CN103283931A - 一种脱镉脱敏大米蛋白及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱镉脱敏大米蛋白及其制备方法和应用，其目的在于解决现有大米蛋白中镉含量过高及小麦过敏原超标的问题。本发明所述脱镉脱敏大米蛋白是米渣先经过酸溶液脱镉处理，再经有机溶剂水溶液脱敏处理后加工而成的大米蛋白，所述脱镉脱敏大米蛋白的镉含量低于0.1mg/kg，小麦过敏原含量低于10ppm。本发明操作简单，成本低廉，能安全有效地得到低镉且低小麦过敏原大米蛋白，适宜大规模的推广和应用；对镉的去除率可达到90%以上，对小麦过敏原的去除率可接近100%。

Description

一种脱镉脱敏大米蛋白及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及大米精深加工技术领域，特别涉及一种脱镉脱敏大米蛋白及其制备方法和应用。

背景技术

大米蛋白的品质是公认的谷类蛋白中最佳者，它含有丰富的必需氨基酸，第一限制性氨基酸赖氨酸的含量高于其他谷类，且氨基酸组成模式与WTO／FAO的推荐模式相接近，易于被人体消化吸收。与其他谷类蛋白相比，大米蛋白的生物价(BV)和蛋白质利用率(PER)更高，生物价可高达77。大米蛋白作为大米深加工产品，不仅解决了大米副产品——米渣的再利用难题，而且为食品行业提供了一种优质蛋白资源。

但由于从土壤到植物的转化系数很高，镉已成为人类食物中常见的污染物。据研究，大米中镉的主要形态为无机型。大米蛋白是大米的深加工产品，在传统的加工过程中，并不能使镉含量降低，相反，在得到米渣的过程中，随着大米中淀粉的脱离，大部分无机型镉富集在米渣中，进一步成为大米蛋白产品中的重金属污染，其含量甚至会超过原来大米中镉的含量。

    因自然及人为因素，我国所产大米中镉等重金属含量普遍偏高，如2011年，新闻媒体炒作我国湖南、四川、广东等地大米镉超标问题，引起韩国、利比里亚、香港等国家地区的高度关注，我国主管部门为此专门下文要求加强对大米中镉的监控。中国科学院地理科学与资源研究所研究员陈同斌的研究发现，我国耕地受镉污染和砷污染的比例最大，仅镉污染的土地也许就达到8000万亩左右，这些污染区多数仍在种植稻米。基于此，大米镉超标是不争的事实。镉是蓄积性的毒物，进入人体的镉，在体内形成镉硫蛋白，通过血液到达全身，并有选择性地蓄积于肾、肝中，从而影响肝、肾器官中酶系统的正常功能。

欧美国家市场对产于食品中重金属（尤其是铅、镉等）日益关注。目前，CAC（国际食品法典委员会）标准规定的谷物中镉最高限量为0.2mg/kg，欧盟标准中规定大米制品镉≤0.2mg/kg。而我国大米制品中镉的含量大部分都超过1mg/kg，因此，如何脱镉已成为当前大米及其深加工制品中行业中的迫切需要解决的问题。

在大米蛋白脱镉的技术中，用pH=2-3的盐酸溶液也能使镉含量降至0.2mg/kg以下，但盐酸不可食用，且处理后需要大量水洗才能除去，另外盐酸易与米渣及处理容器中的铅反应生成难溶的氯化铅，从而导致铅含量升高。电解法是除重金属的常用方法，对米渣进行电解时，虽然能降低镉的含量，但电极易被氧化，无法扩大生产。

大米蛋白作为一种优质蛋白资源，其中一个显著的特征是其具有低过敏性。很多植物蛋白中含有抗营养因子，如大豆蛋白及花生蛋白中的胰蛋白酶抑制素和凝血素、小麦种的一种清蛋白、菠萝中的菠萝蛋白酶等，它们往往引起免疫反应，使食用者产生过敏或中毒反应。动物性食品中也有一些致敏因子，如牛奶中的乳球蛋白、鸡蛋清中的卵类黏蛋白等，婴幼儿对这些因子最敏感。

大米蛋白不含以上致敏因子，理论上安全可靠。但是，近几年随着大米蛋白大量上市，经常有我国大米蛋白被检出小麦过敏原的报告。小麦过敏原即是麸质蛋白，麸质蛋白是醇溶谷蛋白和麦谷蛋白的混合物，存在于小麦、黑麦和大麦中。乳糜泻是因对麸质蛋白的不耐性而导致的常发性疾病，若避免食用麸质蛋白，则该病自消。根据Codex Alimentarius食品法典（08/31/26），“无麸质”食品，为含有不超过20 ppm的麸质蛋白的食品。

大米蛋白中被检出小麦过敏原，主要是我国的农业国情引起的：在我国水稻、小麦、黑麦和大麦占了粮食作物的很大比例，用于生产大米蛋白的水稻在种植、收割、储存、运输、加工等过程中极易被麦类作物污染，例如：存放过小麦的仓库在清空后存放稻谷，仓库中残留的极少量的小麦粉尘即可造成稻谷中检出的小麦过敏原远远超过20ppm；收割过麦类作物的收割机用来收割稻米，也会使稻谷中的小麦过敏原超标。同时有稻谷和麦类作物的地区数不胜数，想从源头上完全隔离大米和麦类从中国农业现状来看是很难实现的，但是被麦类污染过的大米生产出来的大米蛋白销至美国、欧盟等地，产品质量大打折扣，甚至有些地区，小麦过敏原是完全不能被检出的，小麦过敏原严重影响了大米蛋白的出口量。

大米生产大米淀粉、淀粉糖及其发酵产品等后的副产物——米渣，如果含有20ppm以上的小麦过敏原，则会导致米渣只能作动物饲料，这既造成资源的极大浪费，又不利于大米的有效利用和深加工发展。

CN101695334A的发明公开了一种用大米提取大米蛋白的方法，经以下步骤：浸泡磨浆、调浆、一次液化、离心分离、均质、洗涤、离心、酶解、灭酶、曲筛分离、洗涤、离心、干燥、粉碎和包装制得大米蛋白。该提取大米蛋白的方法无法脱出小麦过敏原且无法去除大米蛋白中的镉。

发明内容

本发明的目的之一在于解决现有大米蛋白中镉含量过高及小麦过敏原超标的问题，提供一种脱镉脱敏大米蛋白，其镉含量低于0.1mg/kg且小麦过敏原含量低于10ppm，安全可靠。

本发明的目的之二在于提供一种脱镉脱敏大米蛋白的制备方法，操作简单，成本低廉，能安全有效地得到低镉含量且低小麦过敏原的大米蛋白，适宜大规模的推广和应用。

本发明的目的之三在于提供一种脱敏大米蛋白的应用，可安全地应用于生产蛋白营养补充剂，如宠物食品、婴幼儿奶粉、特殊人群（特别是对麸质蛋白有不耐性的乳糜泻患者）的蛋白营养补充剂或用作食品添加剂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种脱镉脱敏大米蛋白，所述脱镉脱敏大米蛋白是米渣先经过酸溶液脱镉处理，再经有机溶剂水溶液脱敏处理后加工而成的大米蛋白，所述脱镉脱敏大米蛋白的镉含量低于0.1mg/kg，小麦过敏原含量低于10ppm。

作为优选，所述酸溶液的pH＜4，所述酸选自食品级醋酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸、酒石酸、草酸、磷酸中的一种。

作为优选，所述脱镉处理为向米渣中加入2-5重量的酸溶液，20-35℃下搅拌2-5h。

作为优选，所述有机溶剂水溶液的质量浓度为50%-70%，所述有机溶剂选自异丙醇、丙酮、食品级乙醇中的一种。

作为优选，所述脱敏处理是向脱镉处理后的米渣中加入有机溶剂水溶液，有机溶剂水溶液的用量为米渣重量的2-7倍，35℃-75℃搅拌处理1h-4h。

一种脱镉脱敏大米蛋白的制备方法，所述的制备方法步骤如下：

（1）脱镉处理

向米渣中加入2-5重量的pH＜4的酸溶液，20-35℃下搅拌2-5h；

（2）脱敏处理

向步骤（1）处理后的米渣中加入有机溶剂水溶液，有机溶剂水溶液的用量为米渣重量的2-7倍，35℃-75℃搅拌处理1h-4h；

（3）后处理

将步骤（1）处理所得物过滤除非蛋白成分，水洗，烘干，灭菌，粉碎后得到镉含量低于0.1mg/kg且小麦过敏原含量低于10ppm的脱镉脱敏大米蛋白。

作为优选，步骤（1）所述米渣的制备方法如下：大米粉碎，大米粉碎物与水按1:2.5-5的重量比混合，加入大米重量0.1-1%的耐高温α-淀粉酶，搅拌并升温至92-98℃，酶解0.5-2小时，过滤取滤渣，水洗后干燥得米渣。

作为优选，步骤（1）、步骤（2）中的搅拌速度均为100-800rpm。

作为优选，步骤（3）中所述过滤为真空过滤、压滤过滤或离心过滤；步骤（3）中烘干的温度为60-90℃，时间2-3h；灭菌的温度为80-85℃，时间2-3h。。

一种脱镉脱敏大米蛋白的应用，该脱镉大米蛋白用作食品添加剂或用于生产蛋白质营养补充剂。

本发明脱镉处理优选食品级醋酸，安全可靠，可以防止工业醋酸中一些游离矿酸和重金属带来的危害，且食品级醋酸相对于其它酸的安全性高，脱镉效果最佳。

酸溶液的pH大于等于4会导致酸性太弱，而不能与大米蛋白中镉充分反应，脱镉效果差；酸溶液的pH优选2.5-3.5，酸溶液pH过低不仅不能明显提高镉的去除率，而且会导致水洗过程消耗过多的水，增加酸和水的消耗成本。故本发明所述酸溶液的pH优选为2.5-3.5。

脱镉处理时，升温有利于酸与镉的反应，缩短反应时间，但升温需要消耗能量，且升温后米渣极易溶胀，导致后续分离困难，故本发明脱镉处理温度为常温的20-35℃，同时搅拌速度为100-800rpm，以确保反应足够充分。

本发明的有机溶剂优选食品级的乙醇，安全可靠，还可以防止工业乙醇中含有的甲醇给人体带来的危害。且食品级乙醇相对于其它几种有机溶剂的安全性高，脱敏效果最佳。

有机溶剂浓度过低或过高都会导致小麦过敏原脱除率降低，故本发明有机溶剂浓度控制为50%-70%。

升温有利于小麦过敏原在有机溶剂中的溶解，缩短反应时间，但温度过高会导致有机溶剂挥发，温度过低反应时间过长，故本发明所述处理温度为35℃-75℃，在此反应温度下需要的处理时间约为1h-4h，同时搅拌速度为100-800rpm，以确保反应足够充分。

  本发明的有益效果是： 

（1）所用酸、有机溶剂水溶液安全性高；（2）所选的酸易挥发，酸、有机溶剂通过少量水洗并烘干，即可被去除；（3）对镉的去除率可达到90%以上，镉含量低于0.1mg/kg；（4）对小麦过敏原的去除率可接近100%，使大米蛋白中的小麦过敏原含量低于10ppm；（5）处理过程中不会导致其它重金属（如铅）含量的增加；（6）操作简单，成本低廉，能安全有效地得到低镉且低小麦过敏原的大米蛋白，适宜大规模的推广和应用。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

本发明使用的pH＜4的酸溶液是由分析纯的酸加水稀释配制而成。

本发明使用的质量浓度50%-70%的有机溶剂水溶液是由分析纯的有机溶剂加水稀释配制而成。

实施例1：

（1）脱镉处理

将米渣（市售，江苏美味源生物科技有限公司生产）与pH=2.5的柠檬酸溶液按比例混合，100rpm的搅拌速度下进行脱镉处理，具体参数见表1；

（2）脱敏处理

将步骤（1）处理后的米渣与丙酮水溶液混合，100rpm的搅拌速度下进行脱敏处理，具体参数见表2。

（3）后处理

将步骤（2）处理所得物真空过滤（真空度为-0.05MPa，过滤的目数为50-100目）除非蛋白成分，水洗，烘干（温度为60℃，时间3h），灭菌（温度为80℃，时间3h），粉碎至200-1000目后得到镉含量低于0.1mg/kg且小麦过敏原含量低于10ppm的脱敏大米蛋白。

 

实施例2：

（1）脱镉处理

将米渣（市售，江西麻姑实业集团有限公司生产）与pH=3的食品级醋酸溶液按比例混合，800rpm的搅拌速度下进行脱镉处理，具体参数见表1；

（2）脱敏处理

将步骤（1）处理后的米渣与食品级乙醇水溶液混合，800rpm的搅拌速度下进行脱敏处理，具体参数见表2。

（3）后处理

将步骤（2）处理所得物真空过滤（真空度为-0.08MPa，过滤的目数为50-100目）除非蛋白成分，水洗，烘干（温度为90℃，时间2h），灭菌（温度为85℃，时间2h），粉碎至200-1000目后得到镉含量低于0.1mg/kg且小麦过敏原含量低于10ppm的脱敏大米蛋白。

 

实施例3：

（1）脱镉处理

将米渣（市售，江苏美味源生物科技有限公司生产）与pH=3.5的苹果酸溶液按比例混合，700rpm的搅拌速度下进行脱镉处理，具体参数见表1；

（2）脱敏处理

将步骤（1）处理后的米渣与异丙醇水溶液混合，700rpm的搅拌速度下进行脱敏处理，具体参数见表2。

（3）后处理

将步骤（2）处理所得物压滤过滤（压力0.15MPa，过滤的目数为50-100目）除非蛋白成分，水洗，烘干（温度为70℃，时间2h），灭菌（温度为80℃，时间2h），粉碎至200-1000目后得到镉含量低于0.1mg/kg且小麦过敏原含量低于10ppm的脱敏大米蛋白。

 

实施例4：

（1）脱镉处理

选取优质大米，粉碎，大米粉碎物与水按1:2.5-5的重量比（本实施例选择1:3）混合，加入大米重量0.1-1%（本实施例选择0.5%）的耐高温α-淀粉酶（市售），搅拌并升温至92-98℃（本实施例选择95℃），酶解0.5-2小时（本实施例选择1小时），过滤取滤渣，水洗后干燥得米渣，将米渣与pH=3的食品级醋酸溶液按比例混合，500rpm的搅拌速度下进行脱镉处理，具体参数见表1；

（2）脱敏处理

将步骤（1）处理后的米渣与食品级乙醇水溶液混合，500rpm的搅拌速度下进行脱敏处理，具体参数见表2。

（3）后处理

将步骤（2）处理所得物真空过滤（真空度为-0.06MPa，过滤的目数为50-100目）除非蛋白成分，水洗，烘干（温度为80℃，时间2.5h），灭菌（温度为80℃，时间2h），粉碎至200-1000目后得到镉含量低于0.1mg/kg且小麦过敏原含量低于10ppm的脱敏大米蛋白。

 

实施例5：

（1）脱镉处理

将米渣（市售，江苏美味源生物科技有限公司生产）与pH=3的酒石酸溶液按比例混合，400rpm的搅拌速度下进行脱镉处理，具体参数见表1；

（2）脱敏处理

将步骤（1）处理后的米渣与食品级乙醇水溶液混合，400rpm的搅拌速度下进行脱敏处理，具体参数见表2。

（3）后处理

将步骤（2）处理所得物离心过滤（离心转速为1400rpm，过滤的目数为50-100目）除非蛋白成分，水洗，烘干（温度为70℃，时间2.5h），灭菌（温度为82℃，时间2.5h），粉碎至200-1000目后得到镉含量低于0.1mg/kg且小麦过敏原含量低于10ppm的脱敏大米蛋白。

表1 不同的脱镉条件

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						酸溶液pH	3.5	3	3	3	2.5
处理时间（h）	2	5	3	2	2
						处理温度(℃)	20	25	20	35	25
米渣：酸溶液重量比	1:4	1:5	1:2	1:3	1:4
						大米蛋白的镉含量（mg/kg）	0.095	0.072	0.098	0.050	0.099

本发明对镉的去除率可达到90%以上。

应用实施例1

将本发明制得的脱镉脱敏大米蛋白出口至欧美等发达国家，因为其生物价(BV)和蛋白质利用率(PER)高，且重金属含量低，不含致敏因子，作为“无麸质”产品，出口至美国、欧盟等地，具有广阔的市场。

可应用于生产蛋白质营养补充剂，主要产品有高蛋白婴儿配方米粉、宠物食品、婴幼儿奶粉、特殊人群（特别是对麸质蛋白有不耐性的乳糜泻患者）的蛋白营养补充剂等。因为国外，特别是北美、北欧、澳大利亚等国家，乳糜泻发病率较高，该病具有遗传倾向，与MHC基因密切相关，不能根治，只能避免食用麸质蛋白。

 

应用实施例2

将本发明制得的脱镉脱敏大米蛋白作为食品添加剂，主要是因为其经水解后，可释放出一定的氨基和羧基，其发泡、乳化等性质也表现出来，在液体或半固体食品中起稳定、增稠作用，在焙烤食品和糖果中起发泡作用，在肉制品中起增稠和粘结作用等。另外，本发明制得的脱镉大米蛋白还可以产生某些风味肽，用来作为食品风味改良剂等。

 

 以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种脱镉脱敏大米蛋白，其特征在于：所述脱镉脱敏大米蛋白是米渣先经过酸溶液脱镉处理，再经有机溶剂水溶液脱敏处理后加工而成的大米蛋白，所述脱镉脱敏大米蛋白的镉含量低于0.1mg/kg，小麦过敏原含量低于10ppm。

2.根据权利要求1所述的一种脱镉脱敏大米蛋白，其特征在于：所述酸溶液的pH＜4，所述酸选自食品级醋酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸、酒石酸、草酸、磷酸中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种脱镉脱敏大米蛋白，其特征在于：所述脱镉处理为向米渣中加入2-5重量的酸溶液，20-35℃下搅拌2-5h。

4.根据权利要求1所述的一种脱镉脱敏大米蛋白，其特征在于：所述有机溶剂水溶液的质量浓度为50%-70%，所述有机溶剂选自异丙醇、丙酮、食品级乙醇中的一种。

5.根据权利要求1或4所述的一种脱镉脱敏大米蛋白，其特征在于：所述脱敏处理是向脱镉处理后的米渣中加入有机溶剂水溶液，有机溶剂水溶液的用量为米渣重量的2-7倍，35℃-75℃搅拌处理1h-4h。

6.一种脱镉脱敏大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述的制备方法步骤如下：

（1）脱镉处理

向米渣中加入2-5重量的pH＜4的酸溶液，20-35℃下搅拌2-5h；

（2）脱敏处理

向步骤（1）处理后的米渣中加入有机溶剂水溶液，有机溶剂水溶液的用量为米渣重量的2-7倍，35℃-75℃搅拌处理1h-4h；

（3）后处理

将步骤（1）处理所得物过滤除非蛋白成分，水洗，烘干，灭菌，粉碎后得到镉含量低于0.1mg/kg且小麦过敏原含量低于10ppm的脱镉脱敏大米蛋白。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述米渣的制备方法如下：大米粉碎，大米粉碎物与水按1:2.5-5的重量比混合，加入大米重量0.1-1%的耐高温α-淀粉酶，搅拌并升温至92-98℃，酶解0.5-2小时，过滤取滤渣，水洗后干燥得米渣。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）、步骤（2）中的搅拌速度均为100-800rpm。

9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述过滤为真空过滤、压滤过滤或离心过滤；步骤（3）中烘干的温度为60-90℃，时间2-3h；灭菌的温度为80-85℃，时间2-3h。

10.一种脱镉脱敏大米蛋白的应用，其特征在于：该脱镉大米蛋白用作食品添加剂或用于生产蛋白质营养补充剂。