提取條件對玉米黃粉中淀粉含量影響的研究

徐艷艷，任紅濤，李夢琴，王 躍，周洪祿

（河南農業大學食品科學技術學院，河南鄭州450002）

提取條件對玉米黃粉中淀粉含量影響的研究

徐艷艷，任紅濤，李夢琴*，王 躍，周洪祿

（河南農業大學食品科學技術學院，河南鄭州450002）

采用分光光度法測定玉米黃粉中的淀粉含量，研究了α-淀粉酶用量、pH、水浴時間、水浴溫度等提取條件對玉米黃粉中淀粉含量的影響。通過正交實驗優化了玉米黃粉中淀粉測定最佳工藝條件為pH7.5、α-淀粉酶用量為20mg/g、水浴溫度50℃、水浴時間50min。

淀粉含量，分光光度法，提取條件

玉米黃粉（corn gluten meal，CGM）是濕磨工藝生產玉米淀粉的主要副產品，含有約50%～60%的蛋白質、20%的淀粉、13%的纖維，少量的黃色素和風味物質等[1-4]。玉米醇溶蛋白在醫藥、食品工業中是極具開發潛力的包裝材料和藥物輔料[5]。近年來，隨著對醇溶蛋白的研究深入，其應用范圍越來越廣，因此，提高醇溶蛋白的提取率和純度，是實現其應用產業化的關鍵。但是由于玉米黃粉中較高的淀粉含量，尤其其中的抗性淀粉，在消化道內不易被淀粉酶水解；吸收水分后黏滯性增大等特性，影響營養成分的消化吸收[6]；同時玉米淀粉黏度較大，在提取醇溶蛋白時，大大增加了醇溶蛋白提取的難度，影響玉米醇溶蛋白的提取率、純度及應用，因此控制最終醇溶蛋白中的淀粉含量是玉米醇溶蛋白提取技術的關鍵。已有研究表明，采用α-淀粉酶降解黃粉中的淀粉，在酶解過程中沒有新的官能團產生，也沒有引入其它元素[7]，因此本研究采取α-淀粉酶降解淀粉，利用分光光度法測定玉米黃粉中的淀粉含量，優化玉米黃粉中淀粉含量的最佳工藝參數，以確保后期提取玉米醇溶蛋白時淀粉含量較低。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

玉米黃粉 河南周口蓮花味精廠提供；可溶性淀粉 北京雙旋微生物培養基制品廠；α-淀粉酶（3700u/g） 北京奧博星生物技術有限責任公司；1.3‰I2-KI溶液；0.5mg/mL淀粉標準溶液；碘和碘化鉀、蒸餾水、所用試劑 均為分析純。

T6紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限公司；膠體磨 河北防爆電機廠；101-2AB型電熱鼓風干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司；TDL-5-A型離心機 上海安亭科學儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的制備 玉米黃粉經粉碎后過80目篩，稱取20g按料液比為1∶5進行均質處理，攪拌10min，水浴酶解、滅酶，待冷卻至室溫后離心（15min、5000r/min），棄去上清液、水洗沉淀3次。將沉淀在50℃下烘干，12h后粉碎，過80目篩得樣品。

1.2.2 最大吸收波長的測定[8]取0.5mg/mL淀粉標準溶液，加入I2-KI溶液顯色后，以空白為參比，測定波長580～620nm的吸光度。再以吸光度為縱坐標，吸收波長為橫坐標，繪制吸收曲線，由此測得其最大吸收波長為600nm。

1.2.3 玉米黃粉中淀粉的測定 準確稱取1.0000g樣品，放入50mL燒杯中，加20mL蒸餾水邊攪拌邊加熱至沸10min，冷卻后過濾。用5mL蒸餾水洗滌濾渣3次，棄去濾渣，將濾液轉入50mL燒杯中，用少量蒸餾水洗滌殘留濾液，一并倒入50mL燒杯中，然后加熱至沸10min，冷卻至室溫后轉入50mL容量瓶中，定容、搖勻，得淀粉樣品液。

取10mL上述淀粉樣品液，加入0.5mL I2-KI溶液，以空白為參比，于600nm處測定樣品液的吸光度，記錄下吸光度的值。每次實驗重復三次，取其平均值作為該樣品吸光度的值，然后根據標準曲線計算出淀粉濃度，從而確定淀粉含量。

1.2.4 標準曲線的繪制 準確吸取0.5mg/mL淀粉標準溶液0、2、4、6、8、10、12、14mL，分別置于25mL容量瓶中，用蒸餾水定容，搖勻。各取10mL，按上述方法測定各淀粉標準溶液的吸光度。以吸光度對淀粉濃度作圖得標準曲線，如圖1所示。

圖1 可溶性淀粉標準曲線Fig.1 The soluble starch standard curve

其線性回歸方程為：Y=6.9586X+0.0122，R2=0.9998。式中：Y-吸光度；X-淀粉濃度（mg/mL）；測定線性范圍：0～1.25mg/mL。

2 結果與分析

2.1 α-淀粉酶用量對玉米黃粉中淀粉含量的影響

玉米黃粉經粉碎后過80目篩，稱取5份20g的玉米黃粉，按料液比為1∶5進行均質處理后，攪拌10min，分別加入10、20、30、40、50mg/g的α-淀粉酶，調節pH6.2，在50℃下水浴酶解30min，不同α-淀粉酶用量對淀粉含量的影響見圖2。

圖2 α-淀粉酶酶用量對玉米黃粉中淀粉含量的影響Fig.2 Theinfluenceofthequantityofα-enzymesonstarchinCGM

由圖2可知，隨著酶用量的增大，淀粉含量逐漸降低，當酶用量小于20mg/g時，淀粉含量急劇下降，當酶用量高于20mg/g時，淀粉含量趨于平緩。酶用量過少時，淀粉降解不完全，但酶用量過大時，會增大成本，綜合考慮酶用量對淀粉含量的影響和經濟因素，確定α-淀粉酶用量為20mg/g。

2.2 pH對玉米黃粉中淀粉含量的影響

玉米黃粉經粉碎后過80目篩，稱取5份20g的玉米黃粉，按料液比為1∶5進行均質處理后，攪拌10min，各加入20mg/g的α-淀粉酶，調節pH分別為5.0、6.0、7.0、8.0，在50℃下水浴酶解30min，水解pH對玉米黃粉中淀粉含量的影響見圖3。

圖3 pH對玉米黃粉中淀粉含量的影響Fig.3 The influence of pH value on starch in CGM

由圖3可知，pH在5.0～7.0之間，淀粉含量下降幅度很大，pH在7.0～8.0之間，淀粉含量基本保持不變。這是因為pH接近5.0時，淀粉酶逐漸失去活性，降解淀粉能力逐漸下降，導致淀粉含量增加，而α-淀粉酶的最適pH為5.5～7.5，考慮到淀粉酶的最佳活性，確定pH為7.0。

2.3 水浴溫度對玉米黃粉中淀粉含量的影響

玉米黃粉經粉碎后過80目篩，稱取5份20g的玉米黃粉，按料液比為1∶5進行均質處理后，攪拌10min，各加入20mg/g的α-淀粉酶，調節pH為7.0，在水浴溫度分別為40、50、60、70、80℃下水浴酶解30min，水浴溫度對玉米黃粉中淀粉含量的影響見圖4。

圖4 水浴溫度對玉米黃粉中淀粉含量的影響Fig.4 The influence of stretching temperature on starch in CGM

由圖4可知，溫度在40～70℃范圍時，淀粉含量較低，在40℃和50℃時，淀粉含量基本一致，而且此時淀粉含量最低，溫度高于70℃時，淀粉含量顯著增大。因為當溫度高于70℃時，淀粉酶失去活性，幾乎不能水解淀粉，故淀粉含量增加，而α-淀粉酶的適宜溫度為50～70℃，因此確定水浴溫度為50℃。

2.4 水浴時間對玉米黃粉中淀粉含量的影響

玉米黃粉經粉碎后過80目篩，稱取5份20g的玉米黃粉，料液比為1∶5，攪拌10min，各加入20mg/g的α-淀粉酶，調節pH為7.0，水浴溫度為50℃，水浴時間分別為20、30、40、50、60min，水解時間對玉米黃粉中淀粉含量的影響見圖5。

圖5 水浴時間對玉米黃粉中淀粉含量的影響Fig.5 The influence of stretching time on starch in CGM

由圖5可知，當水浴時間小于40min時，淀粉含量逐漸下降，當水浴時間大于40min時，淀粉含量逐漸上升，當水浴時間為40min時，淀粉含量最低，但是隨著水浴時間的增加，淀粉含量范圍較小，這可能因為水浴時間對淀粉的影響相對較小，綜合考慮，確定水浴時間為40min。

2.5 最佳工藝條件的選擇

采用L9（34）正交表進行正交實驗設計，以確定最佳工藝條件，見表1。

表1 L9（34）正交因子水平表Table 1 L9（34）The orthogonal factor levels

按表1的正交因子水平設計L9（34）正交實驗結果與分析見表2。

由表2可知，α-淀粉酶用量、pH、水浴時間、水浴溫度這四個因素對玉米黃粉中淀粉含量的影響依次為：pH（B）gt;α-淀粉酶用量（A）gt;水浴溫度（C）gt;水浴時間（D），pH對淀粉含量的影響最顯著，水浴時間對淀粉含量的影響很小，這與單因素實驗一致。因此確定玉米黃粉中淀粉測定的最佳工藝條件為A2B3C2D3，即α-淀粉酶用量為20mg/g、pH為7.5、水浴溫度為50℃、水浴時間為50min。

按A2B3C2D3條件進行3次平行驗證實驗，得到最終玉米黃粉中淀粉含量為0.849mg/g，由此可見，淀粉含量低于表2中每一項實驗結果，故該優化條件為最佳選擇。

表2 L9（34）正交實驗結果Table 2 L9（34）The orthogonal experiment results

3 結論

采用分光光度法測定黃粉中的淀粉含量，通過設計正交優化的玉米黃粉中淀粉水解的最佳工藝條件是α-淀粉酶用量為20mg/g、pH為7.5、水浴溫度為50℃、水浴時間為50min，在此條件下玉米黃粉中淀粉含量為0.849mg/g，大大降低了黃粉中淀粉的含量，同時降低了提取液的粘度，為提高提取物玉米醇溶蛋白和谷蛋白的提取率和純度創造了良好的條件。分光光度法快速準確的測定，為工廠實際生產控制提供了重要參考。

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Study on influence to content of starch in corn gluten meal by the extraction conditions

XU Yan-yan，REN Hong-tao，LI Meng-qin*，WANG Yue，ZHOU Hong-lu
（College of Food Science and Technology，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

Measured the content of starch in corn gluten meal by spectrophotometry.Studied on the influence to content of starch in corn gluten meal by the extraction conditions such as the quantity of α-Amylase，pH，stretching time and stretching temperature.The optimum conditions should be pH7.5，the quantity of α-Amylase was 20mg/g，stretching temperature was 50℃，stretching time was 50min by orthogonal test analysis. Key words：content of starch；spectrophotometry；extraction conditions

TS210.1

B

1002-0306（2012）01-0292-03

2010－10－18 *通訊聯系人

徐艷艷（1986-），女，碩士研究生，研究方向：農產品深加工。

河南省教育廳自然科學研究計劃項目（2010A550008）；河南農業大學重點學科資助項目。