CN102524515A

CN102524515A - 一种用米渣制备高纯度大米蛋白的方法

Info

Publication number: CN102524515A
Application number: CN2012100390075A
Authority: CN
Inventors: 杜先锋; 徐敏
Original assignee: Anhui Agricultural University AHAU
Current assignee: Anhui Agricultural University AHAU
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2012-07-04

Abstract

一种用米渣制备高纯度大米蛋白的方法，以米渣为原料，包括预处理、酶解、脱色、分离和干燥各单元过程，所述的预处理是以米渣质量计，加入5-10倍量、浓度0.1-0.3％的稀碱液于50-80℃洗涤至少两次，每次不少于1小时，所述的碱选自小苏打或纯碱；所述的酶解是以预处理后的米渣质量计，加入5-10倍量、浓度1.5-2.5％的胰酶溶液于50-70℃、pH值7-9条件下酶解2-5小时，酶解结束后90℃灭酶、活性炭脱色，最后分离、干燥得到大米蛋白。本方法蛋白质回收率大于60％，蛋白含量大于80％，脂肪含量小于1％，总糖含量低于6％，灰分小于3％，大大提高了米渣的综合利用价值。

Description

一种用米渣制备高纯度大米蛋白的方法

一、技术领域

本发明涉及农副产品深加工的方法，特别涉及米渣蛋白的改性方法，具体地说是一种用米渣制备高纯度大米蛋白的方法。

二、背景技术

大米蛋白是一种优质谷物蛋白，其氨基酸组成平衡合理，与WHO/FAO推荐的营养模式非常接近；人体利用率高，生物价(BV)可高达77，蛋白质利用率(PER)为1.36-2.56％，在各种粮食中均居第一位。更重要的是，大米蛋白具有低过敏性和高营养性，非常适合作为婴儿或是特殊人群的蛋白补充剂。然而，大米中的蛋白质含量较低，仅为8％左右，而且大米胚乳细胞内的淀粉颗粒和蛋白质结合紧密，因此从大米中提取大米蛋白的技术难度较大，成本较高，前人对其研究较少。

米渣是利用早籼稻或碎米为原料生产淀粉糖的副产品，其中大米蛋白含量高达50％以上，是提取大米蛋白的优良原料。然而，由于米渣中的大米蛋白经历了长时间的高温液化和淀粉酶水解，分子之间产生交联，蛋白质变性严重，美拉德反应(Maillard)使蛋白质与还原糖以N-糖肽键发生结合，生成的深暗色色素使米渣在外观上呈暗黄色，淀粉部分降解，以极限糊精的形式包裹大米蛋白，因此，米渣中大米蛋白已不再是天然的大米蛋白，溶解度大大降低并失去与之相关的某些功能性质，限制了其在食品中的应用。

目前，对米渣蛋白的改性提取方法主要是酶法，酶法提取反应条件温和，营养物质基本不遭破坏，是目前解决米渣综合利用问题的有效途径。但由于米渣成分复杂，蛋白的提取难度较大，存在产品的得率较低，纯度不高，色泽较深等问题。

经检索：

CN201110090550.3公开了一种高纯度大米蛋白的制备方法，包括调浆和磨浆、脱脂、糖化酶酶解、分离洗涤和灭酶灭菌等步骤。

CN201110081635.5公开了一种大米渣蛋白的提取方法，采用碱提酸沉的方法对米渣进行处理。

CN200910043181.5公开了一种复合酶制备米渣蛋白的方法，其中使用纤维素酶和淀粉酶对米渣原料进行处理。

CN200810163917.8公开了一种利用米渣蛋白制取米蛋白多肽的方法，碱浸泡和碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶联合水解的方式对米渣原料进行处理。

通过以上现有技术的相关检索，目前已有米渣蛋白的提取方法主要以碱法浸提，非蛋白酶除杂或多酶水解为主。

三、发明内容

本发明旨在自米渣中提取得到高纯度大米蛋白，所要解决的技术问题是将米渣中已经变性且溶解度低的大米蛋白转变为可溶性的肽被提取。

本发明采用单一蛋白酶水解法解决米渣中大米蛋白的变性问题，并遴选使用商业用的胰酶作为水解酶。

本发明技术方案以米渣为原料，包括预处理、酶解、脱色、分离和干燥各单元过程，与现有技术的区别是所述的预处理是以米渣质量计，加入5-10倍量、浓度0.1-0.3％(质量百分浓度，下同)的稀碱液于50-80℃洗涤至少两次，每次不少于1小时，所述的碱选自小苏打(NaHCO₃)或纯碱(Na₂CO₃)，预处理的作用是水洗脱糖和皂化脱脂；分离后对经预处理的米渣进行酶解，所述的酶解是以预处理后的米渣质量计，加入5-10倍量水、浓度1.5-2.5％(质量百分浓度)的胰酶溶液于50-70℃、pH值7-9条件下酶解2-5小时，酶解结束后90℃灭酶得到酶解液，酶解液用活性炭脱色后分离、干燥得到大米蛋白。

本发明所得到的大米蛋白产品，蛋白含量大于80％，脂肪含量小于1％，总糖含量低于6％，灰分小于3％。

本发明采用蛋白酶水解结合在前预处理和其后的精制工艺，对高度变性的米渣蛋白进行降解和修饰作用，使大部分变性蛋白变成可溶性的肽被提取出来，以扩大其应用范围。

本发明采用水洗脱糖、皂化脱脂、酶法水解、活性炭脱色相结合的方式提取米渣中的大米蛋白。生产方式对环境无污染。

本发明采用热水洗涤法除去米渣中的小分子糖。米渣中的低聚糖来自淀粉液化工序的残留物，具有很大的吸湿性和溶解性，会随着水解反应的发生不断溶入水解液中，如不除去，不仅影响产品的纯度，也会造成产品结块，不利于贮存。水洗脱糖操作简便，成本较小。而且适当的热处理会引起原料中大米蛋白的分子结构发生改变，使那些原来在分子内部包藏而不易与酶发生作用的部位，由于分子结构松散暴露出来，从而使酶的作用位点大大增加，提高酶解速度和程度。

本发明采用碱盐皂化法脱脂。目前，去除脂肪的方法主要为有机溶剂抽提。有机溶剂抽提技术使用的乙醚(沸点为34.8℃)、正己烷(沸点为68.7℃)等有机溶剂在生产过程中易发生爆炸等安全事故。采用碱盐皂化法脱脂不仅避免了有机溶剂脱脂的安全隐患，而且工艺简单，成本较小，采用的碱盐小苏打是人们日常生活中常用的食品添加剂，不会造成产品的质量安全问题。

本发明采用市售的酶活为3000-4000U/g的胰酶为水解用酶，胰酶是从动物胰脏提取的粗制复合酶制剂，是人体需要的蛋白酶，没有毒副作用。米渣中除蛋白外，其余的成分主要是碳水化合物，它是因淀粉液化和过滤不彻底的糊精等残留物，淀粉和蛋白质的胶凝化作用使得它们的分离更加困难。并且一部分蛋白质具有亲油亲脂性，油脂和蛋白紧密结合在一起。而胰酶中的胰淀粉酶和胰脂肪酶则可以降解淀粉和脂肪，使得被紧密包裹的蛋白质分子暴露出更多的酶切位点，提高酶解效率。且胰酶是商业用酶，价格较低，可用于工业化生产。

本发明采用活性炭脱色。米渣酶解液一般呈明亮的橙黄色，如不进行脱色处理，所得的产品呈蛋黄色，感官质量差，影响其进一步加工与使用。经活性炭吸附脱色与喷雾干燥后，能得到乳白色的产品。而且脱色过程中，还能脱除一些苦味和一些小分子杂质。另外，活性炭价格便宜，脱色工艺简单，处理量大，而且易再生，非常适合大规模工业化生产。

本发明所得产品，蛋白质回收率大于60％，蛋白含量大于80％，脂肪含量小于1％，总糖含量低于6％，灰分小于3％，大大提高了米渣的综合利用价值。

四、附图说明

图1是米渣原料的SEM图。

图2是米渣蛋白产品的SEM图。

图3是米渣原料和米渣蛋白产品的红外光谱图。

五、具体实施方式

1、具体操作步骤：

1)预处理：向反应罐中注入50L水，加入100.0g碳酸氢钠，待充分溶解后，投入5.0kg原料米渣，60℃下搅拌反应1.0h，使原料中的可溶性糖和脂充分溶出，料渣重复水洗三次。反应结束后，通过板框压滤去除水洗液。

2)酶解：水洗结束后，按原料损失10％计算，向反应罐中加入36L水和67.5g胰酶待反应体系温度达到55℃后，参照实验经验值，一次性加入20.0gNaOH，搅拌均匀后，55℃反应3.0h，反应结束后，立即升温至90℃，灭酶10min。水解液的水解度为11～13％。

3)脱色：待反应罐中温度降至60℃时，加入1.5kg活性炭，搅拌脱色30min，脱色结束后，立即通过板框压滤除去活性炭，得到微黄透明的水解液。

4)干燥：使用喷雾干燥法对水解液进行干燥，最后即得米渣蛋白成品。其中，喷雾干燥的工艺条件为：

进料浓度：5～10％

进料温度：40～60℃

进风温度：200～220℃

出风温度：85～95℃

3、产品的性质分析

(1)产品得率和纯度的分析

本发明中产品的蛋白质回收率和蛋白质纯度，按下式计算：

蛋白质的测定采用GB 5009.5-2010食品中蛋白的测定方法测定。

分析结果显示，米渣蛋白产品的纯度大于80％，蛋白质回收率大于60％。

(2)产品的微观结构分析

将经干燥的样品喷金处理扫描电镜下放大5000倍进行观察。见图2。

对产品和原料的微观结构进行对照分析(见图1、图2)，发现米渣蛋白产品的微观结构呈现出大小不一的具有凹凸表面的球形颗粒状。这种球状形态增加了产物与水接触的表面积，溶剂更易渗入颗粒内部，使产品具有良好的溶解性。同时，一部分颗粒之间出现了粘结现象，这是由于原料中残留的小分子糖所造成，这些多羟基的糖分子增加了米渣蛋白产品的溶解性。

(3)产品红外光谱分析

将经干燥的样品，通过溴化钾压片法进行红外光谱分析。见图3。

分析结果显示，米渣原料在1054cm-1波段出现了一个很小的振动吸收峰，是由游离糖上的-OH振动所引起的，在米渣蛋白产品中并未出现，这证明，水洗脱糖对原料中的游离糖具有显著的脱除效果。

Claims

1.一种用米渣制备高纯度大米蛋白的方法，以米渣为原料，包括预处理、酶解、脱色、分离和干燥各单元过程，其特征在于：所述的预处理是以米渣质量计，加入5-10倍量、浓度0.1-0.3％的稀碱液于50-80℃洗涤至少两次，每次不少于1小时，所述的碱选自小苏打或纯碱；所述的酶解是以预处理后的米渣质量计，加入5-10倍量、浓度1.5-2.5％的胰酶溶液于50-70℃、pH值7-9条件下酶解2-5小时，酶解结束后90℃灭酶、活性炭脱色，最后分离、干燥得到大米蛋白。