CN102669403A - 有机溶剂洗涤法提取大米渣蛋白 - Google Patents

Abstract

本发明所属食品研究开发技术领域。本发明涉及大米渣蛋白提取工艺研究。取大米渣1000g，按料液比1∶3-4加入石油醚浸泡1-1.5小时，除上层混合油；将除去混合油的大米渣溶液进行蒸发(回收溶剂)，得到脱脂大米渣，粉碎过筛；将上面的脱脂大米渣按料液比1∶8-9加入75-85℃热水，浸泡0.5-1小时，搅拌，4000r/min离心分离除游离糖，留沉淀；将上述步骤重复处理一次；沉淀进行喷雾干燥；产品包装。本发明能连续、大规模从大米渣中提取大米蛋白，该法蛋白质提取率高，按此方法可得到蛋白质的提取率为93％，样品蛋白质含量为72％的大米分离蛋白，且生产成本低，适合工业化生产。

Description

有机溶剂洗涤法提取大米渣蛋白

技术领域

本发明所属食品研究开发技术领域。本发明涉及大米渣蛋白提取工艺研究，适合工业化生产。 

背景技术

大米的两大主要成分为淀粉和蛋白质，其含量分别约为80％和8％。根据其溶解性的不同，大米蛋白质可分为4种类型：水溶性白蛋白、盐溶性球蛋白、碱溶性谷蛋白和醇溶蛋白。其中谷蛋白和球蛋白为主要成分，各自占80％和12％，醇溶蛋白占3％。大米蛋白质的价值主要体现在它的低过敏性、无色素干扰、具有柔和而不刺激的味道及它的高营养价值。它富含人体的必需氨基酸，尤其赖氨酸含量高于其他粮谷类。大米蛋白质的生物价高达77，在粮食作物中占第一位，而且可以与猪肉(生物价74)、牛肉(生物价69)相媲美。 

大米蛋白质与理想蛋白质相比，赖氨酸、异亮氨酸、苏氨酸略微不足，但与小麦蛋白质相比，除了异亮氨酸较少之外，大米蛋白质中的各种必需氨基酸都比较丰富，因此大米蛋白质的营养价值高于小麦而接近于完全蛋白质。大米一般含蛋白质在8％左右，其中主要成份为谷蛋白，也含有少量的清蛋白。谷蛋白是非醇溶性蛋白，溶于稀酸和稀碱溶液，谷蛋白的氨基酸成分比较完全，含有人体和动物生长所必需的各种氨基酸。在婴儿米粉中加入低过敏性大米蛋白，使其营养更全面，因此开发和利用低过敏性大米蛋白具有重要的意义。 

我国稻米资源的开发和利用尚处于起步阶段。虽然我国是世界上稻米资源最丰富的国家，但有关这方面的研究和利用却远远落后于日本和美国，籼米和碎米的利用仅限于生产淀粉糖浆、米线等低附加值产品以及作为发酵工业的原料。此外，国内尚无对大米渣浓缩蛋白和分离蛋白进行详细研究，大米渣蛋白特别是大米渣浓缩蛋白和分离蛋白的研究和开发，在国内属于开创性的研究课题。 

许多发酵工厂或食品工厂以大米为原料生产多种产品，如味精、酒精、乳酸、淀粉糖等，大米糖化后其副产品米糟或米渣的增值利用问题一直是企业难以解决的难题。目前米糟或米渣的主要出路是用作饲料原料，但由于作为饲料原料出售价格低，经济效益不太明显.因此，把大米糟渣作为良好的蛋白质资源，开发为优质的食用蛋白质，不失为一条经济有效的途径。 

由于米蛋白在大米中的含量较低，因此从大米中直接提取米浓缩蛋白和分离蛋白成本太高，无商业价值，从米淀粉深加工的副产物大米渣中提取米浓缩蛋白和分离蛋白具有经济的可行性。 

目前关于大米蛋白和淀粉的分离方法，国内外研究得较多的主要是碱法和酶法。碱法提 取大米蛋白的研究开始较早。碱法提取大米蛋白是利用大米蛋白质中80％以上为碱溶性谷蛋白。碱液可使大米中于大米蛋白质结合的大米淀粉的紧密结构变得疏松，同时对蛋白质分子的次级键特别是氢键有破坏作用，可使某些极性基团发生解离致使蛋白质分子表面具有相同的电荷，从而对蛋白质分离有增容作用，促进淀粉和蛋白质的分离。实际上，稀碱对大米蛋白质的作用很复杂，如pH值、温度、时间、料液比等因素对蛋白质的影响都会引起提取体系及提取效率的改变。 

大米蛋白质的酶法提取主要是利用蛋白酶对大米蛋白质的降解和修饰作用，使其变成可溶的肽而被抽取出来。但是酶法提取大米蛋白质的效率较碱法低，且所得产物溶于水，无法使用等电点法回收蛋白质，因此产率很低，淀粉中的残余蛋白质也较碱法提取的多。目前酶法提取的工艺条件并不成熟，而且存在着对酶活力的要求比较高，成本高，所得产品蛋白质纯度不高，产品色泽较深等缺点。 

鉴于以上方法存在的问题，我们开展了有机溶剂洗涤法提取大米渣蛋白的工艺研究；同时由于目前所具有的方法都是直接从大米中分离提取蛋白质，而本方法研究的目的是建立新的提取方法和开发大米深加工后的副产物大米渣浓缩蛋白，具有增加大米附加值的效用。 

发明内容

1.本发明涉及大米渣蛋白的分离提取方法，其特征在大米渣蛋白的制备工艺，包括以下过程： 

步骤(一)：取大米渣1000g，按料液比1∶3-4加入石油醚浸泡1-1.5小时，除上层混合油； 

步骤(二)：将除去混合油的大米渣溶液进行蒸发(回收溶剂)，得到脱脂大米渣，粉碎过筛； 

步骤(三)：将上面的脱脂大米渣按料液比1∶8-9加入75-85℃热水，浸泡0.5-1小时，搅拌，4000r/min离心分离除游离糖，留沉淀； 

步骤(四)：将上述步骤(三)重复处理一次； 

步骤(五)：将步骤(四)中的沉淀进行喷雾干燥； 

步骤(六)：将步骤(五)中的产品包装。 

2.根据本发明所述，提取时也可采取多级提取，多级提取时间、料液比、温度等条件均采用上述一级提取最佳条件，但一级提取与多级提取的提取总时间保持不变。

附图说明

图是大米渣蛋白制备工艺流程图。 

 

具体实施方式

本发明所述的涉及大米渣蛋白提取方法包括以下实施例，下面的实施例可进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。 

实施例1： 

步骤(一)：取大米渣1000g，按料液比1∶3加入石油醚浸泡1小时，除上层混合油； 

步骤(二)：将除去混合油的大米渣溶液进行蒸发(回收溶剂)，得到脱脂大米渣，粉碎过筛； 

步骤(三)：将上面的脱脂大米渣按料液比1∶8加入75℃热水，浸泡0.5小时，搅拌，4000r/min离心分离除游离糖，留沉淀； 

步骤(四)：将上述步骤(三)重复处理一次； 

步骤(五)：将步骤(四)中的沉淀进行喷雾干燥； 

步骤(六)：将步骤(五)中的产品包装。 

实施例2： 

步骤(一)：取大米渣1000g，按料液比1∶4加入石油醚浸泡1.5小时，除上层混合油； 

步骤(二)：将除去混合油的大米渣溶液进行蒸发(回收溶剂)，得到脱脂大米渣，粉碎过筛； 

步骤(三)：将上面的脱脂大米渣按料液比1∶9加入85℃热水，浸泡1小时，搅拌，4000r/min离心分离除游离糖，留沉淀； 

步骤(四)：将上述步骤(三)重复处理一次； 

步骤(五)：将步骤(四)中的沉淀进行喷雾干燥； 

步骤(六)：将步骤(五)中的产品包装。 

附实验例证： 

有机溶剂洗涤法提取大米渣蛋白的研究 

1材料与方法 

1.1材料 

米渣：(山东正德食品有限责任公司)，由大米糖化后过滤所得的固形渣干燥而成 

石油醚(30-60℃沸程)(天津市标准科技有限公司，结晶牛血清清蛋白(上海伯奥生物科技有限公司) 

分析纯。 

1.2试验方法 

1.2.1工艺流程 

1.2.2分析方法 

总氮含量测定：凯氏定氮法GB5511-85；蛋白质含量的测定：Lowry法[8] 

脂肪含量测定：GB5512-85；淀粉含量测定GB5514-85 

总糖含量测定：：参照GB5513-85；粗纤维含量测定：GB5515-85 

灰分含量测定：GB5505-85，550℃灼烧法；水分的含量测定：GB5497-85，105℃恒重法 

蛋白质提取率计算方法： 

蛋白质提取率的计算 

Folin一酚法测上清液的蛋白质含量，原料中蛋白质含量用凯氏定氮法测定。 

大米蛋白提取率＝(上清液蛋白质的含量/原料中的蛋白质含量)*100％。 

蛋白质提取率＝产品中蛋白质的量/原料中蛋白质的量)*100％ 

＝(产品的质量*产品的蛋白质含量/原料质量*原料的蛋白质含量)*100％ 

2结果与讨论 

2.1原料的一般化学成分 

从原料一般化学成分分析结果(见表1)来看，米渣中除蛋白质外，还含有大量的糖类、较多的油脂，以及少量的淀粉、粗纤维、灰分。可见如果能够把含量较高的糖类和油脂从米渣中脱除，就能使其中蛋白质的含量显著提高。 

表1.大米渣中化学成分分析 

大米在制糖过程中要经历高温过程，所以米渣中的蛋白已发生热变性，不溶于水。米渣总糖主要包括葡萄糖、麦芽糖、低聚糖、糊精等这些成分本身能溶于水(特别是热水)，理论上可以通过水洗把它们除去，但试验发现直接用水洗涤效果很不理想其原因可能是米渣中的油脂增加了米渣颗粒的疏水性，阻碍了糖类成分的溶解。为此，我们先对米渣进行脱脂，然后进行水洗除糖。 

2.2抽提脱脂 

2.2.1料液比对脱脂效果的影响 

取100g大米渣，加入石油醚，配制成料液比为1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，1∶6，浸泡时间为1.5h，称量残重，结果如下： 

表1料液比对脱脂效果的影响

由表1可得：随着料液比的减小，脱脂效果明显。但当料液必低于1∶4时，脂肪的洗脱量明显减少。从生产成本与脱脂效果两方面考虑，最优料液比为1∶4。 

2.2.2脱脂时间对脱脂效果的影响 

称取100g大米渣，加入石油醚，调整料液比为1∶4。分别在浸泡0.5h，1h，1.5h，2h，2.5h，3h后称量残余大米渣的重量。结果如下： 

表2脱脂时间对脱脂效果的影响 

由表2可得：当浸泡时间超过1.5h后，脱脂量不再增加，故最佳脱脂时间为1.5h。最大脱脂量约为9g，要高于原料分析中的脂肪含量。可能是实验大米渣样中脂类含量较高的缘故。 脱脂对于用米渣制备大米浓缩蛋自十分重要。首先，脱脂能增加米渣的亲水性，有利于提高下一步热水洗涤的除糖效果。其次，脱脂可避免因为油脂不饱和脂肪酸的氧化酸败而导致蛋白产品风味和质量的劣变，提高产品的质量和稳定性。另外，脱脂并回收溶剂后可得到原料质量分数为9％左右的油脂，进一步加工后可以被利用，提高经济效益。 

2.3热水除糖 

大米在糖化过程中导致蛋白质受热而变性，所以米渣中的蛋白质几乎不溶于水，洗涤过程中蛋白质基本不会损失。米渣中的碳水化合物主要有葡萄糖、麦芽糖、糊精、淀粉、纤维素等，除淀粉和纤维素外均能溶于热水，所以可利用热水洗涤来除去大部分糖类物质，提高产品的蛋白质含量。 

2.3.1料液比对除糖效果的影响 

称取脱脂米渣100g，加入80℃热水，并在80℃下恒温水浴，调料液比为1∶3，1∶4，1∶5，1∶6，1∶7，1∶8，1∶9，1∶10，1∶11，1∶12，2h后烘干称量干重，结果如下： 

表3料液比对除糖效果的影响 

由表3可得，随着料液比的减小，残重量也相应的减小。采用劳里法检验滤液中蛋白含量，发现太低的料液比容易造成蛋白质的损失。综合考虑蛋白得率与除糖效果两方面的因素，建议工业化生产的最适料液比为1∶9。 

2.3.2温度对除糖效果的影响 

称取脱脂米渣100g，加入50℃，60℃，70℃，80℃，90℃，100℃热水，并在各自温度下恒温水浴，料液比为1∶9.2h后烘干称量干重，结果如下： 

表4温度对除糖效果的影响 

由表4可得，高温水洗(80-100℃)有较好的除糖效果。综合考虑生产成本与除糖效果，建议最适工业除糖水温为80℃。 

2.3.3时间对除糖效果的影响 

称取脱脂米渣100g，加入80℃热水，并在80℃下恒温水浴，调料液比为1∶9，分别在0.5h，1h，1.5h，2h，2.5h，3h后烘干称量干重，结果如下： 

表5作用时间对除糖效果的影响 

结果表明1.5h为最佳浸泡时间。 

2.3多级提取 

多级提取时间、料液比、温度等条件均采用上述一级提取最佳条件，但一级提取与多级提取的提取总时间保持不变，既二级法第一级和第二级提取时间各为30min。三级提取法每级提取时间为20min。一级提取、二级提取、三级提取的结果见表6： 

表6多级提取效果 

由表6可知，多级提取优于一级提取，产品蛋白质含量增加了约3％。二级提取和三级提取的效果几乎相同，用二级提取即可达到目的。 

2.4本法与碱溶酸沉法及酶解法比较 

采用本法，米渣中蛋白质收率可达到93％，约为酶解法2.5倍，碱溶酸沉法2倍，而产品蛋白质含量与酶解法和碱溶酸沉法相近(表3)。另外，本法制得蛋白产品稳定性好，还能得副产品油脂。 

表33种方法从米渣制备大米蛋白的比较 

3结论 

大米蛋白质是优质谷物蛋白，并且在大米渣中含量较大，诸多的优良特性决定了其广泛的前景，目前受到国内外的极大重视。有机溶剂法提取蛋白质不仅可以得到大米蛋白，而且可以得到油脂，提高了产品的附加值。 

米渣经过有机溶剂抽提脱脂、粉碎、热水洗涤及除糖等工艺过程，可以得到蛋白质含量大于70％的大米浓缩蛋白，该法蛋白质回收率高(93％)，与传统的碱溶酸沉法和蛋白酶水解法相比具有明显的优越性。该提取工艺简单实用，产品蛋白质含量高，为大米渣蛋白质的提取制备开辟了新途径。我们将进一步研究提取水解蛋白的功能性质及所剩淀粉的性质，使酶法提取大米水解蛋白更有实际应用价值。 

Claims (2)

1.本发明涉及大米渣蛋白的分离提取方法，其特征在大米渣蛋白的制备工艺，包括以下过程：

步骤(一)：取大米渣100g，按料液比1∶3-4加入石油醚浸泡1-1.5小时，除上层混合油；

步骤(二)：将除去混合油的大米渣溶液进行蒸发(回收溶剂)，得到脱脂大米渣，粉碎过筛；

步骤(三)：将上面的脱脂大米渣按料液比1∶8-9加入75-85℃热水，浸泡0.5-1小时，搅拌，4000r/min离心分离除游离糖，留沉淀；

步骤(四)：将上述步骤(三)重复处理一次；

步骤(五)：将步骤(四)中的沉淀进行喷雾干燥；

步骤(六)：将步骤(五)中的产品包装。

2.根据本发明所述，提取时也可采取多级提取，多级提取时间、料液比、温度等条件均采用上述一级提取最佳条件，但一级提取与多级提取的提取总时间保持不变。

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