白酒酒醅中醇溶蛋白不同碱性醇法提取的蛋白组成比较及结构表征研究

【字体: 时间:2025年05月16日 来源:Food Chemistry 8.5

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  为提升白酒酒醅(BJ)副产物利用率,研究人员针对其醇溶蛋白(PBJ)提取展开研究。通过优化沉淀和透析步骤改良碱性醇法,使回收率从 29.00% 提至 83.08%,纯度达 85–91%,还能有效去除重金属及毒素,为 BJ 高值化利用提供依据。

  
在白酒酿造的世界里,高粱等谷物经过固态发酵绽放出独特酒香,而每年超 3500 万吨的白酒酒醅(BJ)却因处理难题成为困扰行业的 “灰色地带”。这些富含约 20% 蛋白质(远超玉米、小麦)的酒醅,目前大多只能沦为饲料,不仅浪费了优质植物蛋白资源,其在高温高湿环境下储存时还可能积累黄曲霉毒素等有害物质,释放挥发性气体污染环境,带来巨大环保成本。如何从酒醅中高效提取具有重要应用价值的醇溶蛋白(PBJ),并解决传统提取方法回收率低、纯度不足、安全风险不明等问题,成为打开酒醅高值化利用大门的关键。

为攻克这些难题,山东景芝酒业股份有限公司与相关科研团队合作,在《Food Chemistry》上发表研究,围绕不同碱性醇法提取酒醅醇溶蛋白展开深入探索,旨在优化提取工艺,提升蛋白质量,为酒醅资源的可持续利用奠定基础。

研究主要采用的关键技术方法包括:不同碱性醇提取法(涉及蛋白絮凝和透析溶剂差异)、蛋白组分分析(如测定 prolamin、albumin、glutenin、globulin 占比)、结构表征(如分析蛋白二级结构)、重金属和毒素检测、蛋白质组学分析(鉴定蛋白组成)等,样本来源于山东景芝酒业提供的白酒酒醅粉。

原料成分与蛋白组成


通过对酒醅成分分析发现,其主要成分为粗纤维和蛋白质,蛋白质中 47.26% 为醇溶蛋白(prolamin),24.23% 为白蛋白(albumin),14.68% 为谷蛋白(glutenin),13.83% 为球蛋白(globulin)。但此次研究中醇溶蛋白回收率与过往文献结果存在差异,推测与原料中总蛋白和醇溶蛋白含量较低有关。

改良方法的关键优势


传统碱性醇法提取醇溶蛋白回收率仅 29.00%,而改良方法通过稀释后酸沉淀优化 pH,使回收率大幅提升至 83.08%(提高 2.86 倍)。尽管纯度较传统方法略有下降(降低 13.64%),但通过整合透析步骤,蛋白纯度可提升至 85–91%,较传统方法提高 40–50%。

透析方式的影响与安全性提升


对比乙醇透析和水透析发现,乙醇透析能更好地保留蛋白有序结构,使 α- 高粱醇溶蛋白(α-kafirin)比例提升至 78%,并选择性去除低分子量蛋白。同时,改良方法尤其是结合乙醇透析时,能有效去除重金属(如 Sn)、玉米赤霉烯酮(zearalenone)和黄曲霉毒素(aflatoxins),显著提升蛋白安全性。

蛋白组成与结构稳定性


蛋白质组学分析显示,改良方法提取的蛋白主要为 19 kDa 和 22 kDa 的 α- 高粱醇溶蛋白,仅在脂质转移蛋白和转移酶沉淀中观察到细微差异。结构分析表明,乙醇透析在维持蛋白二级结构稳定性方面优于水透析,且改良方法未对氨基酸谱和蛋白二级结构产生显著影响。

研究结论与意义


该研究建立的改良碱性醇提取法,通过沉淀优化和透析整合,显著提升了白酒酒醅醇溶蛋白的回收率和纯度,在保障蛋白功能特性的同时有效去除有害物质,为酒醅中醇溶蛋白的高值化利用开辟了新路径。研究结果不仅深化了对不同提取方法下酒醅醇溶蛋白组成和结构的认知,也为开发具有特定功能特性的蛋白产品提供了理论依据,助力白酒副产物的资源化利用和生物资源领域的可持续发展,对缓解资源浪费和环境污染问题具有重要现实意义。

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