三相臥螺法生產小麥淀粉工藝中輕相液蛋白質的營養學評價

馬曉軍，熊 建

(江南大學食品學院，江蘇無錫 214122)

三相臥螺法生產小麥淀粉工藝中輕相液蛋白質的營養學評價

馬曉軍，熊 建*

(江南大學食品學院，江蘇無錫 214122)

將小麥面粉和谷朊粉中蛋白質的營養進行比較，評價了三相臥螺法生產小麥淀粉過程中的副產物輕相液中蛋白質的營養價值。結果表明:輕相液中蛋白質的氨基酸評分和化學評分均高于小麥面粉和谷朊粉，其中必需氨基酸指數(EAAI)、生物價(BV)、氨基酸比值系數分(SRCAA)、體外蛋白質消化率(IVPD)、蛋白質的效率比(PER)以及蛋白質消化率校正的氨基酸評分(PDCASS)分別為0.95、92.06、73.73、85.4%、1.89和0.43。同時，利用模糊識別法計算得到輕相液中蛋白質的貼近度為0.85，高于小麥面粉和谷朊粉。因此，輕相液中的蛋白質優于小麥面粉和谷朊粉中的蛋白質。

三相臥螺法，小麥面粉，輕相液，蛋白質，營養評價*

小麥是我國三大糧食作物之一，2010年我國小麥產量達到了1.13億t。面粉是小麥加工業中的主要產品，其主要用于制作食品和生產小麥淀粉以及進一步的深加工。目前，小麥淀粉的傳統生產工藝主要有以下幾種:馬丁法、旋流法、三相臥螺法等［1］。三相臥螺法是目前最先進的小麥淀粉生產方法，在歐美被大量采用，但在國內僅個別大型集團公司采用。與傳統的馬丁法相比，三相臥螺法用水量小、對環境的污染小，是小麥淀粉生產的發展趨勢。三相臥螺法是將面粉加水調成面漿，面漿經三相臥螺機分離成三種物料:重相為A淀粉及纖維、中相為B淀粉與谷朊，再進一步經某工序分離純化得到小麥B淀粉和谷朊粉。輕相液是此工藝加工過程中的副產物，約含8%的固形物。輕相液為面粉中的可溶性成分及小顆粒淀粉等［2］，其可溶性成分如面粉中可溶性蛋白、戊聚糖、可溶性淀粉及水溶性維生素等。如果將其作為廢棄污水處理，不僅增加投資和運行成本，也會造成資源浪費［3－4］，但關于該輕相液的資源化利用的研究未見報道。國外是將其混于麩皮經烘干加工制作成飼料，如何利用好該輕相液是三相臥螺工藝需要完善的一個重大問題。輕相液固形物中約含19.02%的蛋白質，要將此輕相液資源化利用，必須對其中的蛋白質進行功能性和營養學評價，為該輕相液資源化利用提供理論依據，從而進一步提高面粉深加工的技術水平。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥面粉、谷朊粉、輕相液 蓮花味精股份有限公司，其中輕相液冷凍干燥后得到粉末狀原料，即輕相液粉;硫酸、鹽酸、氫氧化鈉、無水乙醚，亞硫酸鈉等 均為分析純;胰蛋白酶 4000U/g。

SHZ－B水浴恒溫振蕩器，METTLERTOLEDO分析天平，DELTA320pH計，HYP－1020消化爐，凱氏定氮儀，ACPHAI－4冷凍干燥機，HH－S24數顯恒溫，氨基酸自動分析儀HP1100，馬弗爐，LXJ－IIB低速自動平衡離心機。

1.2 實驗方法

1.2.1 輕相液固形物的基本組成成分的測定 粗蛋白:GB5009.5－2010;粗脂肪:GB/T14772－1993;淀粉:GB/T 5514－2008;灰分:GB5009.4－2010;戊聚糖:參照文獻［5－6］。

1.2.2 輕相液中蛋白質的分級及其含量的測定Osboren蛋白分類方法，將蛋白質分為清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白。采用肖志剛等［7］的方法測定各種分離蛋白的含量，與小麥面粉中各分離蛋白作對比分析。

1.2.3 輕相液中蛋白質氨基酸的組成成分分析 采用Lan X H等［8］的方法測定各種氨基酸的含量。

1.2.4 輕相液中蛋白質的營養價值 蛋白質營養價值評價方法有生物學法和非生物學法。非生物學法即通過對蛋白質氨基酸評分來評價受試蛋白質的營養價值。

1.2.4.1 評價指標 氨基酸評分(AAS)、化學評分(CS)、必需氨基酸指數(EAAI)、生物價(BV)、營養指數(BI)和氨基酸比值系數分(SRCAA)參考彭志華［9］等提出的計算方法。

1.2.4.2 模糊識別法［10］按照蘭氏距離法分析待測蛋白質ui與全雞蛋蛋白質a的貼近程度μ(a，ui)，計算公式為:

其中:uik－待測蛋白第 k種必需氨基酸含量;ak－雞蛋蛋白第k種必需氨基酸含量。

1.2.5 蛋白質的效率比(PER)［11］蛋白質的效率比(PER)可以用Alsemeyer提出的三個方程式來預測。方程式如下:

其中:公式中的斜體氨基酸縮寫代表該氨基酸在總蛋白質含量的百分比。

1.2.6 體外蛋白質消化率(IVPD)以及蛋白質消化率校正的氨基酸評分(PDCAAS)

1.2.6.1 輕相液粉中蛋白質的體外消化率(IVPD)［12－14］按照 Hsu 和 Bilgic N 等的改進方法測定。將蛋白質濃度為6.25mg/m L的樣品懸浮液放置在4℃下攪拌1.5h，使懸浮液中的蛋白質充分混勻。接著取50m L懸浮液放置在37℃的恒溫水浴振蕩器中保溫10m in，然后用0.01mol/L的NaOH調節懸浮液pH到8.0。稱取320mg的胰蛋白酶，在冰浴下溶解于50m L的去離子水中，并用0.01mol/L的NaOH調節pH到8.0。取5m L酶液加入上述懸浮液中，在37℃下保持振蕩。此時懸浮液pH不斷下降，在加酶15s后計時10m in，記錄10m in后的pH。樣品蛋白質的消化率可以用下面的公式估算:

其中:η－IVPD，%，α－酶促反應10m in后的pH。

1.2.6.2 蛋白質的消化率校正的氨基酸評分(PDCAAS)蛋白質的消化率校正按氨基酸評分(PDCAAS)依據 Azizah Abdul－Hamid［15］提出的方法計算。其計算公式為:

其中:PDCAAS最低值作為待測蛋白質的消化率校正的氨基酸評分。

2 結果與分析

2.1 輕相液的固形物基本成分的分析

由表1的測定數據看出，輕相液固形物中蛋白質占19.02%，主要是水溶性蛋白和混入輕相液中少量的面筋蛋白。三相臥螺機不能完全將三相分離開，所以混入的面筋蛋白也作為輕相液的蛋白質組成。輕相液固形物中淀粉占58.43%，主要是小麥面粉中小顆粒的淀粉。輕相液固形物中脂肪含量很低，約占3.95%。灰分含量占3.68%，灰分主要包括礦質元素和無機鹽等。水溶性戊聚糖都富集到輕相液中，占干基的14.92%。

表1 輕相液的基本組成成分(%)

2.2 輕相液粉中各分級蛋白的含量分析

輕相液粉中分離蛋白的含量見圖1。由圖1可以看出，輕相液粉中的清蛋白、球蛋白和谷蛋白均高于小麥面粉。輕相液粉的蛋白質中清蛋白和谷蛋白含量較高，分別為26.71%、26.51%。而小麥面粉蛋白質中醇溶蛋白含量最高，大約是輕相醇溶蛋白的2.5倍。輕相液粉是小麥面粉經水提離心得到的上層懸浮液，而醇溶蛋白不溶于水，在提取過程中醇溶蛋白大部分存在于中相，輕相液粉中醇溶蛋白主要來源于混入的面筋蛋白。輕相液粉球蛋白是小麥面粉中球蛋白的4.7倍，球蛋白溶于鹽溶液，輕相液中高濃度的有機質和鹽溶液能使小麥面粉中大部分的球蛋白溶解。

圖1 輕相液粉和小麥面粉分離蛋白的含量

2.3 輕相液粉中蛋白質的氨基酸組成分析

輕相液粉、谷朊粉和小麥面粉中蛋白質的氨基酸組成分析結果見表2，色氨酸(Trp)在酸解過程中被分解的未作分析。蛋白質的必需氨基酸與總氨基酸比值是評價蛋白的重要指標，一般認為營養價值較高的食物蛋白質不僅表現在必需氨基酸種類齊全，而且表現在必需氨基酸之間比例適宜，這樣更有利于人體的吸收［16］。由表2可以看出，輕相中蛋白質的EAA/TAA(E/T)最高，為28.13%。因此輕相液粉中蛋白質的營養價值要高于谷朊粉和小麥面粉中的蛋白質。WHO建議［17］，高質量的蛋白質其E/T要在36%以上，三種分析成分的E/T均小于建議值，然而輕相液粉中的蛋白質相對于谷朊粉和小麥面粉中的蛋白質的E/T較高，接近36%。

表2 輕相液粉、谷朊粉和小麥面粉中蛋白質的氨基酸組成比較(mg/g蛋白)

2.4 輕相液粉中蛋白質的營養評價

從營養的角度來看，評價一種蛋白質的營養價值，關鍵在于其必需氨基酸的平衡程度。計算氨基酸評分和化學評分，可以在一定程度上反映該蛋白的必需氨基酸平衡程度。由表3可以得出，輕相液粉蛋白質(Lys)的氨基酸分和化學分最高，分別為50和0.39，其次是小麥面粉為30和0.24，然后是谷朊粉為25和0.2。由此可見，，輕相液粉中蛋白質氨基酸平衡性與小麥面粉和谷朊粉相比占優勢。芳香族氨基酸(Phe+Tyr)的AAS和CS最高。輕相、谷朊粉和小麥面粉中蛋白質的第一限制性氨基酸都是Lys。人體必需的八種氨基酸中，輕相液粉的必需氨基酸含量均超過谷朊粉和小麥面粉，根據蛋白質互補法，可將輕相液粉與其他谷物食品、大豆搭配，取長補短，達到營養平衡。輕相液粉蛋白質第二、第三限制性氨基酸分別是Ile和Thr;谷朊粉中蛋白質的第二、第三限制性氨基酸分別是Thr和Val;小麥面粉中蛋白質的第二、第三限制性氨基酸則分別是Thr和Met+Cys。

2.5 輕相液粉必需氨基酸指數、生物價、營養指數、氨基酸比值系數分和貼近度

表4 輕相液粉、谷朊粉和小麥面粉的EAAI、BV、NI、SRCAA 和 μ(a，ui)

用EAAI評價蛋白源時，當n=6～12，提出的實用評價標準為:EAAI＞0.95為優質蛋白源，0.85＜EAAI≤0.95為良好蛋白源，0.75≤EAAI≤0.86為可用蛋白源，EAAI＜0.75 為不適蛋白源［18］。EAAI越接近1，其營養價值越高。表4中輕相液粉EAAI＞0.95為優質蛋白源，而谷朊粉和小麥面粉EAAI均在0.85～0.95之間，為良好蛋白源。生物價考慮的是生物體蛋白的消化吸收率，輕相液粉蛋白的BV值高于谷朊粉和小麥面粉，說明輕相液粉中蛋白質的消化吸收率高于谷朊粉和小麥面粉。但輕相液粉蛋白質的NI值較低，這是由于輕相液粉中蛋白質含量較低的原因。

朱圣陶［19］認為，食物的氨基酸比值系數(RCAA)越分散，比值系數分(SRCAA)越小，蛋白質的營養價值越低。表4中輕相液粉中蛋白質的SRCAA均高于其它兩種參照樣品，輕相液粉中蛋白質營養價值較高。

模糊識別法采用全雞蛋蛋白質為標準蛋白求貼近度，從氨基酸平衡理論觀點出發，著重分析待評食物蛋白質中各種偏離標準蛋白全蛋模式和離散度，即樣品整體的偏離程度，無論是低于或高于模式(標準)，均在評價中給予考慮，因此是一種較為科學合理的非生物學評價方法。表4中輕相液粉的貼近度μ(a，ui)高于小麥面粉和谷朊粉，其值接近1，它的營養價值接近全雞蛋。

表3 輕相液粉、谷朊粉和小麥面粉中蛋白質的氨基酸評分、化學評分

2.6 蛋白質的效率比(PER)、體外蛋白質的消化率(IVPD)以及蛋白質消化率校正的氨基酸評分(PDCASS)

蛋白質的效率比(PER)反映的是蛋白質在體內利用的程度，PER越大其營養價值越高。由經驗公式得出的PER見圖2。從圖2中可以看出，輕相液粉的PER總體高于谷朊粉和面粉。通常認為PER大于2.0時，表明該蛋白質具有較高的營養價值。輕相液粉的PER接近2，高于谷朊粉和小麥面粉的PER，其營養價值也比較高。

圖2 輕相、谷朊粉和小麥面粉的PER

蛋白質的消化率也是考察蛋白質營養價值的一個重要指標。測定蛋白的消化率的方法有體內和體外方法，體內方法需要進行動物實驗，這個過程耗時長且復雜，一般不采用。體外消化法主要是在體外模擬蛋白質消化過程。Hsu采用的是單一胰蛋白酶，通過測定水解液pH來估測蛋白的消化率。三種樣品蛋白質的消化率見表5。由表5中的數據可以得出，輕相液粉中蛋白質的消化率最高為85.4%，其次是面粉中的蛋白質為84.7%，谷朊粉中蛋白質的消化率最低為77.8%。如果蛋白質不能被人體消化吸收，其營養價值也會降低。輕相液粉中蛋白質的消化率高于其他兩種蛋白質的消化率，表明了副產物輕相液中的蛋白質消化吸收情況優于其它兩種樣品中的蛋白質。

表5 輕相液粉、谷朊粉和小麥面粉的IVPD和PDCASS

為了全面評價輕相液粉蛋白質的營養價值，采用了PDCAAS指標見表5。PDCAAS值由體外消化率和氨基酸組成共同決定，可以全面反映受試蛋白質的營養價值。表5中輕相液粉的PDCAAS最高為0.43，谷朊粉最低為0.19，小麥面粉居中為0.26。由此可見，輕相液粉中蛋白質的營養價值要高于谷朊粉和小麥面粉中蛋白質。

3 結論

本研究建立在分析蛋白質的氨基酸組成的基礎上，對輕相液蛋白質的營養價值進行綜合評價。輕相液粉的E/T高于谷朊粉和小麥面粉的E/T，且其氨基酸評分和化學評分最高。由兩種評分指標可以得出輕相液蛋白質的第一限制性氨基酸為賴氨酸。

輕相液粉中蛋白質的必需氨基酸指數、生物價和氨基酸比值系數、PER、IVPD和PDCAAS為最高。通過模糊識別法計算樣品中蛋白質與全雞蛋蛋白質的貼近程度，輕相液蛋白質與全雞蛋蛋白質的貼近度均高于谷朊粉和小麥面粉。綜上所述，輕相液蛋白質的營養價值要高于谷朊粉和小麥面粉中的蛋白質，本文為輕相液的開發利用提供了理論支撐。

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Nutrition evaluation of protein in light liquid phase produced during the process of wheat starch production by decanter centrifuge

MA Xiao－jun，XIONG Jian

(School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi214122，China)

The nutritive value of protein in the light liquid phase，the by－product in production of wheat starch by decanter centrifuge was com pared with wheat flour and gluten.The results showed that amino acid score and chemicalscore of protein in light liquid phase were higher than wheat flour and gluten;while the essential amino acid index(EAAI)，biological value(BV)，score of ratio coefficient of amino acid(SRCAA)，in－vitro protein digestibility(IVPD)，protein efficiency ratio(PER)and Protein digestibility corrected amino acid scoring(PDCASS)were:0.95，92.06，73.73，85.4%，1.89 and 0.43 respectively.Moreover，the proximal degree of the protein in the light phase calculated by Fuzzy identification mode was 0.85，which was higher than wheat flour and gluten.Therefore，light liquid phase was superior than that in wheat flour and wheat gluten.

decanter centrifuge;wheat flour;light liquid phase;protein;nutrition evaluation

TS231

A

1002－0306(2011)09－0083－04

2010－09－06 *通訊聯系人

馬曉軍(1965－)，男，副教授，研究方向:谷物化學。