本發(fā)明公開了一種白色玉米醇溶蛋白的中試生產(chǎn)方法，具體涉及一種通過亞臨界萃取技術(shù)快速去除玉米蛋白粉中色素與脂肪的方法，以及采用超聲波動態(tài)逆流提取技術(shù)生產(chǎn)玉米醇溶蛋白的中試生產(chǎn)方法，屬于玉米蛋白粉深加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

玉米蛋白粉是生產(chǎn)玉米淀粉的主要副產(chǎn)物，玉米蛋白粉中含有約40%的玉米醇溶蛋白（Zein），是玉米蛋白粉的主要成分。玉米醇溶蛋白具有獨特的溶解性、成膜性、粘結(jié)性、耐熱性、抗氧化性和抑菌作用，并且還具有防水、防濕性能，耐酸、耐油等特性，是一類具有防潮、隔氧、阻油、保鮮、抗紫外線、防靜電、可生物降解功能的天然高分子材料，在藥物控釋、食品保鮮、生物降解包裝材料、化工等領(lǐng)域顯示出廣闊應(yīng)用前景。

然而，現(xiàn)有工業(yè)化玉米醇溶蛋白的生產(chǎn)主要以玉米蛋白粉為原料，多采用直接浸提法，玉米醇溶蛋白被萃取的同時，原料中的色素（β-胡蘿卜素、葉黃素和玉米黃素等）和異味物質(zhì)也隨之溶出，導(dǎo)致玉米醇溶蛋白終產(chǎn)品呈現(xiàn)黃色，色度達(dá)不到國際市場的應(yīng)用要求，限制了玉米醇溶蛋白在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。相比而言，白色玉米醇溶蛋白具有更廣闊的市場前景。

白色玉米醇溶蛋白主要通過對現(xiàn)有產(chǎn)品進行脫色處理獲得，其脫色技術(shù)已經(jīng)被探索了幾十年，到目前為止只有日本在脫色技術(shù)上取得突破，真正實現(xiàn)白色玉米醇溶蛋白的工業(yè)化制備，但該技術(shù)處于保密狀態(tài)。因此，玉米醇溶蛋白的脫色技術(shù)一直是國際研究熱點與難點。中國專利CN 103059116A公開了一種白色玉米醇溶蛋白的生產(chǎn)方法，是以玉米蛋白粉為原料，加入α -淀粉酶和糖化酶進行除淀粉處理，加入乙醇進行脫脂、初步脫色處理，過濾，將濾渣加入乙醇水溶液提取，離心分離得玉米醇溶蛋白提取液；玉米醇溶蛋白提取液加入脫色劑進行第二次脫色處理，最后經(jīng)濃縮干燥得白色玉米醇溶蛋白成品。但是該專利提供的白色玉米醇溶蛋白生產(chǎn)方法僅停留在實驗室階段，尚未進行中試化生產(chǎn)或工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

亞臨界萃取技術(shù)是利用亞臨界流體作為萃取劑，在密閉、無氧、低壓的壓力容器內(nèi)，依據(jù)有機物相似相溶的原理，通過萃取物料與萃取劑在浸泡過程中的分子擴散過程，達(dá)到固體物料中的脂溶性成分轉(zhuǎn)移到液態(tài)的萃取劑中，再通過減壓蒸發(fā)的過程將萃取劑與目的產(chǎn)物分離，最終得到目的產(chǎn)物的一種新型萃取與分離技術(shù)。亞臨界萃取技術(shù)相比其它分離方法有許多優(yōu)點：無毒、無害、環(huán)保、無污染、非熱加工，不破壞產(chǎn)品活性、防止氧化，產(chǎn)能大，可工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，節(jié)能、運行成本低，易于和產(chǎn)物分離等，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。目前，亞臨界萃取技術(shù)應(yīng)用于玉米醇溶蛋白的生產(chǎn)尚未見報道。

因此，將亞臨界萃取技術(shù)應(yīng)用于玉米醇溶蛋白的生產(chǎn)，開發(fā)一條溶劑消耗少、低成本、產(chǎn)品品質(zhì)與純度高的白色玉米醇溶蛋白工業(yè)化生產(chǎn)路線，是該產(chǎn)品在市場上得以成功推廣的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種白色玉米醇溶蛋白的中試生產(chǎn)方法。

本發(fā)明生產(chǎn)白色玉米醇溶蛋白的方法，是先利用亞臨界萃取技術(shù)去除玉米蛋白粉中色素與脂肪，亞臨界萃取結(jié)束后脫溶，得到脫色脫脂玉米蛋白粉；再采用超聲波動態(tài)逆流提取技術(shù)提取脫色脫脂玉米蛋白粉，得到玉米醇溶蛋白提取液，過濾后再經(jīng)真空低溫濃縮得到玉米醇溶蛋白濕粉，最后經(jīng)真空冷凍干燥，得到白色玉米醇溶蛋白產(chǎn)品。

利用亞臨界萃取溶劑萃取脫除色素與脂肪的工藝中，亞臨界萃取溶劑為液態(tài)丁烷或二甲醚（純度100%）；玉米蛋白粉物料與亞臨界萃取溶劑的料溶比為1:1.3~1:2（kg/L），萃取溫度為20℃~50℃，萃取壓力為0.2 MPa~0.5MPa，連續(xù)萃取1-5次，每次萃取時間為15min~60min。在萃取過程中輔助以機械攪拌以提高萃取效率。

亞臨界萃取結(jié)束后的脫溶工藝，是對玉米蛋白粉物料和萃取溶劑進行蒸發(fā)脫溶，得到玉米色素與脂肪提取物和脫色脫脂玉米蛋白粉；脫溶時玉米蛋白粉物料溫度在10℃~40℃之間。萃取溶劑經(jīng)蒸發(fā)脫溶得到的氣體溶劑，經(jīng)過隔膜壓縮機壓縮液化，液態(tài)的溶劑流回溶劑回收罐，循環(huán)使用。

采用超聲波動態(tài)逆流提取玉米醇溶蛋白的工藝中，脫色脫脂玉米蛋白粉與乙醇水溶液（乙醇的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為70~95%）按固液比為1:3~1:25kg/L混合后，在避光下進行超聲波動態(tài)逆流提取，提取溫度為30℃~60℃，超聲頻率為10KHz~30KHz ，提取時間為15min~120min。在提取過程中輔助以機械攪拌以提高提取效率。

提取后的過濾采用濾網(wǎng)目數(shù)為60~120目，過濾壓力為-0.02MPa~0.1MPa。

真空低溫濃縮工藝中，真空濃縮是在溫度為35℃~45℃，真空壓力為-0.02MPa~0.1MPa下濃縮10 min~180 min。

真空冷凍干燥工藝中，冷凍溫度為-20℃~-10℃，干燥溫度為-60℃~-30℃，真空壓力為0.2kPa~0.9kPa，干燥時間為60 min~360 min。

上述生產(chǎn)方法得到的玉米醇溶蛋白產(chǎn)品的色度L值48~70（L值表黑白），a值為2~4（a值表紅綠），b值為10~18（b值表藍(lán)黃），玉米醇溶蛋白中蛋白質(zhì)含量為78%~81%。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點：

1、本發(fā)明生產(chǎn)的玉米醇溶蛋白為白色固體，使得玉米醇溶蛋白的應(yīng)用不再需要受到其特有顏色的限制，將更廣泛應(yīng)用于食品與醫(yī)藥行業(yè)，顯著提高了玉米蛋白粉的附加值，有利于玉米蛋白粉的綜合開發(fā)利用；

2、本發(fā)明利用亞臨界萃取技術(shù)快速去除玉米蛋白粉中色素與脂肪的方法，大大縮短了萃取時間，提高了萃取效率；該方法具有簡單、成本低、高效等優(yōu)點，適合大規(guī)模生產(chǎn)；

3、本發(fā)明充分利用了超聲波動態(tài)逆流提取技術(shù)的優(yōu)勢，大大縮短了萃取時間，提高了萃取效率及玉米醇溶蛋白的得率；

4、產(chǎn)品無溶劑殘留，綠色健康，且溶劑可循環(huán)利用，不會對環(huán)境造成污染。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明提供的一種白色玉米醇溶蛋白的中試生產(chǎn)方法作進一步說明。

實施例1

（1）脫色素與脫脂：將玉米蛋白粉粉碎，稱取玉米蛋白粉14.1kg放入亞臨界萃取設(shè)備的密閉物料罐中，關(guān)閉進料通道后，抽至真空，按料溶比1:1.5注入液態(tài)丁烷溶劑，完全浸沒樣品，在避光、溫度35℃、萃取壓力0.35MPa下萃取4次，每次萃取40min。在萃取過程中輔助以機械攪拌以提高萃取效率。

（2）物料脫溶：萃取完成后，在溫度20℃進行脫溶處理。脫溶時，先開啟壓縮機，將壓力降為0MPa，再開真空泵，將壓力降為-0.1MPa；連續(xù)萃取4次，脫溶4次，抽出萃取罐中的液體溶劑，打開萃取罐的出氣閥，使物料中吸附的溶劑氣化與物料分離，排出萃取罐，進入分離罐，蒸發(fā)出的溶劑氣體經(jīng)過隔膜壓縮機壓縮液化，液態(tài)的溶劑流回溶劑循環(huán)罐，循環(huán)使用；萃取所得的萃取液，進入蒸發(fā)系統(tǒng)，使溶劑氣化與萃取液分離，得到576.7克玉米蛋白粉的脂肪與色素提取物；萃取罐中得到脫脂脫色玉米蛋白粉13.5kg。

（3）超聲波動態(tài)逆流提?。簩喤R界萃取得到的脫脂脫色玉米蛋白粉（13.5kg）置入超聲波動態(tài)逆流提取設(shè)備的提取罐中，按料液比1:8加入90%乙醇溶液108L，在密閉提取罐中攪拌提取，超聲頻率19.73KHz，溫度40℃下超聲提取30min；提取液在2個過濾罐中兩次過濾（濾網(wǎng)目數(shù)分別為80目、120目，過濾壓力為-0.085MPa），得到上清液和濾渣。在超聲波動態(tài)逆流提取過程中輔助以機械攪拌以提高效率。

（4）真空低溫濃縮：將上清液泵入濃縮罐中，在濃縮溫度38℃，濃縮壓力-0.1MPa下濃縮45 min，析出玉米醇溶蛋白濕粉10.8 kg。

（5）冷凍干燥：將玉米醇溶蛋白濕粉進行真空冷凍干燥：冷凍溫度為-15℃，干燥溫度為-45℃，真空壓力為0.5kPa，干燥時間為200 min，得到5.4kg白色玉米醇溶蛋白，色度L值為52.06，a值為2.56， b值為10.19。玉米醇溶蛋白中蛋白質(zhì)含量為80.45%。

實施例2

（1）脫色素與脫脂：將玉米蛋白粉粉碎壓坯，稱取壓坯玉米蛋白粉20kg放入亞臨界萃取設(shè)備的密閉物料罐中，關(guān)閉進料通道后，抽至真空，按料溶比1:1.8注入液態(tài)丁烷溶劑，完全浸沒樣品，在避光、溫度40℃、萃取壓力0.4MPa下萃取5次，每次萃取40min。在萃取過程中輔助以機械攪拌以提高萃取效率。

（2）物料脫溶：萃取完成后，再在溫度30℃進行脫溶處理。脫溶時，先開啟壓縮機，將壓力降為0MPa，再開真空泵，將壓力降為-0.1MPa；連續(xù)萃取5次，脫溶5次，抽出萃取罐中的液體溶劑，打開萃取罐的出氣閥，使物料中吸附的溶劑氣化與物料分離，排出萃取罐，進入分離罐，蒸發(fā)出的溶劑氣體經(jīng)過隔膜壓縮機壓縮液化，液態(tài)的溶劑流回溶劑循環(huán)罐，循環(huán)使用；萃取所得的萃取液，進入蒸發(fā)系統(tǒng)，使溶劑氣化與萃取液分離，得到628.57克玉米蛋白粉的脂肪與色素提取物；萃取罐中得到脫脂脫色玉米蛋白粉19.3kg。

（3）超聲波動態(tài)逆流提?。簩喤R界萃取得到的脫脂脫色玉米蛋白粉（19kg），置入超聲波動態(tài)逆流提取設(shè)備的提取罐中，按料液比1:6加入85%乙醇溶液114 L，在密閉提取罐中攪拌提?。撼曨l率20KHz，溫度45℃下超聲提取60min；提取液在2個過濾罐中兩次過濾（濾網(wǎng)目數(shù)分別為80目、120目，過濾壓力為-0.1MPa），得到上清液和濾渣。

（4）真空低溫濃縮：將上清液泵入濃縮罐中，在濃縮溫度35℃，濃縮壓力-0.05MPa下濃縮50 min，析出玉米醇溶蛋白濕粉15 kg。

（5）冷凍干燥：將玉米醇溶蛋白濕粉進行真空冷凍干燥，冷凍溫度為-18℃，干燥溫度為-50℃，真空壓力為0.8kPa，干燥時間為240 min，得到7.2kg白色玉米醇溶蛋白。色度L值為48.69，a值為3.90， b值為17.43。玉米醇溶蛋白中蛋白質(zhì)含量為79.65%。

實施例3

（1）脫色素與脫脂：將玉米蛋白粉粉碎，稱取玉米蛋白粉18kg放入亞臨界萃取設(shè)備的密閉物料罐中，關(guān)閉進料通道后，抽至真空，按料溶比1:2注入萃取二甲醚，完全浸沒樣品，在避光、溫度45℃、萃取壓力0.45MPa下萃取3次，每次萃取60min。

（2）物料脫溶：萃取完成后，再在溫度30℃進行脫溶處理。脫溶時，先開啟壓縮機，將壓力降為0MPa，再開真空泵，將壓力降為-0.1MPa；連續(xù)萃取3次，脫溶3次，抽出萃取罐中的液體溶劑，打開萃取罐的出氣閥，使物料中吸附的溶劑氣化與物料分離，排出萃取罐，進入分離罐，蒸發(fā)出的溶劑氣體經(jīng)過隔膜壓縮機壓縮液化，液態(tài)的溶劑流回溶劑循環(huán)罐，循環(huán)使用；萃取所得的萃取液，進入蒸發(fā)系統(tǒng)，使溶劑氣化與萃取液分離，得到1800克玉米蛋白粉的脂肪與色素提取物；萃取罐中得到脫脂脫色玉米蛋白粉16kg。

（3）超聲波動態(tài)逆流提?。簩喤R界萃取得到的脫脂脫色玉米蛋白粉（16kg），置入超聲波動態(tài)逆流提取設(shè)備的提取罐中，按料液比1:10加入75%乙醇溶液160L，在密閉提取罐中攪拌提取，超聲頻率19.5KHz，提取溫度50℃下超聲處理45min；提取液在2個過濾罐中兩次過濾（濾網(wǎng)目數(shù)分別為80目、120目，過濾壓力為-0.085MPa），得到上清液和濾渣。

（4）真空低溫濃縮：將上清液泵入濃縮罐中，在濃縮溫度40℃，濃縮壓力-0.1MPa下濃縮30 min，析出玉米醇溶蛋白濕粉13.8 kg。

（5）冷凍干燥：將玉米醇溶蛋白濕粉進行真空冷凍干燥，冷凍溫度為-18℃，干燥溫度為-55℃，真空壓力為0.6kPa，干燥時間為360 min，得到6.8kg白色玉米醇溶蛋白。色度L值為68.70，a值為3.25， b值為13.63。玉米醇溶蛋白中蛋白質(zhì)含量為78.25%。