大孔吸附樹脂對玉米蛋白水解液脫鹽效果的研究

孫 旭 肖志剛 馬秀婷 李 良

（東北農業大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

玉米蛋白粉（corn gluten meal，CGM）是濕法生產玉米淀粉時主要副產物，其蛋白質含量達60%以上，主要成分為醇溶蛋白（68%）、谷蛋白（22%）、球蛋白（1.2%）和白蛋白［1］。由玉米蛋白酶解生成的玉米肽具有水溶性好、溶解度不受pH 影 響、高濃度低黏度［2］等特點，并具有抗氧化［3，4］、降血壓［5］、抗疲勞［6，7］、促進乙醇代謝［8，9］等生理活性。但在酶解過程中，為了維持反應體系pH 的恒定，需要不斷加入堿溶液，導致體系中存在大量的無機鹽。這些無機鹽不僅影響玉米肽的口感，對理化性質的測定及生理活性的研究都有一定的負作用；此外，在蛋白水解液中還含有未完全水解的蛋白質、酶及有機膠體等雜質［10］，這些會限制其在食品領域的應用。因此，需要對玉米蛋白水解液進行脫鹽，精制玉米肽。

目前，生物活性物質較常用的脫鹽方法有離子交換樹脂法和大孔吸附樹脂法。大孔吸附樹脂的分離機理是吸附原理和分子篩原理，主要是通過分子間疏水相互作用對分子進行吸附，因此大孔吸附樹脂不僅可以脫鹽還可以保留水解物中的疏水性肽段。大孔吸附樹脂是由苯乙烯、二乙烯苯、二甲丙烯酸酯等聚合而成的網狀孔穴結構，為非離子的高分子吸附劑，具有成本低、選擇性好、吸附容量大、回收率高、容易再生等特點［11，12］。

本試驗選用大孔吸附樹脂DA201－C 為吸附劑，對玉米蛋白水解液進行脫鹽試驗，確定最佳解吸劑，并進一步研究pH 值、樣品濃度及上樣速度對玉米多肽回收率的影響，為玉米多肽的后續分離、純化提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米蛋白粉：長春大成玉米開發有限公司；

2709堿性蛋白酶：88 244 U／g，棗莊市杰諾生物酶有限公司；

大孔吸附樹脂層析柱：Φ2.6cm×30cm，上海華美實驗儀器廠；

DA201－C 大孔吸附樹脂：江蘇蘇青水處理工程集團有限公司；

其它試劑：分析純，市售。

1.2 儀器與設備

食品蒸煮擠壓機：DS56－Ⅲ型，濟南賽信膨化機械有限公司；

振蕩培養箱：BS－2E型，金壇市國旺實驗儀器廠；

超微量分光光度計：K5600 型，北京凱奧科技發展有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 玉米多肽的制備 將一定條件下擠壓膨化出的玉米蛋白粉烘干、粉碎、過篩，按料液比1∶10（m∶V）加水調制，置于三角瓶中，在酶與底物比10%，pH 為9.5，溫度為55 ℃條件下酶解4h，95 ℃滅酶15min，反復離心（10 000r／min，20min）3次，合并上清液，上清液即為玉米多肽溶液。

1.3.2 大孔吸附樹脂的預處理 用無水乙醇浸泡樹脂24h，使其充分溶脹，然后用無水乙醇洗至流出液加水不呈白色渾濁為止，而后用去離子水充分洗凈乙醇。然后用5%HCl溶液浸泡樹脂3h，而后用去離子水洗至水洗液呈中性，最后用2% NaOH 溶液浸泡樹脂3h，再用去離子水洗至水洗液呈中性備用。

1.3.3 大孔吸附樹脂對玉米多肽的靜態吸附及解吸 將15mL樹脂加入到250 mL 的具塞錐形瓶中，向其中加入濃度為30mg／mL的玉米蛋白水解液15mL，將錐形瓶置于搖床中（轉速為160r／min），室溫振蕩12h，至吸附平衡，每隔30min取樣進行分析。選擇水和不同濃度的乙醇（35%，55%，75%，95%）作為洗脫劑，對已達到吸附飽和的樹脂進行24h解吸。

1.3.4 大孔吸附樹脂對玉米多肽的動態吸附及解吸 采用2.6cm×30cm 規格的層析柱，將DA201－C大孔吸附樹脂裝入層析柱中。在室溫條件下，將玉米多肽溶液以一定的濃度、pH、速度流進層析柱，用紫外檢測器檢測流出液的A220nm。先用去離子水洗滌層析柱，洗脫液每8 mL 收集1管，取每管中1mL稀釋50倍，測定其電導率，直至洗脫液的電導率與去離子水相當，用75%濃度的乙醇進行洗脫，收集洗脫峰，冷凍干燥。

1.3.5 工藝條件的確定

（1）酶解液pH 對多肽回收率的影響：在室溫條件下，將肽 濃度 為30 mg／mL 的 酶 解 液pH 值 分 別 調 為7，8，9 以2BV／h的流速上樣，用去離子水洗滌層析柱，直至洗脫液的電導率與去離子水相當，用75%濃度的乙醇進行洗脫，以多肽的回收率為指標，確定最佳酶解液pH。

（2）酶解液濃度對多肽回收率的影響：在室溫條件下，將肽溶液（pH＝8）分別配置成15，30，45mg／mL 以2BV／h的流速上樣，用去離子水洗滌層析柱，直至洗脫液的電導率與去離子水相當，用75%濃度的乙醇進行洗脫，以多肽的回收率為指標，確定最佳酶解液濃度。

（3）酶解液流速對多肽回收率的影響：在室溫條件下，將肽濃度為30mg／mL的酶解液（pH＝8）分別以1.0，1.5，2.0BV／h的流速上樣，用去離子水洗滌層析柱，直至洗脫液的電導率與去離子水相當，用75%濃度的乙醇進行洗脫，以多肽的回收率為指標，確定最佳酶解液流速。

1.3.6 測定項目及方法

（1）肽含量的測定：Folin－酚法。

（2）灰分含量的測定：馬弗爐灰化法（GB／T 5009.4——2010）。

（3）相關指標的測定：按式（1）～（5）計算。

2 結果與討論

2.1 大孔吸附樹脂對玉米多肽的靜態吸附及解吸

2.1.1 大孔吸附樹脂對玉米多肽的靜態吸附能力 DA201－C大孔吸附樹脂對玉米多肽的靜態吸附率和吸附量隨時間的變化規律見圖1。

圖1 大孔吸附樹脂對玉米多肽的吸附曲線Figure 1 Static adsorption curves of MAR DA201－C to corn peptides

由圖1可知，大孔吸附樹脂對玉米多肽的靜態吸附過程中，在最初的2h內，吸附率和吸附量隨時間的增加而不斷增加，尤其在前0.5h增加非常迅速，而2h后吸附率和吸附量隨時間的增加無明顯變化，說明2h左右時已到達樹脂吸附的飽和，吸附平衡時的吸附率為92.32%，吸附量為27.7mg／mL，說明對玉米多肽DA201－C 大孔吸附樹脂表現出良好的吸附性能。

2.1.2 大孔吸附樹脂對玉米多肽的靜態解吸 由表1 可知，在所選的解吸劑中，水的解析率最低，乙醇溶液的解析率隨乙醇含量的增加而增大，75%乙醇的解析率最高。無水乙醇的解析率比75%乙醇的解析率低，這可能是因為玉米多肽在無水乙醇中溶解程度有限［13］，致使解析率下降，所以選用75%乙醇為解吸劑。

表1 不同濃度的乙醇溶液對玉米多肽的靜態解吸效果Table 1 Effect of ethanol concentration on static desorption of the resin

2.2 大孔吸附樹脂對玉米多肽的動態吸附及解吸

大孔吸附樹脂對玉米多肽動態吸附過程的電導率和A220nm隨洗脫體積的變化曲線見圖2。由圖2可知，用去離子水洗滌層析柱時，洗脫液的電導率先升高后降低，出現一個洗脫峰后，電導率變化逐漸平緩，說明層析柱中的無機鹽離子基本被洗出。隨后，用75%乙醇洗脫層析柱，洗脫曲線的拖尾現象可能是由于玉米多肽溶液中大分子組分在75%乙醇溶液中溶解性不佳，無法完全洗脫所致。

圖2 大孔吸附樹脂對玉米多肽吸附和脫鹽效果Figure 2 Dynamic adsorption and desalination of MAR DA201－C to corn peptides

2.3 工藝條件的確定

通過研究玉米蛋白酶解液pH 值、多肽濃度、上樣速度對流經大孔吸附樹脂DA201－C 溶液的多肽回收率的影響，確定最佳工藝條件，結果見圖3～5。

由圖3可知，當pH 為8 時，玉米多肽回收率最高，當pH 為7或9時，玉米多肽回收率略有下降，可能是在此pH條件下，大孔吸附樹脂對玉米多肽的吸附能力降低。因此確定最佳pH 為8。

圖3 pH 對玉米多肽回收率的影響Figure 3 Effects of pH value on recovery of corn peptides

圖4 樣品濃度對玉米多肽回收率的影響Figure 4 Effects of concentration of corn peptides on recovery

圖5 樣品流速對玉米多肽回收率的影響Figure 5 Effects of flow rate on recovery of corn peptides

由圖4可知，隨著樣品濃度的增加，玉米多肽回收率呈下降趨勢。這是因為樣品濃度較低時，玉米肽能夠與樹脂充分接觸，在疏水相互作用條件下，能更有效地被樹脂吸附。但隨樣品濃度的降低，試驗周期就會延長，雖然30 mg／mL比15mg／mL的樣品肽回收率低，但可以縮短一半周期，當樣品濃度為45mg／mL 時，肽損失較多。綜合考慮后，定最佳樣品濃度為30mg／mL。

由圖5可知，樣品流速對肽回收率也有一定影響。當樣品流速為1BV／h時，肽回收率較高，隨著樣品流速的增加，肽回收率下降，但相差不大。綜合考慮后，確定最佳樣品流速為2BV／h。

根據上述結果，確定玉米多肽脫鹽工藝的條件為樣品pH 為8，濃度為30mg／mL，樣品流速為2BV／h。

2.4 脫鹽效果分析

在最佳工藝條件下對玉米多肽溶液進行脫鹽，對脫鹽前后玉米多肽的分析結果見表2。

由表2可知，大孔吸附樹脂脫鹽后玉米多肽中蛋白質含量明顯增加，灰分含量大大降低，脫鹽率達90%以上，脫鹽效果良好。因此，采用DA201－C 大孔吸附樹脂可以有效的去除玉米蛋白酶解液中的無機鹽。

表2 脫鹽前后玉米多肽的成分對比Table 2 Composition of corn peptides before and after desalting

3 結論

采用大孔吸附樹脂DA201－C對玉米蛋白水解液進行脫鹽處理是一種簡便有效的方法。較佳的工藝條件為樣品pH 8，多 肽 濃 度30 mg／mL，上 樣 速 度2 BV／h，洗 脫 劑 為75%乙醇。在此條件下，玉米多肽回收率為79.67%，脫鹽率達90.10%。目前對大孔吸附樹脂應用和性能研究已經相當廣泛，雖然存在一些不足，如缺乏藥用標準，在應用中缺乏規范化的技術要求等，但與其它常規脫鹽方法相比，大孔吸附樹脂法優點在于費用低、操作簡單、條件溫和，可以避免加熱、化學處理等過程造成有效成分活性的降低。另外，作為洗脫劑的乙醇解吸性能較佳，具有沸點低，利于回收利用的特點。本試驗為玉米多肽的進一步富集純化研究奠定基礎，在后續試驗中可對玉米多肽的分子量以及生理活性展開研究。

1 吳亞梅，陳健，李維鋒.玉米蛋白粉深加工應用的新進展［J］.現代食品科技，2007，23（4）：97～100.

2 敬珊珊，劉曉蘭，鄭喜群.玉米蛋白加工利用研究進展［J］.食品與機械，2012，28（1）：259～263.

3 Xu Li，Zhang X Z，Guo Yi，et al.Preparation and anti－oxidative effects of corn peptides［J］.Chemistry Research in Chinese University，2002，18（3）：299～302.

4 王晶，孔保華.劉玉花.玉米蛋白酶水解物抗氧化活性的研究［J］.食品工業科技，2008，29（1）：101～104.

5 王進，何慧，隋玉杰，等.玉米肽、大豆肽及其復配肽的降血壓活性比較［J］.中國糧油學報，2007，22（1）：45～47.

6 鄭鴻雁.玉米肽抗疲勞作用的實驗研究［J］.中國糧油學報，2005，20（1）：33～35.

7 Magoichi Yamaguchi，Masayasu Takeuchi，Kiyoshi Ebihara.Inhibitory effect of peptide prepared from corn gluten meal on 7，12－dimethylbenz［a］anthracene－induced mammary tumor progression in rats［J］.Nutrition Research，1997，17（7）：1 121～1 130.

8 Magoichi Yaamaguchi，Fumi Nishikiori，Michiko Ito，et al.The effects of corn peptide ingestion on facilitating alcohol metabolism in healthy men［J］.Bioscience，Biotechnology，and Biochemistry，1997，61（9）：1 474～1 481.

9 郭輝，何慧，韓櫻，等.玉米肽對小鼠酒后肝臟乙醇脫氫酶活力的影響及醒酒機理［J］.食品科學，2011，32（11）：265～269.

10 馮彪，倪晉仁，毛學英.超濾技術處理酪蛋白酶解液的研究［J］.中國乳品工業，2005，32（3）：32～34.

11 Gokmen V，Serpen A.Equilibrium and kinetic studies on the adsorption of dark colored compounds from apple juice using adsorbent resin［J］.Journal of Food Engineering，2002，53（3）：221～227.

12 劉飛，趙瑩.大孔吸附樹脂及其在天然產物分離純化中的應用［J］.齊魯藥事，2008，27（10）：679～681.

13 陳季旺，孫勤，夏文水.魚降壓肽的大孔吸附樹脂脫鹽及理化性質［J］.食品科學，2009，30（24）：158～162.