作者简介 尚会建( 1972 － ) ，男，河北石家庄人，副教授，硕士生导师， 从事传质与分离研究。
收稿日期 2010-12-03
1． 2． 2 正交试验。在单因素试验的基础上，选择浸泡温度、 浸泡时间、浸泡液 SO2 浓度 3 个因素，进行正交试验。其因 素水平编码表( 表 1) 如下。
水平 Level 水平 1 水平 2 水平 3
SO2 浓度∥% 浸泡温度∥℃
试验号
浸泡时间∥h 淀粉得率∥%
Test number
SO2
Soaking Soaking time Starch yield
concentration temperature
1
0． 1
50
36
64． 47
2
0． 1
55
48
70． 60
3
0． 1
60
60
70． 00
4
0． 2
的离散程度呈正相关，蛋白质分解越充分，淀粉颗粒离散性
越好，浸泡效果好的玉米，淀粉颗粒间离散型较好，较厚的蛋
白质基质变薄，大多分散为小的碎片，游离于淀粉颗粒的间
隙及浸泡液中。这种分析为监测玉米浸泡过程提供了一种
直接的手段。试验表明，在 60 h 以内，浸泡时间越长，蛋白质
基质分解越充分，但从能耗等综合考虑建议采用 48 h 浸泡。
表 1 试验因素水平 Table 1 Test factors and levels
温度∥% Temperature
50 55 60
时间∥h Time 36 48 60
浓度∥% Concentration
0． 1 0． 2 0． 3
1． 2． 3 浸泡效果分析。应用光学显微镜和扫描电子显微镜
( SEM) 对浸泡效果进行分析。
39 卷 9 期
尚会建等 玉米湿法实验室浸泡工艺的浸泡效果分析
5373
SO2 对蛋白质基质的破坏作用愈加明显，开始较厚的蛋白质 基质逐渐破碎成较小的蛋白质单元，未破碎的基质也呈分散
( 2) 通过显微镜照片及扫描电子显微镜( SEM) 照片对玉 米浸泡效果进行了表征，发现蛋白质基质的分解与淀粉颗粒
状态，游离出的淀粉颗粒增加。
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2011，39( 9) : 5371 － 5373
责任编辑 陈娟 责任校对 李岩
玉米湿法实验室浸泡工艺的浸泡效果分析
尚会建，允 川，蒋梁鹤，王 亮，杨立彦，郑学明，王丽梅 ( 河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄 050000)
摘要 ［目的］确定实验室玉米淀粉生产的最适宜条件，并对浸泡效果进行分析。［方法］应用正交试验确定适宜的工艺条件，通过光学 显微镜和扫描电子显微镜对浸泡效果进行分析。［结果］适宜的浸泡条件为: 浸泡时间 48 h，浸泡温度 55 ℃ ，SO2 浓度 0． 2% 。显微分析 结果为: 在适宜的浸泡条件下，蛋白质基质分解充分。浸泡效果的好坏与蛋白质基质的分解程度呈正相关。［结论］该研究可为实验室 玉米淀粉的浸泡工艺研究提供基础。 关键词 玉米; 浸泡工艺; 显微分析; 蛋白质分解 中图分类号 S 184 文献标识码 B 文章编号 0517 － 6611( 2011) 09 － 05371 － 03
图 5 浸泡 24 h 后的玉米角质胚乳区扫描电镜观察 Fig． 5 The scanning electron microscope observation of corn
horny endosperm zone after soaked 24 h
颗粒之间紧密程度也有大幅降低。未浸泡的玉米，蛋白质基 质呈一个整体，结合紧密; 浸泡 24 h 可以发现，其中的蛋白质 基质已经出现小片; 浸泡 60 h 后发现，蛋白质已经分散成小 片，此时的淀粉颗粒呈现卵石型，淀粉颗粒的离散程度逐渐 提高。在浸泡过程中，随着浸泡时间的延长及浸泡的深入，
图 3 浸泡 60 h 的玉米角质胚乳区切片 Fig． 3 The slice of corn horny endosperm zone after soaked 60 h
时间延长，SO2 与蛋白质基质的作用充分，蛋白质基质分解 的越充分，但综合考虑该试验选择 48 h 比较有利。 2． 2． 3 浸泡结果的扫描电子显微镜( SEM) 分析。图 4 ～ 6 表明，随着浸泡时间延长，淀粉颗粒间的蛋白质网逐渐分散，
参考文献
图 6 浸泡 60 h 的玉米角质胚乳区扫描电镜观察 Fig． 6 The scanning electron microscope observation of corn
50
48
68． 20
5
0． 2
55
60
70． 44
6
0． 2
60
36
67． 18
7
0． 3
50
60
66． 38
8
0． 3
55
36
67． 60
9
0． 3
60
48
68． 41
K1
2． 050 7
1． 990 5
1． 992 5
K2
2． 072 1
K3
2． 023 9
2． 055 9
2 结果与分析
2． 1 实验室提取玉米淀粉工艺适宜影响因素的确定 正交
试验结果( 表 2) 表明，3 种因素对淀粉得率的影响顺序为: 浸
泡时间 ＞ 浸泡温度 ＞ SO2 浓度，最优组合为浸泡时间 48 h，浸 泡温度 55 ℃ ，SO2 浓度 0． 2% 。
表 2 3 因素 3 水平正交试验结果
Table 2 The orthogonal experiment result
horny endosperm zone without soaking
图 2 浸泡 48 h 的玉米角质胚乳区切片 Fig． 2 The slice of corn horny endosperm zone after soaked 48 h
由图 1 ～ 3 可以看出，浸泡时间越长照片中的蛋白质基 质分解越充分，浸泡 24 h 时蛋白质基质包裹淀粉颗粒比较紧 密，到了 48 h 后淀粉颗粒附近的蛋白质基质变得松散，60 h 蛋白质基质已经有很多分解成较小的碎片。可见随着浸泡
在浸泡过程中，SO2 与蛋白质基质的谷蛋白作用，破坏 谷蛋白的二硫键，使蛋白质分子松懈，从有规则的紧密结构 变为开链的不规则和散漫的排列形式。反应结果导致二硫 键被还原，得到一个含有半胱氨酸上的-SH 蛋白质碎片( P’) 和其上附有半胱氨酸 S － 硫代衍生物的第 2 个蛋白质碎片 ( P″) 。
在现阶段的湿法玉米淀粉生产中，浸泡是一个关键环 节，浸泡效果的质量，直接影响后续工段的生产及产物的产 量和质量。因此，对浸泡工艺的研究在玉米淀粉湿磨工艺中 占据重要地位。笔者通过对实验室研究的最佳工艺条件的 确定，为研究实验室玉米淀粉的浸泡工艺提供基础［1 －3］。
在现有浸泡效果的分析中，工业上主要通过对玉米颗粒 的吸水情况和浸泡液中干物质的含量进行间接表征，实验室 对浸泡效果的研究主要通过最终产品的产率，纤维中的联结 淀粉含量，或淀粉中的蛋白质含量进行表征［4 －7］。显微镜照 片可以作为一个辅助手段对玉米浸泡进行监测，考虑到现阶 段对浸泡过程的监测主要是含水率和浸泡液中的干物质含 量，含水率在浸泡 20 h 左右就已达到饱和，干物质含量是浸 泡过程移罐倒罐累积所得，只有显微镜照片是直接对浸泡的 玉米进行观察，该监测手段更为直接、简便，如果能系统化该 方法必将对浸泡过程有良好的促进作用。为此，笔者通过显 微镜照片和扫描电子显微镜照片对玉米蛋白质基质的分散 情况进行直接观察，以期能更全面的表征玉米的浸泡效果。 1 材料与方法 1． 1 材料与设备 普通马齿形玉米，亚硫酸浸泡液。电热 干燥箱( 南京实验仪器制造厂生产) ; 浸泡罐，250 ml 旋口玻 璃棕色瓶; 恒温水浴锅，江苏( 金坛市宏华仪器厂) ; JJ-2 型组 织捣碎机( 江苏金坛市宏华仪器厂) ; 40#、200#金属筛( 浙江 上虞市华丰五金仪器有限公司) ; 低速台式离心机( 上海安亭 科学仪器厂) ; XSZ-7G 生物显微镜( 重庆光电仪器有限公 司) ; S-4800-I 场发射扫描电子显微镜( 日本日立公司) 。 1． 2 研究方法 1． 2． 1 玉米淀粉提取工艺流程。原料除杂→浸泡→粗磨→ 分离胚芽→细磨→纤维分离→蛋白分离→淀粉→干燥→ 成品。
P’S － SP”+ HSO3－ →P’SH + P”SSO3 由于阻止了二硫键的再形成和 P＇＇蛋白质碎片的离子特 性，这个 S-硫代衍生物的生成，永久地增加了蛋白质的溶解 度［8］，促进了淀粉颗粒从蛋白质基质中释放出来。 2． 2． 2 浸泡过程的光学显微分析。分别取不同浸泡时间: 24、48、60 h 的玉米颗粒角质胚乳区进行碘液染色，对结果进 行光学显微分析。
图 1 浸泡 24 h 的玉米角质胚乳区切片 Fig． 1 The slice of corn horny endosperm zone after soaked 24 h
图 4 未浸泡的干玉米的角质胚乳区扫描电镜观察 Fig． 4 The scanning electron microscope observation of dry corn
2． 068 2
R
0． 011 5
0． 032 0
0． 039 2
5372
安徽农业科学
2011 年
2． 2 浸泡过程的显微镜照片分析 2． 2． 1 SO2 与蛋白质作用机理。玉米湿法浸泡工艺主要是 将深埋在玉米角质胚乳区谷蛋白基质中的淀粉颗粒释放出 来，谷蛋白是由大约 20 种相对分子质量范围为 11 000 ～ 127 000的不同蛋白质亚单元通过二硫键结合组成的巨大而 复杂的蛋白质分子。二硫键为一个半胱氨酸的-SH 与同链 或邻链的另一半胱氨酸的-SH 氧化连接而成。