的体积百分含量为70~76%，其用量为玉米蛋白粉总质量的8~10倍。

4.  根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法，其特征是：步骤（2）中所述的树脂为弱酸性大孔树脂，所述的弱酸性大孔树脂的型号为D151、D152和DK110中的一种或几种。

5.  根据权利要求4所述的提取玉米醇溶蛋白的方法，其特征是：所述的弱酸性大孔树脂装柱前先经过预处理，预处理过程是：首先除去弱酸性大孔树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质，接着经盐酸处理使该树脂成为H型树脂，然后装柱。

6.  根据权利要求5所述的提取玉米醇溶蛋白的方法，其特征是：所述的弱酸性大孔树脂装柱后，需要加入2~5倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子，其中乙醇水溶液的浓度与步骤（1）中采用的乙醇水溶液的浓度相同。

7.  根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法，其特征是：步骤（2）中过柱时，玉米醇溶蛋白提取液的上样流速为每小时0.3~0.6倍柱体积。

8.  根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法，其特征是：步骤（3）中冲柱时，乙醇水溶液的为流速为每小时0.5~1.5倍柱体积。

9.  根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法，其特征是：步骤（4）中所述的含盐的乙醇水溶液为含有0.1M~0.5M NaCl的乙醇水溶液，其中乙醇水溶液的浓度与步骤（1）中的乙醇水溶液的浓度相同，含盐的乙醇水溶液的用量为柱体积的3~5倍，流速为每小时0.3~1倍柱体积。

10.  根据权利要求2所述的提取玉米醇溶蛋白的方法，其特征是：步骤（5）中浓缩为减压浓缩，减压浓缩时的温度为50~60℃，将玉米醇溶蛋白湿产品用水洗涤时，洗涤次数为1~3次，水的用量为玉米醇溶蛋白湿产品总质量的1~3倍，洗涤温度为常温，干燥为真空干燥或鼓风干燥。

一种玉米醇溶蛋白的制备方法
技术领域
本发明属于玉米醇溶蛋白技术领域，具体涉及一种玉米醇溶蛋白的制备方法。
背景技术
玉米醇溶蛋白是玉米蛋白粉中的主要蛋白质。其不溶于水和无水醇类，可溶于60~95%(V/V)的醇类水溶液中，还可以溶于强碱及丙酮、醋酸等有机溶剂中。玉米醇溶蛋白溶液具有成膜性，当溶剂挥发后，蛋白质凝聚会形成光滑、透明且具有阻湿性、阻氧性、肠溶性等特点的玉米醇溶蛋白膜。由于玉米醇溶蛋白有独特的溶解性和成膜性，在医药卫生及食品化工等领域具有广阔的市场前景，可作为药用辅料，用作片剂包衣及缓释壁材，也可应用于糖果包衣、水果及肉类产品保鲜涂层、油脂包埋壁材、生物可降解塑料、粘合剂等方面。
目前玉米醇溶蛋白的生产工艺多采取有机溶剂法，通常用乙醇进行提取玉米醇溶蛋白，一般是直接用70%～90%(V/V)的乙醇进行提取。提取后，再用正己烷萃取出提取液中的大部分色素和油脂，最后采用盐析沉淀法、加水沉淀法或者冷冻沉淀法使蛋白沉淀下来。但是该方法处理后需回收的乙醇溶液体积是处理前的数倍乃至十倍，造成溶剂回收能耗成本大幅上升，且会产生大量的生产废水，对环境造成影响。而且所得产品色泽较深、杂质含量较高。而冷冻沉淀法在工业生产中的能耗也比较高，使得成本较高。另外采用两种溶剂进行提取，为后续的溶剂回收提高了成本。以上这些都阻碍了玉米醇溶蛋白在市场上的应用和推广。
因此，开发一条溶剂消耗少、低成本，产品色泽浅、纯度高的玉米醇溶蛋白工业化生产路线，是该产品在市场上得以成功推广的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种玉米醇溶蛋白的制备方法，该方法成本低，对环境影响小，所得产品色泽浅、杂质含量低、纯度高，适合工业化生产。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种提取玉米醇溶蛋白的方法，以玉米蛋白粉为原料，加入乙醇水溶液进行提取，过滤分离得玉米醇溶蛋白提取液，将玉米醇溶蛋白提取液加入树脂进行层析，除去杂质后，用含盐的乙醇水溶液洗脱出蛋白，最后经浓缩回收乙醇，洗涤、干燥得玉米醇溶蛋白成品。
作为本发明的一种改进，本发明提供的一种提取玉米醇溶蛋白的方法，包括以下步骤：
（1）提取：取玉米蛋白粉，在玉米蛋白粉中加入乙醇水溶液，调节温度为50~60℃提取3~6小时，将产物过滤分离，所得溶液为玉米醇溶蛋白提取液；
（2）过柱：将玉米醇溶蛋白提取液加入装有树脂的层析柱中进行层析；
（3）冲柱：在层析柱中加入与步骤（1）中相同浓度的乙醇水溶液洗脱杂质；
（4）洗脱：在层析柱中加入含盐的乙醇水溶液洗脱出蛋白，得玉米醇溶蛋白洗脱液；
（5）浓缩、洗涤、干燥：将玉米醇溶蛋白洗脱液浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品，同时回收乙醇，将玉米醇溶蛋白湿产品用水洗涤后干燥，即得玉米醇溶蛋白成品。
在上述提取玉米醇溶蛋白的方法中：
步骤（1）中所述乙醇水溶液的体积百分含量优选为70~76%，其用量优选为玉米蛋白粉总质量的8~10倍。
步骤（2）中所述的树脂优选为弱酸性大孔树脂，所述的弱酸性大孔树脂的型号优选为D151、D152和DK110中的一种或几种。
所述的弱酸性大孔树脂装柱前最好先经过预处理，预处理过程是：首先除去弱酸性大孔树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质，接着经盐酸处理使该树脂成为H型树脂，然后装柱。
所述的弱酸性大孔树脂装柱后，需要加入2~5倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子，其中乙醇水溶液的浓度与步骤（1）中采用的乙醇水溶液的浓度相同。
步骤（2）中过柱时，玉米醇溶蛋白提取液的上样流速优选为每小时0.3~0.6倍柱体积。
步骤（3）中冲柱时，乙醇水溶液的流速优选为每小时0.5~1.5倍柱体积。
步骤（4）中所述的含盐的乙醇水溶液优选为含有0.1M~0.5M NaCl的乙醇水溶液，其中乙醇水溶液的浓度与步骤（1）中的乙醇水溶液的浓度相同，含盐的乙醇水溶液的用量为柱体积的3~5倍，流速为每小时0.3~1倍柱体积。
步骤（5）中浓缩为减压浓缩，减压浓缩时的温度优选为50~60℃，将玉米醇溶蛋白湿产品用水洗涤时，洗涤次数优选为1~3次，水的用量优选为玉米醇溶蛋白湿产品总质量的1~3倍，洗涤温度为常温，干燥优选为真空干燥或鼓风干燥。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明采用单一有机溶剂提取，采用柱层析分离蛋白，在直接对分离蛋白进行浓缩的同时回收乙醇，与现有技术中需要对提取液采用有机溶剂进行脱色、脱脂、以及采用盐析沉淀法、加水沉淀法或者冷冻沉淀法使蛋白沉淀相比，不需额外加水沉淀蛋白，也无需盐析沉淀和冷冻沉淀，降低了回收乙醇所需的能耗，极大节省了生产成本；
（2）本发明采用弱酸性大孔树脂吸附玉米醇溶蛋白后，通过洗脱杂质，可显著减少产品中的杂质，提高产品的纯度；
（3）本发明主要采用离子交换层析法，过程简便、高效，产品得率高、纯度高、生产成本低，适合于工业化生产；
（4）本发明方法成本低，对环境影响小，所得产品色泽浅、杂质含量低、纯度高。
具体实施方式
实施例1
取弱酸性大孔树脂D151，装柱前先经过预处理，预处理过程是：首先用清水冲洗，其次先后用5%（质量百分含量，下同）NaOH和5% （体积百分含量，下同）HCl浸泡并冲洗，除去树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质。树脂经5%盐酸处理后，成为H型树脂，然后装柱。装柱后，加入2倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子，其中乙醇水溶液中乙醇的体积百分含量为70%。
称取玉米蛋白粉100g，加入800毫升体积百分含量为70%的乙醇水溶液，50℃提取5小时，过滤得到玉米醇溶蛋白提取液；将玉米醇溶蛋白提取液以每小时0.3倍柱体积流速加入已经过体积百分含量为70%的乙醇溶液平衡的H型弱酸性大孔树脂D151吸附蛋白，随后加入体积百分含量为70%的乙醇冲洗杂质，直至流出液呈无色，冲洗流速为每小时0.5倍柱体积，再加入5倍柱体积含0.1M NaCl的体积百分含量为70%的乙醇溶液洗脱蛋白，流速为每小时1倍柱体积。收集洗脱液，50℃减压浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品，常温加入2倍体积水洗涤玉米醇溶蛋白湿产品两次，真空干燥（60℃，得率为20.6%，玉米醇溶蛋白质量百分含量91.3%，玉米醇溶蛋白含量测定方法采用凯氏定氮法(GB/T 5009.5-2010)，产品呈米白色。
将本实施例制备出来的产品采用以下方法进行鉴定：
A.溶解20 mg样品（本实施例制备出来的产品）至2 mL体积百分含量为90%乙醇的中，加质量百分含量为10%的醋酸铅溶液2 mL，即产生白色沉淀；
B.溶解0.1 g样品（本实施例制备出来的产品）至10 mL0.1 N 氢氧化钠溶液中，加数滴硫酸铜试液，置水浴中加热，即变为紫色；
C.加1 mL硝酸至含25 mg样品（本实施例制备出来的产品）的试管中，溶液变成亮黄色，再加入10 mL 6 N氨水，溶液即变为橙黄色。
经鉴定，以上三种方法都呈阳性反应，因此，本实施例制备出来的产品为玉米醇溶蛋白。
实施例2
取弱酸性大孔树脂D152，装柱前先经过预处理，预处理过程是：首先用清水冲洗，其次先后用5%NaOH和5% HCl浸泡并冲洗，除去树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质。树脂经5%盐酸处理后，成为H型树脂，然后装柱。装柱后，加入3倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子，其中乙醇水溶液中乙醇的体积百分含量为71%。
称取玉米蛋白粉100g，加入1000毫升体积百分含量为71%的乙醇溶液，50℃提取6小时，过滤得到玉米醇溶蛋白提取液，将玉米醇溶蛋白提取液以每小时0.4倍柱体积流速加入已经过71%乙醇溶液平衡的H型弱酸性大孔树脂D152吸附蛋白，随后加入百分含量为71%的乙醇冲洗杂质，直至流出液呈无色，流速为每小时0.8倍柱体积，再加入4倍柱体积含0.2M NaCl的百分含量为71%的乙醇溶液洗脱蛋白，流速为每小时0.8倍柱体积，收集洗脱液，50℃减压浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品，常温加入3倍体积水洗涤玉米醇溶蛋白湿产品一次，真空干燥，得率为21.8%，玉米醇溶蛋白的质量百分含量为90.1%，产品呈米白色。
玉米醇溶蛋白的鉴定方法同实施例1，经鉴定，本实施例制备出来的产品为玉米醇溶蛋白。
实施例3
取弱酸性大孔树脂DK110，装柱前先经过预处理，预处理过程是：首先用清水冲洗，其次先后用5%NaOH和5% HCl浸泡并冲洗，除去树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质。树脂经5%盐酸处理后，成为H型树脂，然后装柱。装柱后，加入5倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子，其中乙醇水溶液中乙醇的体积百分含量为75%。
称取玉米蛋白粉100g，加入1000毫升体积百分含量为75%的乙醇溶液，60℃提取3小时，过滤得到玉米醇溶蛋白提取液。将提取液以每小时0.5倍柱体积流速加入已经过体积百分含量为75%的乙醇溶液平衡的H型弱酸性大孔树脂DK110吸附蛋白，随后加入体积百分含量为75%的乙醇冲洗杂质，直至流出液呈无色，流速为每小时1倍柱体积，再加入3倍柱体积含0.4M NaCl的75%乙醇溶液洗脱蛋白，流速为每小时0.5倍柱体积，收集洗脱液，60℃减压浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品，常温加入2倍体积水洗涤玉米醇溶蛋白湿产品两次，真空干燥，得率为19.5%，玉米醇溶蛋白的质量百分含量为91.7%，产品呈米白色。
玉米醇溶蛋白的鉴定方法同实施例1，经鉴定，本实施例制备出来的产品为玉米醇溶蛋白。
实施例4
取弱酸性大孔树脂DK110，装柱前先经过预处理，预处理过程是：首先用清水冲洗，其次先后用5%NaOH和5% HCl浸泡并冲洗，除去树脂中残存的有机溶剂、低分子聚合物及有机杂质。树脂经5%盐酸处理后，成为H型树脂，然后装柱。装柱后，加入4倍柱体积乙醇水溶液平衡柱子，其中乙醇水溶液中乙醇的体积百分含量为74%。
称取玉米蛋白粉100g，加入900毫升体积百分含量为74%的乙醇溶液，60℃提取4小时，过滤得到玉米醇溶蛋白提取液，将提取液以每小时0.6倍柱体积流速加入已经过体积百分含量74%的乙醇溶液平衡的H型弱酸性大孔树脂DK110吸附蛋白，随后加入体积百分含量74%的乙醇冲洗杂质，直至流出液呈无色，流速为每小时1倍柱体积，再加入5倍柱体积含0.1M NaCl的体积百分含量74%的乙醇溶液洗脱蛋白，流速为每小时1倍柱体积，收集洗脱液，50℃减压浓缩得玉米醇溶蛋白湿产品，常温加入2倍体积水洗涤玉米醇溶蛋白湿产品三次，鼓风干燥，得率为20.1%， 玉米醇溶蛋白的质量百分含量为90.5%，产品呈米白色。
玉米醇溶蛋白的鉴定方法同实施例1，经鉴定，本实施例制备出来的产品为玉米醇溶蛋白。
以上通过具体实施例对本发明进行阐述，但本发明的保护范围并不局限于此。所属技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容，均可实现本发明的目的。