CN103382255B - 一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法，包括如下步骤：在玉米蛋白粉中加水，用双螺杆挤压机进行挤压，进行前处理；将大蒜去皮，粉碎，加入去离子水，提取，过滤，浓缩，干燥，得到大蒜水提物；将经过挤压的玉米蛋白粉加入到乙醇水溶液中，提取，浓缩，干燥，得到玉米醇溶蛋白；向玉米醇溶蛋白中加入大蒜水提物，乙醇水溶液，搅拌，加入丙三醇，搅拌，涂膜，获得高抗氧化特性的玉米蛋白膜，实验证明本发明的一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜对DPPH自由基的清除能力和脂质过氧化的抑制作用较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种玉米蛋白膜的制备方法，特别是涉及一种高氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法。
背景技术
玉米是世界上三大粮食作物之一，也是我国传统的农作物，在我国具有广泛的种植面积。玉米蛋白粉是湿磨法生产玉米淀粉过程中的主要副产品，具有特殊的气味和色泽，水溶性差。玉米蛋白粉的主要化学成分见表1
表1玉米蛋白粉的主要化学成分及含量
玉米蛋白粉的蛋白质中68%以上为醇溶蛋白，22%为谷蛋白，另外还有少量的球蛋白和白蛋白。醇溶蛋白不溶于水，可溶于60%～95%的醇类水溶液中。由于玉米蛋白粉缺乏人体必需的赖氨酸和色氨酸，水溶性差，营养价值不高，因此限制了玉米蛋白粉在食品工业中的应用。
近年来，随着玉米产量的持续增长和玉米淀粉厂的增建与扩建，玉米蛋白粉也随之大量增多。目前在我国，玉米蛋白粉主要作为禽畜的廉价饲料或者作为废液自然排放，未得到合理的利用。如果能对玉米蛋白粉进行二次开发和综合利用，将会产生更大的经济和社会效益，这也是一个亟待解决的问题。
可食性包装膜是以天然可食性物质（如多糖、蛋白质、脂类、纤维素等）为原料，辅以多元醇等小分子物质作为增塑剂，通过不同分子间相互作用而形成的具有网络结构的薄膜。以蛋白质作基质的可食用膜国内外研究较多的是大豆分离蛋白膜、小麦面筋蛋白膜、玉米醇溶蛋白膜和乳清蛋白膜等。玉米醇溶蛋白膜具有良好的阻湿性及阻氧性以及抗紫外线、保香、阻油和防静电等特性，对细菌有一定抑制作用，因而可以用于食品保鲜、包装以及制药等多个行业。
玉米醇溶蛋白膜虽具有上述优点，但这种单成分膜在功能方面有所欠缺，抗氧化性不高，如果在蛋白中加入一定的具有保健作用或药理活性成分的物质，开发高性能玉米醇溶蛋白膜将具有很高应用价值。
大蒜，多年生草本植物，具有多种健康功效。现代医学研究证实，大蒜集多种药用和保健成分于一身：强力杀菌、防治肿瘤和癌症、降血糖、预防糖尿病、防治心脑血管疾病、抗氧化、抗衰老等。由于具有良好的药理作用，大蒜在临床得到了广泛的应用，用于治疗各种疾病。目前大蒜也已加工成各种产品，如脱水蒜片、蒜粒、蒜粉，并进一步加工成系列产品，如保健食品、化妆品、饲料添加剂等。
发明内容
本发明的目的克服现有技术的不足，提供一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）在玉米蛋白粉中加入所述玉米蛋白粉质量20-40%的水，在100℃～160℃的温度下利用双螺杆挤压机进行挤压，进行前处理；
（2）将大蒜去皮，粉碎，按质量比为1:5～15的比例将所述粉碎的大蒜加入到去离子水中，在70℃～90℃的温度下提取0.5～1.5小时，过滤，反复提取2～5次，将滤液合并得到大蒜水提液；在40℃～60℃，0.06～0.1MPa的压力下，将所述大蒜水提液减压浓缩至原体积的1/10～1/4，干燥，得到大蒜水提物；
（3）按质量比为1:5～10的比例，将经过步骤（1）处理得到的玉米蛋白粉加入到体积浓度为60-90%的乙醇水溶液中，在60℃～80℃的温度下搅拌提取20～40min，静置1～2小时，固液分离，反复提取2～5次，合并上清液，在2000～4000转/分的转速下离心分离10～15分钟，收集上清液，在40℃～45℃，0.06～0.1MPa的压力下浓缩至完全无乙醇，干燥，得到玉米醇溶蛋白；
（4）向所述玉米醇溶蛋白中加入所述玉米醇溶蛋白质量10%～30%的大蒜水提物，加入体积浓度为60-90%的乙醇水溶液，60℃～80℃搅拌25～45min，加入丙三醇，60℃～80℃搅拌25～45min，涂膜，获得高抗氧化特性的玉米蛋白膜，在常温常压下放置2-3天，于相对湿度为30-70%条件下室温长期保存；所述玉米醇溶蛋白、体积浓度为60-90%的乙醇水溶液和丙三醇的质量比为1:15～20:1.5～2。
步骤（1）优选为：在玉米蛋白粉中加入所述玉米蛋白粉质量30%的水，在130℃的温度下利用双螺杆挤压机进行挤压，进行前处理。
步骤（2）优选为：将大蒜去皮，粉碎，按质量比为1:10的比例将所述粉碎的大蒜加入到去离子水中，在80℃的温度下提取1.0小时，过滤，反复提取3～4次，将滤液合并得到大蒜水提液；在50℃，0.08MPa的压力下，将所述大蒜水提液减压浓缩至原体积的1/10～1/4，干燥，得到大蒜水提物。
步骤（3）优选为：按质量比为1:8的比例，将经过步骤（1）处理得到的玉米蛋白粉加入到体积浓度为80%的乙醇水溶液中，在70℃的温度下搅拌提取30min，静置1～2小时，固液分离，反复提取3次，合并上清液，在3500转/分的转速下离心分离12分钟，收集上清液，在40℃～45℃，0.08MPa的压力下浓缩至完全无乙醇，干燥，得到玉米醇溶蛋白。
步骤（4）优选为：向所述玉米醇溶蛋白中加入所述玉米醇溶蛋白质量20%的大蒜水提物，加入体积浓度为80%的乙醇水溶液，70℃搅拌30min，加入丙三醇，70℃搅拌30min，涂膜，获得高抗氧化特性的玉米蛋白膜，在常温常压下放置2-3天，于相对湿度为50%条件下室温长期保存；所述玉米醇溶蛋白、体积浓度为80%的乙醇水溶液和丙三醇的质量比为1:18:1.5。
本发明提供的具有高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法与现有的方法的最大区别在于本发明先采用双螺杆挤压机在适宜的水分和温度条件下对玉米蛋白粉进行挤压，以对原料进行前处理，然后用乙醇水溶液提取醇溶蛋白，同时利用水提法获得大蒜的提取物。由于挤压处理使得玉米蛋白组织结构发生变化，其中的活性成分分子的结构发生变化，因此可使其活性增强；大蒜本身有良好的抗氧化活性，将大蒜水提物加入醇溶蛋白膜中进一步提高膜的抗氧化性能。另外，由于作为原料的玉米蛋白粉来源充足，对其加以利用还可避免自然资源的大量浪费。此外，本方法还具有工艺简单的优点。
附图说明
图1未处理的醇溶蛋白膜、经挤压后的醇溶蛋白膜和挤压后醇溶蛋白与大蒜水提物复合后的蛋白膜(本发明制备)的扫描电镜图。
图2为未处理的醇溶蛋白膜、经挤压后的醇溶蛋白膜和挤压后醇溶蛋白与大蒜水提物复合后的蛋白膜(本发明制备)的抗氧化活性比较。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜作进一步的说明。
实施例1
一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）在玉米蛋白粉中加入所述玉米蛋白粉质量30%的水，在130℃的温度下利用双螺杆挤压机进行挤压，进行前处理；
（2）将大蒜去皮，粉碎，按质量比为1:10的比例将所述粉碎的大蒜加入到去离子水中，在80℃的温度下提取1.0小时，过滤，反复提取3次，将滤液合并得到大蒜水提液；在50℃，0.08MPa的压力下，将所述大蒜水提液减压浓缩至原体积的1/4，干燥，得到大蒜水提物；
（3）按质量比为1:8的比例，将经过步骤（1）处理得到的玉米蛋白粉加入到体积浓度为80%的乙醇水溶液中，在70℃的温度下搅拌提取30min，静置1～2小时，固液分离，反复提取3次，合并上清液，在3500转/分的转速下离心分离12分钟，收集上清液，在45℃，0.08MPa的压力下浓缩至完全无乙醇，冷冻干燥，得到玉米醇溶蛋白；
（4）向所述玉米醇溶蛋白中加入所述玉米醇溶蛋白质量20%的大蒜水提物，加入体积浓度为80%的乙醇水溶液，70℃搅拌30min，加入丙三醇，70℃搅拌30min，在玻璃板上涂膜，控制100cm2玻璃板面积加入的液体中含玉米醇溶蛋白为2g，在常温常压下放置3天，揭膜，于相对湿度为50%的干燥器中室温保存；所述玉米醇溶蛋白、体积浓度为80%的乙醇水溶液和丙三醇的质量比为1:18:1.5。
实施例2
一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）在玉米蛋白粉中加入所述玉米蛋白粉质量20%的水，在130℃的温度下利用双螺杆挤压机进行挤压，进行前处理；
（2）将大蒜去皮，粉碎，按质量比为1:5的比例将所述粉碎的大蒜加入到去离子水中，在90℃的温度下提取1.0小时，过滤，反复提取2次，将滤液合并得到大蒜水提液；在60℃，0.1MPa的压力下，将所述大蒜水提液减压浓缩至原体积的1/8，干燥，得到大蒜水提物；
（3）按质量比为1:5的比例，将经过步骤（1）处理得到的玉米蛋白粉加入到体积浓度为60%的乙醇水溶液中，在80℃的温度下搅拌提取30min，静置1小时，固液分离，反复提取5次，合并上清液，在3000转/分的转速下离心分离10分钟，收集上清液，在40℃～45℃，0.1MPa的压力下浓缩至完全无乙醇，冷冻干燥，得到玉米醇溶蛋白；
（4）向所述玉米醇溶蛋白中加入所述玉米醇溶蛋白质量10%的大蒜水提物，加入体积浓度为90%的乙醇水溶液，70℃搅拌25min，加入丙三醇，80℃搅拌35min，在玻璃板上涂膜，控制100cm2玻璃板面积加入的液体中含玉米醇溶蛋白为1.5g，在常温常压下放置2天，揭膜，于相对湿度为30%的干燥器中室温保存；所述玉米醇溶蛋白、体积浓度为60-90%的乙醇水溶液和丙三醇的质量比为1:15:2。
实施例3
一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）在玉米蛋白粉中加入所述玉米蛋白粉质量40%的水，在160℃的温度下利用双螺杆挤压机进行挤压，进行前处理；
（2）将大蒜去皮，粉碎，按质量比为1:10的比例将所述粉碎的大蒜加入到去离子水中，在70℃的温度下提取1.5小时，过滤，反复提取4次，将滤液合并得到大蒜水提液；在40℃，0.06MPa的压力下，将所述大蒜水提液减压浓缩至原体积的1/4，干燥，得到大蒜水提物；
（3）按质量比为1:8的比例，将经过步骤（1）处理得到的玉米蛋白粉加入到体积浓度为80%的乙醇水溶液中，在60℃的温度下搅拌提取40min，静置1.5小时，固液分离，反复提取2次，合并上清液，在4000转/分的转速下离心分离13分钟，收集上清液，在40℃，0.06MPa的压力下浓缩至完全无乙醇，冷冻干燥，得到玉米醇溶蛋白；
（4）向所述玉米醇溶蛋白中加入所述玉米醇溶蛋白质量20%的大蒜水提物，加入体积浓度为60%的乙醇水溶液，80℃搅拌35min，加入丙三醇，60℃搅拌45min，在玻璃板上涂膜，控制100cm2玻璃板面积加入的液体中含玉米醇溶蛋白为1g，在常温常压下放置2天，揭膜，于相对湿度为50%的干燥器中室温保存；所述玉米醇溶蛋白、体积浓度为60-90%的乙醇水溶液和丙三醇的质量比为1:18:1.5。
实施例4
一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）在玉米蛋白粉中加入所述玉米蛋白粉质量30%的水，在100℃的温度下利用双螺杆挤压机进行挤压，进行前处理；
（2）将大蒜去皮，粉碎，按质量比为1:15的比例将所述粉碎的大蒜加入到去离子水中，在80℃的温度下提取0.5小时，过滤，反复提取5次，将滤液合并得到大蒜水提液；在50℃，0.08MPa的压力下，将所述大蒜水提液减压浓缩至原体积的1/10，干燥，得到大蒜水提物；
（3）按质量比为1:10的比例，将经过步骤（1）处理得到的玉米蛋白粉加入到体积浓度为90%的乙醇水溶液中，在70℃的温度下搅拌提取20min，静置2小时，固液分离，反复提取3次，合并上清液，在2000转/分的转速下离心分离15分钟，收集上清液，在43℃，0.08MPa的压力下浓缩至完全无乙醇，冷冻干燥，得到玉米醇溶蛋白；
（4）向所述玉米醇溶蛋白中加入所述玉米醇溶蛋白质量30%的大蒜水提物，加入体积浓度为80%的乙醇水溶液，60℃搅拌45min，加入丙三醇，70℃搅拌25min，在玻璃板上涂膜，控制100cm2玻璃板面积加入的液体中含玉米醇溶蛋白为1.5g，在常温常压下放置3天，揭膜，于相对湿度为70%的干燥器中室温保存；所述玉米醇溶蛋白、体积浓度为60-90%的乙醇水溶液和丙三醇的质量比为1:20:1.8。
用未经步骤（1）前处理但经步骤（3）提取的醇溶蛋白制备的膜、经步骤（1）前处理后再经步骤（3）提取的醇溶蛋白制备的膜及本发明实施例1的制备的一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜的扫描电镜依次见图1中的A、B和C。
图1中，A为未经实施例1步骤（1）前处理但经步骤（3）提取的醇溶蛋白制备的膜；
B为经实施例1步骤（1）前处理后再经步骤（3）提取的醇溶蛋白制备的膜；
C为本发明实施例1的制备的一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜。
实施例5
清除DPPH自由基实验和脂质过氧化的抑制作用（MDA）实验。
自由基是具有高度化学活性的物质，是生命活动中多种生化反应的中间产物，人的生命活动离不开自由基，但人体内自由基过多或清除过慢，自由基则会攻击并损坏大分子，如DNA、蛋白质等，对细胞膜、核酸及机体蛋白质等造成损伤，是引起人体衰老、致病、致癌的重要因素之一。
细胞在正常代谢中可产生活性氧，它是细胞中的必需成分,具有杀菌、杀癌、调节细胞生长和信号传导等多种生物功能，但当活性氧浓度过高时,会对生物大分子DNA、蛋白质和脂质等造成损伤。生物膜中含有多不饱和脂肪酸,极容易受活性氧的进攻发生脂质过氧化。脂质过氧化和许多慢性疾病如癌变、动脉粥样硬化和细胞衰老有关。许多抗氧化剂可以有效抑制脂质过氧化,从而防止这类疾病的发生及保持人体健康。
用未经实施例1步骤（1）前处理但经步骤（3）提取的醇溶蛋白制备的膜（第一种膜）、经实施例1步骤（1）前处理后再经步骤（3）提取的醇溶蛋白制备的膜（第二种膜）和本发明实施例1的制备的一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜（第三种膜）进行清除DPPH自由基实验和脂质过氧化的抑制作用实验（MDA），实验结果见图2。
由上述实验结果可以看出，与第一种膜相比，第二种膜和第三种膜对DPPH自由基的清除能力和脂质过氧化的抑制作用均得到显著性增强(p<0.01)。
实验证明，实施例2、3、4制备的一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜对DPPH自由基的清除能力和脂质过氧化的抑制作用均与实施例1制备的一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜相似。
Claims (5)
1.一种高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法，其特征在于由以下步骤构成：
(1)在玉米蛋白粉中加入所述玉米蛋白粉质量20-40％的水，在100℃～160℃的温度下利用双螺杆挤压机进行挤压，进行前处理；
(2)将大蒜去皮，粉碎，按质量比为1:5～15的比例将所述粉碎的大蒜加入到去离子水中，在70℃～90℃的温度下提取0.5～1.5小时，过滤，反复提取2～5次，将滤液合并得到大蒜水提液；在40℃～60℃，0.06～0.1MPa的压力下，将所述大蒜水提液减压浓缩至原体积的1/10～1/4，干燥，得到大蒜水提物；
(3)按质量比为1:5～10的比例，将经过步骤(1)处理得到的玉米蛋白粉加入到体积浓度为60-90％的乙醇水溶液中，在60℃～80℃的温度下搅拌提取20～40min，静置1～2小时，固液分离，反复提取2～5次，合并上清液，在2000～4000转/分的转速下离心分离10～15分钟，收集上清液，在40℃～45℃，0.06～0.1MPa的压力下浓缩至完全无乙醇，干燥，得到玉米醇溶蛋白；
(4)向所述玉米醇溶蛋白中加入所述玉米醇溶蛋白质量10％～30％的大蒜水提物，加入体积浓度为60-90％的乙醇水溶液，60℃～80℃搅拌25～45min，加入丙三醇，60℃～80℃搅拌25～45min，涂膜，获得高抗氧化特性的玉米蛋白膜，在常温常压下放置2-3天，于相对湿度为30-70％条件下室温长期保存；所述玉米醇溶蛋白、体积浓度为60-90％的乙醇水溶液和丙三醇的质量比为1:15～20:1.5～2。
2.根据权利要求1所述的高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法，其特征在于所述步骤(1)为：在玉米蛋白粉中加入所述玉米蛋白粉质量30％的水，在130℃的温度下利用双螺杆挤压机进行挤压，进行前处理。
3.根据权利要求1所述的高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法，其特征在于所述步骤(2)为：将大蒜去皮，粉碎，按质量比为1:10的比例将所述粉碎的大蒜加入到去离子水中，在80℃的温度下提取1.0小时，过滤，反复提取3～4次，将滤液合并得到大蒜水提液；在50℃，0.08MPa的压力下，将所述大蒜水提液减压浓缩至原体积的1/10～1/4，干燥，得到大蒜水提物。
4.根据权利要求1所述的高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法，其特征在于所述步骤(3)为：按质量比为1:8的比例，将经过步骤(1)处理得到的玉米蛋白粉加入到体积浓度为80％的乙醇水溶液中，在70℃的温度下搅拌提取30min，静置1～2小时，固液分离，反复提取3次，合并上清液，在3500转/分的转速下离心分离12分钟，收集上清液，在40℃～45℃，0.08MPa的压力下浓缩至完全无乙醇，干燥，得到玉米醇溶蛋白。
5.根据权利要求1所述的高抗氧化特性的玉米蛋白膜的制备方法，其特征在于所述步骤(4)为：向所述玉米醇溶蛋白中加入所述玉米醇溶蛋白质量20％的大蒜水提物，加入体积浓度为80％的乙醇水溶液，70℃搅拌30min，加入丙三醇，70℃搅拌30min，涂膜，获得高抗氧化特性的玉米蛋白膜，在常温常压下放置2-3天，于相对湿度为50％条件下室温长期保存；所述玉米醇溶蛋白、体积浓度为80％的乙醇水溶液和丙三醇的质量比为1:18:1.5。
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