基本信息
- 项目名称：
- 蛋白酶产生菌水解玉米黄粉蛋白的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 中国位于全球著名的玉米黄金带，是第二大玉米生产国，同时也是第二大消费国。但目前应用还不够环保节约。因此，本作品利用蛋白酶产生菌水解玉米黄粉蛋白，可增加其可溶性，提高玉米黄粉的利用率，而且生产工艺简单，生产成本低，可持续性好，具有很高的工业生产应用价值。所以本作品将为玉米黄粉蛋白的进一步开发利用提供有价值的实验依据。
- 详细介绍：
- 我国玉米黄粉资源丰富，但目前其应用有一定限制。为了提高其利用率，本论文初步优化了利用蛋白酶产生菌发酵玉米黄粉蛋白的条件。筛选出两株具有产蛋白酶能力的菌株LN01和LN02，鉴定LN01属于短杆菌属（Brevibacterium），LN02属于葡萄球菌属（Staphylococcus）。之后采用单因素试验和四因素三水平正交试验确定菌株水解玉米黄粉蛋白的最佳条件。结果表明，LN01菌株水解玉米黄粉蛋白的最佳发酵条件为：初始pH值为6.0，液体种子接种量为12%，培养时间为3天，发酵温度为25℃；LN02菌株发酵玉米黄粉蛋白的最佳条件为：pH值为5.5，液体种子接种量为8%，培养时间为5天，发酵温度为35℃。LN02菌株产酶活力比LN01菌株高30%左右，所以LN02菌株更适合工业生产，是较为理想的生产菌株。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 玉米黄粉中醇溶性蛋白多，疏水性强，很难直接应用。目前，玉米蛋白粉在国内主要应用于饲料工业或直接排放到自然界，既浪费了宝贵的粮食资源，又造成了对环境的污染。因此，提高玉米黄粉蛋白的利用率有着重要意义。 本作品筛选鉴定了两株蛋白酶产生菌，并将其应用到玉米黄粉蛋白的水解加工中，为玉米黄粉蛋白的进一步开发利用提供了一条新的途径。
科学性、先进性及独特之处
- 目前国内对玉米黄粉蛋白的加工大多采用酶制剂水解，生产条件严格，成本较高。本作品利用蛋白酶产生菌水解玉米黄粉蛋白，增加蛋白的可溶性，提高了玉米黄粉的利用率。使用菌株发酵水解，生产工艺简单，成本低，生产可持续性好，具有很高的工业生产应用价值。本作品鉴定的两株蛋白酶产生菌产酶活性较高，可作为生产菌株进一步优化应用。
应用价值和现实意义
- 玉米深加工是我国农业产业化的重要组成部分，必须转变增长方式，走资源节约环境友好的道路，将我国的玉米资源优势转化为经济优势。 本作品利用蛋白酶产生菌水解玉米黄粉蛋白，增加其可溶性，提高其利用率，而且生产工艺简单，生产成本低，可持续性好，具有很高的工业生产应用价值。所以本作品将为玉米黄粉蛋白的进一步开发利用提供有价值的实验依据。
学术论文摘要
- 玉米黄粉蛋白是玉米淀粉加工中的副产物，它是由玉米籽粒经湿磨法工艺制得的粗淀粉乳经淀粉分离机分出的蛋白质水即麸质水，用浓缩离心机或沉淀池浓缩后，再经脱水干燥制成，俗称黄粉子。玉米黄粉含有丰富的蛋白质，就氨基酸组成而言，它的中性氨基酸和芳香族氨基酸含量较高，是植物蛋白中较有特色的组成，但由于醇溶性蛋白多，疏水性强，很难直接应用。目前，玉米蛋白粉在国内主要应用于饲料工业或直接排放到自然界，即浪费了宝贵的粮食资源，又造成了对环境的污染。因此，提高玉米黄粉蛋白的利用率有着重要意义。 蛋白酶是催化分解蛋白质肽键的一群酶的总称，是生命活动中一类极重要的水解酶，广泛存在于动、植物及微生物体中。如今蛋白酶在洗涤、制革、纺织、医药、环保等工业都得到了广泛的应用。由于细菌生长快、易于培养、产酶活性高，使其在工业化生产中具有动物、植物无法比拟的优越性，因此微生物产蛋白酶已经成为蛋白酶生产的研究热点。近年来，关于植物蛋白酶解的研究已成为食品界的热门话题，研究人员利用酶技术，对玉米蛋进行改性处理，不仅可以提高玉米蛋的水溶性，而且所得的水解产物具有很多生物学功能，如抗疲劳、降血压、促进酒精代谢等。
获奖情况
- [1]韩秋菊.两株蛋白酶产生菌的分类鉴定[J].氨基酸和生物资源,2010，32（4）：27-28 [2] 韩秋菊，张倩倩.蛋白酶产生菌LN02发酵玉米黄粉蛋白条件的优化.化学与生物工程，2011,6，已接收。 [3]韩秋菊，张倩倩.蛋白酶产生菌LN01水解玉米黄粉蛋白的研究.氨基酸和生物资源，2011,6，已接收。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 张锋斌，李维平．玉米蛋白粉的营养成分与应用[J]．畜牧兽医杂志，1998，17（4）：26-28 [2] 翟瑞文．玉米蛋白在食品工业中的应用[J]．广州食品工业科技，1997，13（3）：39-41 [3] 卢敏，王成刚．玉米湿磨副产品的营养价值及在饲料中的应用[J]．饲料工业，1998，19（11）：26-27 [4] 胡学智．蛋白酶的生产和应用（上）[J]．江苏调味副食品，2006，23（6）:1-4 [5] 金英姿，庞彩霞．碱性蛋白酶水解玉米蛋白工艺条件的研究[J]．食品研究与开发叨，2006，27(3)：44，45，49 [6] 张晖，姚惠源，王立．我国玉米加工业现状及存在的主要问题[J]．经济研究参考，2004,6：25-28 [7] 赵德珠，李春蕴，周日鑫．我国玉米加工业现状及发展对策[J]．2010，5:12-13
同类课题研究水平概述
- 玉米是世界上分布最广的作物之一，从北纬58。到南纬35～40。的地区均有大量栽培。中国位于全球著名的玉米黄金带，是第二大玉米生产国，种植玉米2447.6万公顷，年产12500万吨，占世界总产量的20%。曾经以食物和饲料为主要消费的玉米应用如今有了很大的变化，玉米高值化加工业有了飞速发展。随着玉米加工程度的不断深化及产品链的不断扩展和延伸，玉米高值化加工行业存在巨大的潜力和市场规模。与国外相比，我国玉米高值化加工起步较晚，与美国等发达国家相比，我国玉米的转化率处于较低的水平，深加工耗用玉米只占 10％，比美国少了5％以上。 目前我国玉米高值化加工的主要产业及产品可分为4大类：淀粉产业，主要产品有变性淀粉及淀粉塑料；糖化产业，主要产品为淀粉糖及糖醇；发酵产业，其主要产品为乙醇、氨基酸、有机酸及抗菌素；玉米副产物的深加工，产品有玉米胚芽油、玉米黄粉等。几年来，我国玉米加工技术和产量都有了一定的发展，但与先进国家相比还有较大差距，存在的问题主要有：产业结构不合理，综合利用率低；加工技术落后，造成加工产业成本高，竞争力不足；小规模、低水平重复建设，严重影响产业的健康发展；用水多、污水多、环境压力大。玉米深加工是我国农业产业化的重要组成部分，必须转变增长方式，走资源节约环境友好循环经济的道路，如加大企业规模、提高原料利用率、采用高新技术加工提高附加值等，将我国玉米资源优势转化为经济优势。 玉米高值化加工在我国有着广阔的市场前景和巨大的商机，加大我国玉米高值化加工的开发力度，具有重大的现实意义。另外发展玉米加工业的意义在于：1)大力发展玉米加工业，能够优化玉米品种结构，提高产品品质，加快农业内部结构调整步伐；2)玉米加工是玉米生产的继续和延伸。玉米加工空间大，应进行多次深加工，以提高其附加值；3)玉米加工产品的附加值高，是农业积累资金的重要来源。可为农业扩大再生产提供条件；4)玉米加工业作为劳动密集型产业，能够较强地吸纳剩余劳力。增加农民的非农收入；具有加快农村城镇化进程的作用。
