CN101012471A - 用复合酶提取米糠蛋白的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用复合酶提取米糠蛋白的方法。根据米糠细胞壁特点，采用多种酶复配法提取蛋白质。具体包括将脱脂米糠原料加水调成10％～20％浆液，调整pH值范围至5.0～6.5，调节浆液温度至40～50℃；将植酸酶、半纤维素酶、纤维素酶、米曲蛋白酶按照15.64∶15.06∶60.78∶8.52比例混合复配；按脱脂米糠重量的2～4％加入复配酶，搅拌处理1.5～2h；离心处理20min，得到的离心上清液为米糠蛋白溶液，经真空浓缩、冷冻干燥得到成品，蛋白收率达90.5～92.7％。本发明提供的方法提取率高，产品无苦味，功能和营养特性无破坏。工艺简单，生产成本低，具有很好的经济效益。

Description

用复合酶提取米糠蛋白的方法

一、技术领域

本发明涉及一种提取植物蛋白的方法，具体地说是一种以米糠为原料提取蛋白质的方法。

二、背景技术

我国年产稻谷1.85亿吨，产出米糠约1000万吨，米糠中含有12％-15％蛋白质，高于稻米中5％-7％的含量，同时，米糠蛋白中有37％的白蛋白，36％球蛋白，22％的谷蛋白和5％的醇溶蛋白(Betschart，etal，1977)，赖氨酸含量高于大米以及其它谷麸中的含量(Juliano1985)，补偿了谷物蛋白中赖氨酸不足的缺陷，大大提高了营养价值，是优质的蛋白原料。因此，提取米糠蛋白具有极好的经济性和实用性。

目前，国内还没有厂家能生产米糠分离蛋白。国外从米糠中提取蛋白最常用的方法是碱处理法(Cagampang，etal，1966；Betschart，etal，1979；Gnonasambandam，1995)，但此方法的缺点在于碱性条件下会产生不利反应，破坏氨基酸营养价值，生成潜在的有毒物质。近些年来，酶法提取米糠分离蛋白在国内外已有报道。1995年，J.S.Hamada采用碱性蛋白酶分离米糠蛋白，蛋白质提取率随着其水解度的增加而增加，但是，蛋白质的功能和营养特性却随蛋白水解度增加而降低(一般＜5％的水解度为最佳)。1999年Wang采用纤维素酶和植酸酶联合使用，米糠分离蛋白收率可达85％左右。国内王立、陈正行等分别采用蛋白酶、糖酶提取米糠分离蛋白，其蛋白收率为60％左右。酶处理法是一种有效、安全提取米糠蛋白的新方法，本发明申请的发明人在前期的研究中采用纤维素酶、复合蛋白酶、植酸酶提取米糠分离蛋白，使蛋白的提取率得以提高，但是采用这些酶复合的最高提取率只能达到87％，并且提取后的产品有一定苦味。因此，酶法提取米糠蛋白存在的主要问题是在保证米糠蛋白功能和营养特性的前提下，提高蛋白得率。解决问题的手段是酶的选择以及多酶复配比例的优化，需要根据米糠蛋白存在特点筛选酶，控制蛋白水解度，在保证蛋白水解度＜5％的前提下，选酶和优化多酶复配比例，这是现有技术还没有解决的问题。

三、发明内容

本发明在于克服现有技术的不足，提供一种提取率高、产品质量好、成本低的复合酶提取米糠蛋白的方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

1、按脱脂米糠与水的重量/体积比为10％-20％加水搅拌调浆，调整pH值范围至5.0～6.5，调节浆液温度至40～50℃。

2、将植酸酶、半纤维素酶、纤维素酶、米曲蛋白酶按照15.64∶15.06∶60.78∶8.52的比例进行混合复配，得到复配酶。

3、调节浆液温度至40～45℃，保持pH值在5.0～6.5之间，按脱脂米糠重量的2～4％加入复配酶，搅拌处理1.5～2h。

4、离心处理20min，离心处理的转速为3000～4000r/min，得到的离心上清液为米糠蛋白溶液。

5、沉淀物先用100mL水冲洗，再用200mL乙醇溶液冲洗，乙醇浓度为80％，再离心，合并离心液。

6、得到的米糠蛋白溶液经45～50℃经真空浓缩后，再在-30～-50℃下冷冻干燥，得到成品。

本发明还可以包括这样一些特征：

1、纤维素酶酶活力单位：8000U/g；半纤维素酶酶活力单位：5000U/g；米曲蛋白酶酶活力单位：16000U/g，植酸酶酶活力单位：5000U/g。

2、按复配酶与脱脂米糠的重量比计，脱脂米糠中复配酶的加入量为4％。

3、酶解温度45℃，酶解处理时间2h，酶解液pH值为5.0～5.5。

4、离心处理的转速为3000～4000r/min。

5、离心处理后的滤渣用乙醇溶液洗涤，并进行离心处理，洗涤液与米糠蛋白溶液合并。

6、所述的沉淀处理是在50℃经真空浓缩后，再在-30～-50℃下冷冻干燥。

本发明的原料包括米糠、脱脂米糠，原料的品种、品质以及蛋白质含量对最终产品的品质和得率将产生一定的影响。本发明根据米糠细胞壁的特点和米糠蛋白存在特点，优选出纤维素酶、半纤维素酶、米曲蛋白酶、植酸酶。植酸酶水解植酸释放出磷酸的同时，可使与植酸阴离子结合的蛋白质释放出来，提高蛋白得率；米曲蛋白酶是一种微生物蛋白酶，含有谷氨酰胺酶，能将蛋白质中的疏水性氨基酸谷氨酰胺转化成谷氨酸，从而降低了生成物的苦味；适量的半纤维素酶与纤维素酶协同作用可以更好地破坏米糠细胞壁，更有利于蛋白质的提取。其中纤维素酶酶活力单位：8000U/g；半纤维素酶酶活力单位：5000U/g；米曲蛋白酶酶活力单位：16000U/g，植酸酶酶活力单位：5000U/g。根据市场对蛋白粉的加工要求，所述第6步可以经真空喷雾干燥得到米糠分离蛋白成品。

本发明最佳方案如下：

1、按脱脂米糠与水的重量/体积比为10％加水搅拌调浆，调整pH值范围至5.0～5.5，调节浆液温度至45±1℃。

2、将植酸酶、半纤维素酶、纤维素酶、米曲蛋白酶按照15.64∶15.06∶60.78∶8.52的比例进行混合复配，得到复配酶。

3、调节浆液温度至45±1℃，保持pH值在5.0～5.5之间，按脱脂米糠重量的4％加入复配酶，搅拌处理2h。

4、离心处理20min，离心处理的转速为3000r/min，得到的离心上清液为米糠蛋白溶液。

5、沉淀物先用100mL水冲洗，再用200mL乙醇溶液冲洗，乙醇浓度为80％，再离心，合并离心液。

6、所述4得到的米糠蛋白溶液经50±1℃经真空浓缩后，再在-30～-50℃下冷冻干燥，得到成品。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)根据米糠细胞壁的特点，以及米糠蛋白存在特点，对多种糖酶、蛋白酶进行了筛选。同现有技术相比，选用的酶更适合提取米糠蛋白。

(2)优化植酸酶、半纤维素酶、纤维素酶、米曲蛋白酶复配比例，米糠蛋白收率在90.5～92.7％以上，高于现有技术。

(3)提取的米糠蛋白水解度小于5％，保证了米糠蛋白的功能性质和营养特性，产品无苦味。

(4)提取的米糠蛋白性能稳定，质量好，必需氨基酸模式接近人体需要量模式，尤其是赖氨酸(58mg/g)、蛋氨酸(39mg/g)、色氨酸(16mg/g)含量均高于其他谷类蛋白，蛋白质功效比值为2.0～2.5(牛乳蛋白为2.5)，是一种有待于大力开发的优质蛋白。

(5)工艺简单，生产成本低，具有很好的经济效益。同时，本发明将填补国内米糠分离蛋白生产的空白。

四、具体实施方式

下面举例对本发明作更详细的描述：

实例1

1、称取100g脱脂米糠，加入900mL水，搅拌分散，配制成重量比为10％的浆液，用HCl溶液调pH值到5.0～5.5，加热至40±1℃。

2、加入植酸酶0.31g，半纤维素酶0.3g，纤维素酶1.21g，米曲蛋白酶0.17g，混合均匀，于40±1℃水浴锅中酶解，搅拌酶解1.5小时，调整pH值维持在5.0～5.5。

3、酶解1.5小时后，终止反应，于高速离心机中离心20min，离心机转数3000r/min，收集离心液。沉淀物先用100mL水冲洗，再用200mL乙醇溶液冲洗，乙醇浓度为80％，再离心，合并离心液。

4、离心液减压蒸发浓缩，经冷冻干燥回收米糠蛋白12.2g，蛋白质水解度为3.08％，提取率为87.14％。

实例2

1、称取150g脱脂米糠，加入850mL水，搅拌分散，配制成重量比为15％的浆液，用HCl溶液调pH值到5.5～6.0，加热至42±1℃。

2、加入植酸酶0.47g，半纤维素酶0.45g，纤维素酶1.82g，米曲蛋白酶0.26g，混合均匀，于42±1℃水浴锅中酶解，搅拌酶解1.5小时，调整pH值维持在5.5～6.0。

3、酶解1.5小时后，终止反应，于高速离心机中离心20min，离心机转数3000r/min，收集离心液。沉淀物先用100mL水冲洗，再用200mL乙醇溶液冲洗，乙醇浓度为80％，再离心，合并离心液。

4、离心液减压蒸发浓缩，经冷冻干燥，回收米糠蛋白15.5g，蛋白质水解度为3.76％，提取率为73.81％。

实例3

1、称取200g脱脂米糠，加入800mL水，搅拌分散，配制成重量比为20％的浆液，用HCl溶液调pH值到5.0～5.5，加热至45±1℃。

2、加入植酸酶1.25g，半纤维素酶1.20g，纤维素酶4.86g，米曲蛋白酶0.68g，混合均匀，于45±1℃水浴锅中酶解，搅拌酶解2小时，调整pH值维持在5.0～5.5。

3、酶解2小时后，终止反应，于高速离心机中离心20min，离心机转数3000r/min，收集离心液。沉淀物先用100mL水冲洗，再用200mL乙醇溶液冲洗，乙醇浓度为80％，再离心，合并离心液。

4、离心液减压蒸发浓缩，经冷冻干燥，回收米糠蛋白23.78g，蛋白质水解度为4.06％，提取率为84.93％。

实例4

1、称取100g脱脂米糠，加入900mL水，搅拌分散，配制成重量比为10％的浆液，用HCl溶液调pH值到5.0～5.5，加热至45±1℃。

2、加入植酸酶0.62g，半纤维素酶0.60g，纤维素酶2.42g，米曲蛋白酶0.34g，混合均匀，于45±1℃水浴锅中酶解，搅拌酶解2小时，调整pH值维持在5.0～5.5。

3、酶解2小时后，终止反应，于高速离心机中离心20min，离心机转数3000r/min，收集离心液。沉淀物先用100mL水冲洗，再用200mL乙醇溶液冲洗，乙醇浓度为80％，再离心，合并离心液。

4、离心液减压蒸发浓缩，经冷冻干燥回收米糠蛋白12.98g，蛋白质水解度为4.76％，提取率为92.71％。

实例5

1、称取150g脱脂米糠，加入850mL水，搅拌分散，配制成重量比为15％的浆液，用HCl溶液调pH值到5.0～5.5，加热至45±1℃。

2、加入植酸酶0.94g，半纤维素酶0.9g，纤维素酶3.64g，米曲蛋白酶0.52g，混合均匀，于45±1℃水浴锅中酶解，搅拌酶解2小时，调整pH值维持在5.0～5.5。

3、酶解2小时后，终止反应，于高速离心机中离心20min，离心机转数3000r/min，收集离心液。沉淀物先用100mL水冲洗，再用200mL乙醇溶液冲洗，乙醇浓度为80％，再离心，合并离心液。

4、离心液减压蒸发浓缩，经冷冻干燥，回收米糠蛋白19g，蛋白质水解度为4.26％，提取率为90.48％。

Claims (7)

1、一种用复合酶提取米糠蛋白的方法，其特征是：

(1)、按脱脂米糠与水的重量/体积比为10％-20％加水搅拌调浆，调节浆液温度至40～50℃，调整pH值范围至5.0～6.5；

(2)、将植酸酶、半纤维素酶、纤维素酶、米曲蛋白酶按照15.64∶15.06∶60.78∶8.52的比例进行混合复配，得到复配酶；

(3)、按脱脂米糠重量的2～4％加入复配酶，搅拌酶解处理1.5～2h，保持pH值在5.0～6.5之间，保持浆液温度至40～45℃；

(4)、离心处理20min，得到的离心上清液为米糠蛋白溶液；

(5)得到的米糠蛋白溶液经45～50℃经真空浓缩后，再在-30～-50℃下冷冻干燥，得到成品。

2、根据权利要求1所述的用复合酶提取米糠蛋白的方法，其特征是：采用植酸酶、半纤维素酶、纤维素酶、米曲蛋白酶进行复配，其中纤维素酶酶活力单位：8000U/g；半纤维素酶酶活力单位：5000U/g；米曲蛋白酶酶活力单位：16000U/g，植酸酶酶活力单位：5000U/g。

3、根据权利要求1或2所述的用复合酶提取米糠蛋白的方法，其特征是：按复配酶与脱脂米糠的重量比计，脱脂米糠中复配酶的加入量为4％。

4、根据权利要求3所述的用复合酶提取米糠蛋白的方法，其特征是：酶解温度45℃，酶解处理时间2h，酶解液pH值为5.0～5.5。

5、根据权利要求4所述的用复合酶提取米糠蛋白的方法，其特征是：离心处理的转速为3000～4000r/min。

6、根据权利要求5所述的用复合酶提取米糠蛋白的方法，其特征是：离心处理后的滤渣用乙醇溶液洗涤，并进行离心处理，洗涤液与米糠蛋白溶液合并。

7、根据权利要求6所述的用复合酶提取米糠蛋白的方法，其特征是：所述的沉淀处理是在50℃经真空浓缩后，再在-30～-50℃下冷冻干燥。