大米淀粉的分離工藝研究

大米淀粉的分離工藝研究

0“黃淀粉”的加量在堿性法中，生產(chǎn)大米淀粉的過程不僅可以得到高純度的淀粉，還可以得到兩種副產(chǎn)物（以下簡(jiǎn)稱黃顆粒）。研究人員通常將此類物質(zhì)浪費(fèi)。然而，這些物質(zhì)在大大米中含量為40%，其中蛋白質(zhì)含量約為4.5%。如果生產(chǎn)中也殘留，不僅會(huì)造成巨大的浪費(fèi)，還會(huì)污染環(huán)境。因此考慮將這兩部分物質(zhì)中的蛋白和淀粉進(jìn)一步分離,以提高蛋白和淀粉的得率,并使淀粉的純度得到提高。1材料和方法1.1ipase公司黃淀粉:自制,水分8.25%,蛋白質(zhì)4.99%,淀粉84.42%,脂肪0.92%,灰分1.42%。lipase,美國(guó)sigma公司。Alcalase,丹麥Novozyme公司。PHS-2C型精密酸度計(jì),81-2型恒溫磁力攪拌器,LXJ-II型離心分離機(jī),JB-50D型電動(dòng)攪拌機(jī),UV-1100型紫外可見分光光度計(jì),SF-100型粉碎機(jī),噴霧干燥機(jī),Brabender糊化儀,QUANTA-200掃描電鏡。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1采用美國(guó)谷物提取法1.2.2計(jì)算產(chǎn)品得率的g%=mi-m0g：大米蛋白和淀粉的得率Mi:分離物中大米蛋白/淀粉的重量M0:米粉中大米蛋白/淀粉的重量1.2.3升溫和冷卻時(shí)間的確定,是熱重的基礎(chǔ)上所受溫度下.將淀粉樣品用450mL水調(diào)成7%的溶液,用Brabender糊化儀測(cè)定糊化特性,從30℃開始升溫,升溫速率為1.5℃/min,加熱至95℃時(shí)保溫半小時(shí),然后以1.5℃/min的降溫速率冷卻至50℃保溫半小時(shí)。從糊化曲線上讀出糊化初溫T、峰值粘度P、最低粘度H、粘度破損值(P-H)、最終粘度C、回值(C-P)。1.2.4氧化固定將大米淀粉樣品在4℃下用5%(v/v)戊二醛混合液,用0.1M磷酸緩沖液漂洗數(shù)次;再用1%(v/v)四氧化鋨固定,用0.1M磷酸緩沖液漂洗數(shù)次;后經(jīng)30%、50%、70%、90%、100%(v/v)乙醇逐級(jí)脫水,用醋酸異戊酯置換出乙醇后,采用臨界點(diǎn)干燥法進(jìn)行干燥,經(jīng)離子濺射噴金后,置于掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察,拍照。1.2.5鋁盒沉淀液上清液蒸干法取1g淀粉樣品于試管中,調(diào)成干基濃度為2%的淀粉漿,30℃攪拌30min,離心(3000r/min,20min),分別傾出上清液于已恒重的鋁盒,并將其在90℃水浴蒸干,再將沉淀物與上清液在105℃下烘至恒重。計(jì)算公式為溶解度Si%=(Ai/Wi)×100%膨潤(rùn)力Bi=Pi×100/Wi(100-Si)Wi:樣品干基重Ai:上清液恒重重量Pi:沉淀物重量1.2.6理化指標(biāo)和方法蛋白質(zhì)的測(cè)定:凱氏定氮(固體)GB5511-85,Folin-酚法(液體);脂肪的測(cè)定:索氏抽提法GB5497-85;水分的測(cè)定:105°C恒重法GB5512-85;灰分的測(cè)定:550-600°C灰化法GB/T5505-85;淀粉的測(cè)定:蒽酮比色法2結(jié)果與討論2.1堿洗和酶法純度2.1.1減少堿洗次數(shù)能夠減少大米淀粉的出入量,并增加其損失,是采集犯由圖1可見堿洗1次,淀粉中的蛋白質(zhì)含量可降至3.07%,隨著堿洗次數(shù)的增加,蛋白質(zhì)含量下降的幅度減小,到第四次堿洗時(shí),淀粉中還含有2.55%的蛋白質(zhì),這比Seung-TaikL.等20℃時(shí)堿洗四次蛋白含量為1.57%的結(jié)果高,可能是大米原料不同引起的結(jié)果。與此同時(shí)淀粉的損失在持續(xù)增加,其得率從第一次堿洗的97.35%降到第四次的82.05%。因此采用堿洗法去蛋白次數(shù)不宜過多。2.1.2加酶法測(cè)體外蛋白質(zhì)含量的影響圖2是用堿性蛋白酶去大米淀粉中蛋白質(zhì)的四個(gè)單因素實(shí)驗(yàn)圖。A圖是蛋白酶處理不同時(shí)間對(duì)大米淀粉中蛋白質(zhì)含量的影響,結(jié)果表明時(shí)間對(duì)淀粉中蛋白質(zhì)含量的影響不大,反應(yīng)前3h上清液中的蛋白質(zhì)含量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)較快,到6h后上清液中的蛋白質(zhì)含量已經(jīng)不增長(zhǎng)。B圖是不同加酶量對(duì)大米淀粉中蛋白質(zhì)含量的影響,結(jié)果表明加酶量從0.025%增加到0.3%,上清液中的蛋白質(zhì)含量隨著加酶量增加而增加,加酶量為0.4%上清液中溶出蛋白質(zhì)含量不再增加。C圖是不同溫度對(duì)大米淀粉中蛋白質(zhì)含量的影響,結(jié)果表明溫度在40℃～60℃為蛋白酶對(duì)大米淀粉中蛋白質(zhì)的水解適宜溫度。D圖是不同料水比對(duì)大米淀粉中蛋白質(zhì)含量的影響,結(jié)果表明1:4～1:7為蛋白酶對(duì)大米淀粉中蛋白質(zhì)水解適宜的料水比。根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn),確定影響堿性蛋白酶水解大米淀粉中蛋白質(zhì)的四個(gè)因素:時(shí)間、溫度、料液比和加酶量的三個(gè)不同水平,并做出正交表(表1)。極差分析結(jié)果表明A2B3C3D3為堿性蛋白酶水解大米淀粉中蛋白質(zhì)的最優(yōu)條件,在此條件下的確證實(shí)驗(yàn)表明堿性蛋白酶可將淀粉中的蛋白含量最低降到1.34%。2.2溶劑法脫硫法及酶法脫硫效果比較將大米淀粉用甲醇、正己烷和胰脂肪酶脫脂,結(jié)果表明溶劑法脫脂比酶法脫脂效果好。這可能與大米淀粉糊化后其直鏈淀粉與脂質(zhì)形成的復(fù)合物對(duì)酶有抗性而且冷水不溶有關(guān)。2.3玉米淀粉的穩(wěn)定性和回收率從表3中看出測(cè)定不同大米淀粉的糊化特性,發(fā)現(xiàn)大米黃淀粉經(jīng)過酶純化后,蛋白含量雖然降低,但糊化初溫T0反而升高,粘度包括峰值粘度P、最低粘度H、最終粘度C均降低,粘度破損值(P-H)、回值(C-P)也降低,說明純化后黃淀粉熱穩(wěn)定性和抗回生能力增強(qiáng)。脫脂與未脫脂的大米淀粉比較,其糊化初溫、峰值粘度、最終粘度和粘度破損值均有不同程度下降,但熱穩(wěn)定性增強(qiáng),回值反而上升,說明脂質(zhì)能夠抑制淀粉的回生,這與前人的研究報(bào)道是一致的。大米黃淀粉的溶解度和膨潤(rùn)力比脫脂和未脫脂大米淀粉都高,說明在分離過程中大米淀粉的直鏈淀粉多進(jìn)入黃淀粉層,這也是黃淀粉層蛋白含量高的重要原因之一。2.4大米淀粉的表征由大米淀粉的超微結(jié)構(gòu)圖(圖3)可見,未經(jīng)處理的大米淀粉的淀粉顆粒大小在3μm～8μm,顆粒大小分布均勻,脫脂處理對(duì)大米淀粉的外觀無明顯影響,黃淀粉中的淀粉顆粒分布不如純大米淀粉的顆粒均勻,且有明顯的蛋白體存在。經(jīng)堿性蛋白酶脫蛋白處理后的大米淀粉顆粒大小與黃淀粉的顆粒外觀差別不大,但部分淀粉粒明顯被破壞。3脫蛋白的影響3.1酶法純化比堿法純化適合大米蛋白和大米淀粉分離過程中產(chǎn)生的純度不高的淀粉。采用堿性蛋白酶純化大米淀粉的最優(yōu)工藝參數(shù)為時(shí)間2h,溫度60℃,料液比1∶6,加酶量0.