摘要
商业玉米朊具有优良的疏水性、阻氧性和成膜性等特点，在食品、医药等领域的应用广泛。黄色玉米朊因含有色素类物质导致其呈黄色、且伴有不愉快气味，限制了其制药，化妆品等领域进一步应用。为此，本文以黄色玉米朊为对象，进行玉米朊的活性炭脱色工艺、脱色机理及产品品质评价方法研究。论文主要研究内容与结果如下: (1)以玉米朊保留率、色素残存率为指标，对不同型号的活性炭进行筛选;研究脱色时间、活性炭添加量、玉米朊初始浓度等因素对脱色效果的影响，优化脱色工艺。结果表明，不同厂家生产的活性炭脱色效果存在显著差异，确定活性炭P为最佳脱色剂。优化的工艺参数为:脱色时间1.5 h、固液比1∶75、玉米朊乙醇溶液的初始质量浓度4％、脱色温度35℃、乙醇质量浓度90％、脱色液pH7.0、脱色次数1次。优化条件下，脱色液中玉米朊保留率为67.28％，色素残存率为21.07％，脱色液中每毫克玉米朊含有4.609×10-2μg色素，脱色效果理想。 (2)采用扫描电子显微镜(SEM)，比表面积分析(BET)和孔径分析等手段，对三种脱色用活性炭的微观结构进行分析。结果表明，与活性炭N相比，活性炭C和活性炭P表面凹凸不平，有褶皱和凹陷，具有较高的比表面积(＞1400m2/g)和总孔容积（＞1.2m3/g），为微孔(30％)和中孔(70％)混合结构。活性炭的吸附不仅能力受表面结构和比表面积影响，还与微孔或中孔结构有关;活性炭的吸附能力由活性炭的表面结构、比表面积和孔隙结构共同决定。 (3)从热力学、动力学角度研究活性炭对β-胡萝卜素和玉米朊的吸附行为，探讨活性炭对β-胡萝卜素和玉米朊的吸附机理。结果表明，不同温度条件下，β-胡萝卜素和玉米朊在活性炭（活性炭N除外）上的吸附符合Langmuir模型和Freundlich模型(R2＞0.92)，活性炭对二者的吸附是单层吸附与多层吸附共存的复杂吸附模式。不同的温度和不同初始浓度条件下，β-胡萝卜素和玉米朊在活性炭上的吸附过程符合伪二级动力学模型、Bangham模型和Elovich模型，其中伪二级动力学模型在整个吸附过程中占主导地位(R2＞0.99)，活性炭对二者的吸附过程是物理和化学复合吸附，膜扩散等共同作用的结果。热力学参数研究表明，β-胡萝卜素和玉米朊在活性炭上的吸附是一个自发(△G0＜0)、吸热(△Ha0＞0)的过程，驱动力为熵驱动(△S0＞0)，△G0绝对值随温度升高而增大，表明升温有利于吸附过程的进行。升高温度虽有利于提高脱色效果，但也会降低玉米朊得率。 (4)采用传统化学分析、溶解性试验以及SDS-PAGE电泳等手段，从产品的化学组成、重金属含量、蛋白质变性程度以及分子量分布等角度，对脱色前后的玉米朊进行了全面的品质评价。结果表明，白色玉米朊颜色洁白，质地均匀，无不愉快气味，色素含量仅为黄色玉米朊的五分之一;脱色后的白色玉米朊中蛋白质含量上升，而其它杂质成分含量降低;脱色前后的玉米朊中重金属含量均低于2ppm，符合药典规定;白色玉米朊的主要组成是α-玉米朊，脱色过程对玉米朊分子量分布和变性程度影响不显著。 (5)采用FTIR、圆二色光谱等现代仪器分析方法，对脱色前后的玉米朊的二、三级结构进行了分析。结果表明，白色玉米朊酰胺Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ带等处的特征吸收峰均发生一定程度的蓝移;二级结构中α-螺旋含量升高（由56.4％上升至60.4％），β折叠含量降低（由10.5％降低至5.9％），无规则卷曲结构含量无变化(保持在33.5％);三级结构中苯丙氨酸与酪氨酸的近紫外吸收峰峰值升高。引起上述变化的原因可能是白色玉米朊产品中β玉米朊、色素和变性蛋白质含量降低，产品纯度提高。
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