CN103931867A - 一种联产大米淀粉和大米蛋白的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种联产大米淀粉和大米蛋白的方法，该方法包括原料预处理、第一次调浆与酶反应、第一次分离洗涤、均质、第二次分离洗涤、第二次调浆与酶反应、第三次分离洗涤和干燥等步骤。本发明方法实现了联产大米淀粉和大米蛋白，采用本发明方法生产得到的大米淀粉中蛋白含量是0.3％以下，淀粉含量是96％以上，淀粉糊化率是2.5％以下，提取率是90％以上，所述大米蛋白的水解度是10％以下，蛋白含量是90％以上，大米蛋白的提取率是85％以上。采用本发明方法生产得到的大米淀粉可广泛应用于食品、药品和化妆品等行业，而大米蛋白则可广泛应用于保健食品、营养食品等领域，大大提高稻米深加工的附加值。

Description

一种联产大米淀粉和大米蛋白的方法

【技术领域】

本发明属于稻米深加工技术领域。更具体地，发明涉及一种联产大米淀粉和大米蛋白的方法，还涉及采用所述方法得到的大米淀粉和大米蛋白。

【背景技术】

大米中最主要的两个成分是大米淀粉和大米蛋白，干基含量分别在85％及7％左右。在所有商业淀粉中，大米淀粉颗粒最小，粒径约为3μm～8μm，其形状多数呈不规则的多角形，且棱角显著，这些特性决定了其在食品、医药、化妆品、纺织等行业有广泛的应用前景；大米蛋白是一种高营养、低过敏性的谷物蛋白，非常适合婴儿、老人和病人等特殊人群作为应用补充剂，也是健美人士、精英阶层理想的优质蛋白来源。

大米胚乳的内部结构紧密，淀粉颗粒细小，并几乎都以复粒形式存在；蛋白与淀粉颗粒结合紧密，蛋白分子间通过二硫键和疏水基团进行交联而凝聚，淀粉以复粒形式紧紧包含在蛋白网络中，两者交织缠绕在一起，结合力非常紧密，水或亚硫酸液无法破坏这种结合力，与其它谷物相比，大米淀粉和大米蛋白的分离较为困难。目前有关于大米淀粉和蛋白的研究中，都是选择采用不同的手段破坏其中一个组分而释放得到另一组分，未见联产大米淀粉与蛋白的相关报道，如双酶法生产淀粉糖，通过酶解淀粉成糖而获得大米蛋白，但所得糖浆由于在液化过程中高蛋白及脂肪的影响，其品质与用玉米淀粉生产的糖浆有较大的差距，一般只在低端的产品中应用；或者通过酶法水解蛋白而获得大米淀粉，为了保证所得大米淀粉中蛋白含量低于0.5％，蛋白往往被过度水解成肽，溶于水中而作为废水排放，不仅严重浪费了优质的蛋白资源，也造成了极大的污染问题。

为了解决目前大米资源利用率低的问题，本发明人经过大量的试验，研究完成了本发明，实现联产大米淀粉和大米蛋白。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种联产大米淀粉和大米蛋白的方法。

本发明的另一个目的是提供大米淀粉和大米蛋白。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种联产大米淀粉和大米蛋白的方法。

所述联产大米淀粉和大米蛋白方法的步骤如下：

A、原料预处理

经过除砂及磁选清理，去除碎米原料中的有形异物，在通冷风的条件下，将清理的原料经气流粉碎至120～150目，得到一种米粉；

B、第一次调浆与酶反应

往步骤A得到的米粉中加水调浆，得到浓度以重量计25％～30％的料液，然后所述的料液用100目标准筛进行筛分，去除麸皮及纤维，再往筛分的料液中添加以米粉重量计0.3～0.5％酸性蛋白酶，混匀，接着将含有酸性蛋白酶的料液加热至温度45～50℃，并在这个温度下进行酶解反应1.5～2.0h，得到第一次酶解浆液；

C、第一次分离洗涤

步骤B得到的酶解浆液进行连续分离洗涤，得到一种浓度为以重量计18％～24％的洗涤料液；

D、均质

让步骤C得到的洗涤料液在高压均质机中在压力160～200MPa的条件下处理5～10min，得到一种均质料液；

E、第二次分离洗涤

使用旋流器对步骤D得到的均质料液在进料压力0.9～1.0MPa、底流压力0.3～0.4MPa、进料流量6.4～6.8t/h与洗水量6.4～6.8t/h的条件下进行分离洗涤；得到富含蛋白的旋流轻相与富含淀粉的重相，它们再分别经过板框压滤机进行压滤，得到重相滤饼与轻相滤饼，所述重相滤饼使用以所述滤饼重量计1倍水量进行洗涤；

F、第二次调浆与酶反应

步骤E得到的轻相滤饼加水调浆，得到固形物浓度为以重量计25％～30％的第二次调浆料液，然后将所述料液的pH值调节至6.0～6.4，再往筛分的料液中添加以所述料液中的固形物重量计0.01～0.02％中温淀粉酶，混匀，含有中温淀粉酶的料液再加热至温度60～70℃，并在这个温度下进行酶解反应1.0～1.5h，得到第二次酶解浆液；

G、第三次分离洗涤

步骤F得到的第二次酶解浆液经过板框压滤机进行压滤，得到的滤饼使用以所述滤饼重量计2～4倍的温度80～90℃的水进行洗涤；

H、干燥

将步骤E得到的洗涤重相滤饼经破碎，在进风温度150-155℃与出风温度50～55℃的干燥条件下干燥得到大米淀粉，它的水分含量是以所述大米淀粉重量计12％以下；

将步骤G得到的洗涤滤饼在真空度-0.085～-0.095MPa与干燥温度60～70℃的干燥条件下干燥得到大米分离蛋白，它水分含量是以所述大米分离蛋白重量计6％以下。

根据本发明的一种优选实施方式，在步骤A中，在气流粉碎过程中，将米粉温度控制在温度50℃以下。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述料液的浓度是以重量计26％～28％。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述酸性蛋白酶的添加量是以米粉重量计0.35～0.45％。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述料液与酸性蛋白酶在温度47～49℃的条件下进行酶解反应1.6～1.8h。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述酶解浆液使用蝶式分离机进行连续分离洗涤，洗涤料液的浓度是以重量计20％～22％。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤F中，使用饱和Ca(OH)₂溶液将所述料液的pH值调至6.2～6.3。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤F中，所述中温淀粉酶的添加量为固形物重量计的0.014～0.018％

本发明还涉及所述制备方法得到的大米淀粉。以大米淀粉干重计，它的蛋白含量是0.3％以下，淀粉含量是96％以上。

本发明还涉及所述制备方法得到的大米蛋白。它的蛋白含量是以大米蛋白重量计90％以上，蛋白的提取率是85％以上。

下面将更详细地描述本发明。

本发明涉及一种联产大米淀粉和大米蛋白的方法。

所述联产大米淀粉和大米蛋白方法的步骤如下：

A、原料预处理

经过除砂及磁选清理，去除碎米原料中的有形异物，在通冷风的条件下，将清理后的原料经气流粉碎至120～150目，得到一种米粉；

在本发明中，所述的碎米原料是稻米加工过程中产生的副产物，其淀粉和蛋白的干基含量分别是约85％和7％。所述的碎米是目前市场上普遍销售的产品，如湖南金健米业股份有限公司、湖南东华米业有限公司、江西华丰米业有限公司等销售的产品。

在本发明中，所述的碎米原料需要进行清理与粉碎处理。所述的除砂及磁选清理就是将碎米原料中存在的异物、金属屑筛选出来，以保证产品质量，以及保护后续使用的加工设备。所述的清理设备是目前市场上普遍销售的产品，如江苏牧羊集团集团有限公司、常州市武进环球粮机设备有限公司、合肥正毅粮食机械设备有限责任公司等销售的产品。

在本发明中，所述的碎米原料是采用低温干法进行粉碎，在粉碎过程中，应该将米粉的温度控制在50℃以下，其目的在于在保证大米淀粉在不糊化的前提下，使碎米颗粒破碎，为酶反应提供适宜的底物颗粒度。

在本发明中，清理的碎米在通冷风的条件下，经气流粉碎至120～150目。所述的通冷风设备是目前市场上普遍销售的产品，例如诸暨市草塔镇海林制冷风机厂、浙江青风制冷设备制造有限公司、上海虹贝实业有限公司生产的冷风机。所述的气流粉碎设备是目前市场上普遍销售的产品，如潍坊市精华粉体工程设备有限公司、青岛世纳机械设备有限公司、上海赛山粉体机械制造有限公司等销售的产品。

B、第一次调浆与酶反应

往步骤A得到的米粉中加水调浆，得到浓度以重量计25％～30％的料液，然后所述的料液用100目标准筛进行筛分，去除麸皮及纤维，再往筛分的料液中添加以米粉重量计0.3～0.5％酸性蛋白酶，混匀，接着将含有酸性蛋白酶的料液加热至温度45～50℃，并在这个温度下进行酶解反应1.5～2.0h，得到第一次酶解浆液；

在本发明中，酶反应的作用在于在控制蛋白适度水解的情况下，实现大米淀粉和大米蛋白的初步分离。

根据本发明，酶反应的底物浓度是25％～30％，如果低于25％，则酶反应底物浓度过低，不利于酶反应进行，如果高于30％，则料液浓度过高，粘度大，不利于传质，因此底物浓度为25％～30％是合理的，优选地，所述料液浓度是26％～28％。

在本发明中，用100目标准筛对料液进行筛分的目的在于去除不易粉碎的麸皮及纤维，防止其最终混在大米蛋白中，影响蛋白的纯化。

根据本发明，所使用的酸性蛋白酶是一种黑曲酶经发酵精炼而成的酶制剂，酶活为5万u/g，其添加量为0.3％～0.5％，如果低于0.3％，则酶反应时间过长，且反应不充分，若高于0.5％，则酶制剂成本较高，且反应速度控制困难。

酶解反应温度是45～50℃，如果该温度低于45℃，酶活力受到抑制，反应效率下降，且有微生物超标的威胁，如果该温度高于50℃，则可能造成酶反应过程中酶制剂失活。

酶解反应时间是1.5～2h，如果该反应时间低于1.5h，则反应不充分，淀粉和蛋白的分离效果较差，如果该反应高于2h，则蛋白过度水解，形成较多小肽，造成蛋白收率下降。

因此，在所述的酶解反应中，酸性蛋白酶添加量0.3％～0.5％、反应温度45～50℃与反应时间1.5～2h是合适的。优选地，酸性蛋白酶添加量为以米粉重量计0.35％～0.45％、反应温度47～49℃与反应时间1.6～1.8h。

在本发明中使用的酸性蛋白酶是目前市场上普遍销售的产品，如诺维信生物技术有限公司、杰能科生物工程有限公司、无锡雪梅酶制剂科技有限公司销售的产品。

在本发明中所用的加热设备是板式换热器，是目前市场上普遍销售的产品，如石家庄舒瑞普能源设备有限公司、四平东兴换热设备制造有限公司、无锡市锡惠化工节能设备有限公司等销售的产品。

C、第一次分离洗涤

步骤B得到的酶解浆液进行连续分离洗涤，得到一种浓度为以重量计18％～24％的洗涤料液

在本发明中，第一次分离洗涤的作用是去除溶于水的酶制剂，终止酶反应，防止蛋白过度水解，同时去除水溶性的杂质。

洗涤料液的固形物浓度为重量计18％～24％，若低于18％，则物料相互作用力降低，影响下一步再破碎的效果，若高于24％，则会造成下一步再破碎时堵塞高压均质机，因此浓度为重量计18％～24％是合适的，优选地，所述料液浓度是20％～22％。

在本发明中，连续分离洗涤使用蝶式分离机，它是目前市场上普遍销售的产品，如江苏巨能机械有限公司、辽宁富一机械有限公司、南京华盛分离机械技术有限公司等销售的产品。

D、均质

将步骤C得到的料液在高压均质机中在压力160～200MPa的条件下处理5～10min，得到一种均质料液；

在本发明中，均质的作用是在使部分蛋白经过酶反应水解的基础上，再通过在高压条件下高速剪切、高频震荡、空穴现象和对流撞击等机械力作用，使大米淀粉和蛋白实现有效的分离。

在本发明中，高压均质机的工作压力在160～200MPa，若低于160MPa，则机械力不足以实现淀粉和蛋白的分离，若高于200MPa，则工作压力过大，多设备要求太高，投资成本高；处理时间为5～10min，若低于5min，则不能保证淀粉和蛋白的分离效果，若高于10min，则单位时间内料液处理量过低。因此，高压均质机的工作压力为160～200MPa，处理时间为5～10min是合适的。优选地，高压均质机的工作压力为180～190MPa，处理时间为7～8min。

在本发明中使用的高压均质机是目前市场上普遍销售的产品，如APV(中国)有限公司、加拿大AVESTIN公司、意大利GEA Niro Soavi公司销售的产品。

E、第二次分离洗涤

使用旋流器对步骤D得到的均质料液在进料压力0.9～1.0MPa、底流压力0.3～0.4MPa、进料流量6.4～6.8t/h与洗水量6.4～6.8t/h的条件下进行分离洗涤；得到富含蛋白的旋流轻相与富含淀粉的重相，它们再分别经过板框压滤机进行压滤，得到重相滤饼与轻相滤饼，所述的重相滤饼使用以所述滤饼重量计1倍水量进行洗涤；

在本发明中，第二次分离洗涤的作用是使淀粉和蛋白分离，并释放包裹于蛋白和淀粉颗粒中的可溶性杂质，使之溶于水。

旋流器是一种分离非均匀相混合物的分级设备。它可以用来完成液体澄清、固相颗粒洗涤、液体除气与除砂、固相颗粒分级与分类以及两种非互溶液体的分离等多种作业。

在本发明中，所述进料压力为0.9～1.0MPa，如进料压力小于0.9MPa，大米淀粉中的提取率会下降，若进料压力大于1.0MPa，则大米淀粉中的蛋白含量会超标。

所述底流压力为0.3～0.4MPa，若底流压力小于0.3MPa，则淀粉中蛋白含量会超标，若底流压力大于0.4MPa，则淀粉的提取率会下降。

所述进料流量为6.4～6.8t/h，所述洗水量为6.4～6.8t/h，此两者的参数联动于进料压力和底流压力，同时进料量大而洗水量小，则不利于去除可溶性杂质；若进料量小而洗水量大，则不利于提高淀粉和蛋白的提取率。

因此，在本发明中旋流器的进料压力0.9～1.0MPa、底流压力0.3～0.4MPa、进料流量6.4～6.8t/h与洗水量6.4～6.8t/h是合适的，优选地，进料压力0.94～0.96MPa、底流压力0.35～0.37MPa、进料流量6.5～6.7t/h与洗水量6.5～6.7t/h。

本发明使用的旋流器是目前市场上销售的产品，例如天长市远安机械有限公司、江苏邦力生化设备有限公司、威海市海王旋流器有限公司销售的产品。

本发明使用的板框压滤机是目前市场上销售的产品，例如杭州国瑞压滤机有限公司、杭州坤源过滤机械有限公司、杭州兴源过滤科技股份有限公司销售的产品。

F、第二次调浆与酶反应

步骤E得到的轻相滤饼加水调浆，得到固形物浓度为以重量计25％～30％的第二次调浆料液，然后将所述料液的pH值调节至6.0～6.4，再往筛分的料液中添加以所述料液中的固形物重量计0.01～0.02％中温淀粉酶，混匀，含有中温淀粉酶的料液再加热至温度60～70℃，并在这个温度下进行酶解反应1.0～1.5h，得到第二次酶解浆液；

在本发明中，第二次调浆与酶反应的作用是使大米蛋白中的淀粉液化，以便于它与蛋白的分离。

在本发明中，第二次调浆料液的浓度是以重量计25％～30％，若低于25％，则酶反应的底物浓度太低，若高于30％，则料液浓度过大，会影响酶反应效率，因此第二次调浆料液的浓度为以重量计25％～30％是合适的，优选地，浓度为以重量计26％～28％。

本发明所使用的中温淀粉酶是枯草芽孢杆菌经发酵及精制而成的酶制剂，在本发明中，该酶解反应的最适pH值范围为6.0～6.4，低于6.0或高于6.4都会抑制酶活。在本发明中，使用饱和Ca(OH)₂溶液调节所述料液的pH值。

在本发明中，中温淀粉酶的添加量为以所述料液中的固形物重量计0.01～0.02％，若低于0.01％，则酶反应时间较长，若高于0.02％，则酶反应速度不易控制。

酶解反应温度是60～70℃，若低于60℃，则酶活受抑制，若高于70℃，则在反应过程中，酶制剂可能失活。

酶解反应时间是1.0～1.5h，若低于1.0h，则反应不彻底，若高于1.5h，则反应不会随时间增长而不断进行。

因此，在本发明中，所述酶解反应料液浓度为以重量计25％～30％、pH值为6.0～6.4、中温淀粉酶添加量为以重量计0.01～0.02％、反应温度为60～70℃与反应时间为1.0～1.5h是合适的。

优选地，所述酶解反应料液的浓度是以重量计26％～28％、pH值是6.2～6.3、中温淀粉酶添加量为固形物重量计的0.014～0.018％、反应温度是64～68℃、酶解反应是1.2～1.4h。

在本发明中使用的中温淀粉酶的酶活为5000u/ml，它是目前市场上普遍销售的产品，如诺维信生物技术有限公司、杰能科生物工程有限公司、山东隆大生物工程有限公司销售的产品。

在本发明中所用的加热设备是板式换热器，是目前市场上普遍销售的产品，如石家庄舒瑞普能源设备有限公司、四平东兴换热设备制造有限公司、无锡市锡惠化工节能设备有限公司等销售的产品。

G、第三次分离洗涤

步骤F得到的第二次酶解浆液经过板框压滤机进行压滤，得到的滤饼使用以所述滤饼重量计2～4倍80～90℃的水进行洗涤；

在本发明中，第三次分离洗涤的作用是去除可溶性的杂质，包括糊精、灰分、脂肪等，以达到纯化大米蛋白的目的。

在本发明中，步骤F得到的反应料液使用板框压滤机进行压滤，其滤渣用其重量计2～4倍水反复洗涤，若洗水量少于2倍，则可溶性杂质去除不充分，若高于4倍，则多余的水也不能洗出更多杂质，浪费用水；洗涤水温度为80～90℃，若低于80℃，则糊精可能会发生老化，以致不能溶于水而排出，且脂肪的溶解度降低，也不利于排出，若高于90℃，对压滤设备的要求过高，因此洗涤水温度为80～90℃，洗涤水为滤饼重量2～4倍是合适的，优选地，洗涤水温为85～88℃，洗涤水量为滤饼重量的3～3.5倍。

本发明使用的板框压滤机是目前市场上销售的产品，例如杭州国瑞压滤机有限公司、杭州坤源过滤机械有限公司、杭州兴源过滤科技股份有限公司销售的产品。

H、干燥

将步骤E得到的洗涤重相滤饼经破碎，在进风温度150-155℃与出风温度50～55℃的干燥条件下干燥得到大米淀粉，它的水分含量是以所述大米淀粉重量计12％以下。

将步骤G得到的洗涤滤饼在真空度-0.085～-0.095MPa与干燥温度60～70℃的条件下干燥得到大米分离蛋白，它的水分含量是以所述大米分离蛋白重量计6％以下。

在本发明中，所述的大米淀粉是使用气流干燥机进行干燥的。在干燥所述的大米淀粉时，气流干燥机的进风温度是150～155℃，若其温度低于150℃，则不足以将所述大米淀粉干燥到安全水分含量以下；若其温度高于155℃，所述的大米淀粉可能会发生局部糊化。气流干燥机的出风温度为50～55℃，若该温度低于50℃，干燥通道较长，干燥样品会吸潮；若该温度高于55℃，则所述的大米淀粉不仅会糊化，而且热量损失也增大。因此，气流干燥机的进风温度150-155℃与出风温度50～55℃是合适的。优选地，气流干燥机的进风温度是152～154℃，出风温度是52～53℃。

在本发明中，所述的大米蛋白是使用耙式干燥机进行干燥的。在干燥所述的大米蛋白时，耙式干燥机的真空度为-0.085～-0.095MPa，若其真空度低于-0.085MPa，则水的沸点高，干燥困难；若其真空度高于-0.095MPa，则对设备制造要求过高。耙式干燥机的干燥温度是60～70℃，若其温度低于60℃，则所述大米蛋白的干燥时间太长，若其温度高于70℃，则所述大米蛋白在干燥过程中易于结块，影响蛋白的复溶效果。因此，所述大米蛋白的干燥条件为真空度-0.085～-0.095MPa与干燥温度60～70℃是合适的。优选地，所述大米蛋白的干燥条件为真空度-0.09～0.093MPa与干燥温度64～68℃。

所述的气流干燥机和耙式干燥机都是目前市场上普遍销售的产品，例如由江苏先锋干燥工程有限公司、常州健达干燥设备有限公司、常州力马干燥工程有限公司销售的产品。

在本发明中采用下述分析方法对所述产品的性能进行了分析：

碎米原料和大米淀粉中的淀粉含量是采用GB/T5514-2008方法测定的。

碎米原料、大米淀粉和大米蛋白中的蛋白含量是采用GB5009.5-2010方法测定的。

大米淀粉和大米蛋白中的灰分是采用GB5009.4-2010方法测定的。

大米淀粉和大米蛋白中的脂肪是采用GB/T5009.6-2003方法测定的。大米淀粉的糊化度是参照宁正祥，《食品成分分析手册》，中国轻工业出版社，1998，3，p42-44的方法测定的。

大米蛋白的水解度是采用pH-stat法测定的，具体参见李积华，“Alcalase2.4LFG酶解米渣蛋白动力学特性研究”，《食品科学》，2007，28(05)，p190-194。大米蛋白的持水性是参照郭荣荣，“碱法与酶法提取大米蛋白工艺及功能特性比较研究”，《食品科学》，2005，26(3)，p173～177的方法测定的。

按照下述公式由碎米原料量与制备大米淀粉计算出淀粉提取率：

式中质量单位是以克表示；含量是以％表示。

按照下述公式由碎米原料量与制备大米蛋白计算出蛋白提取率

式中质量单位是以克表示；含量是以％表示。

本发明的方法具有下述特点：

I、无论是碎米生产淀粉糖，还是保留大米淀粉的各类型的米制品(如米线、碱法生产大米淀粉等)，为了避免淀粉在粉碎时不糊化，都采用湿法粉碎碎米，即先用水泡米，使米软化，再用砂轮磨等设备将碎米粉碎，一般粉碎至60～80目，此法一般泡米及粉碎等处理时间较长，米在处理过程中发酸发黏，所以这些工厂的粉碎工段往往气味难闻，卫生情况较差，这些不良的风味也会带入后续工艺，对后续处理及产品品质造成不良影响。在发酸的过程中，料液pH值降低，甚至达到大米蛋白的等电点，大米蛋白的结构变得更加致密，对淀粉的包裹更加严实，在这种情况下，无论后续对淀粉或是蛋白施加任何影响的效果都要打折，如制糖时液化酶的最适pH值在5.8～6.2，要对料液加碱液提高其pH值，但此pH值范围还不足以使等电沉淀后的蛋白舒展结构以释放包裹其中的淀粉，以致影响液化效果，还增加了脱盐的负担。

与现有技术相比，本发明采用低温干法气流粉碎，通过在气流粉碎时通冷风，保证粉碎时物料温度不超过50℃，将碎米原料粉碎至120～150目，通过机械作用，就使蛋白和淀粉的致密结构受到了初步的破碎，然后将物料直接加水调浆，进入后续反应过程，不需要长时间泡米，大大改善了粉碎段的卫生状况，调浆后料液的pH值一般在5.9～6.05，不需要再加酸或碱来调节，既节约了生产时间及成本，又减轻了后续脱盐的负担，提高了产品品质，更重要的是没有造成蛋白与淀粉的包裹更紧密，大大提高了后续酶反应的效率。

Ⅱ、与现有技术相比，本发明采用酶法适度水解和物理破碎相结合的方法实现淀粉和蛋白的分离，因为大米淀粉和蛋白结合紧密，分离困难，现有研究大多采用蛋白酶水解蛋白以释放大米淀粉，但大米蛋白过度水解后，会产生苦涩味及腥味等不良风味，不仅应用收到较大的局限，也不能完全体现大米蛋白的营养性和功能性，而且水解产生的水溶性的蛋白片段与糊精、脂肪和灰分等可溶性杂质混合，很难从中分离提纯，大大降低了蛋白的提取率，浪费了蛋白资源。而在本发明中，所使用酸性蛋白酶的酶活力相对较低，反应速度较慢，进程容易控制，能够对大米蛋白进行有限水解，控制蛋白的水解度低于10％，没有苦涩味及腥味等不良风味，蛋白损失率较少，而且适度水解后的蛋白在持水性上有所提高。在适度酶解后，再经过高压均质机的高速剪切、高频震荡、空穴现象和对流撞击等机械力作用，使蛋白和淀粉实现彻底分离，从而可以联产大米淀粉和大米蛋白。

Ⅲ、现有大米蛋白的生产技术，一般以碎米生产淀粉糖过程中产生的米渣为原料，在经过反复的长时间高温及干燥处理后，原本就因分子量较大而持水性较差的蛋白，又再进一步聚合絮凝，大大限制了其在食品行业中的广泛应用，本发明在实现淀粉和适度酶解的蛋白的分离后，再在低温条件下使蛋白中含有的少量淀粉液化以除去，以及在低温条件下干燥，使得蛋白在持水性上有显著提高，也节约了能源及设备投资。

[有益效果]

本发明的有益效果是：本发明以碎米为原料，先通过低温干法粉碎、采用酶法适度水解和物理破碎相结合的方法，使碎米中的淀粉和蛋白相互分开，然后通过旋流器的多级分离洗涤作用，实现两者的分离，将两者组成中的其他杂质尽量转化成可溶性物质以除去，最后经过适当的干燥得到高纯度的大米淀粉和大米蛋白。本发明大米淀粉中的蛋白含量在0.3％以下，淀粉含量在96％以上，淀粉糊化率是2.5％以下，提取率是90％以上；本发明大米蛋白的水解度在10％以下，具有大米蛋白应该具有的风味及气味，而没有苦涩味及腥味等不良气味，其蛋白含量在90％以上，大米蛋白提取率是85％以上。采用本发明方法生产得到的大米淀粉可广泛应用于食品、药品和化妆品等行业，而大米蛋白则可广泛应用于保健食品、营养食品等领域，大大提高稻米深加工的附加值。

【具体实施方式】

通过下述实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：联产大米淀粉和大米蛋白

该实施例的实施步骤如下：

A、原料预处理

称取1000kg由湖南金健米业股份有限公司销售的碎米(干基淀粉含量85.1％，干基蛋白含量6.4％)为原料，经过江苏牧羊集团集团有限公司销售的清理设备进行除砂及磁选清理，在诸暨市草塔镇海林制冷风机厂销售的制冷风机通冷风的条件下，用潍坊市精华粉体工程设备有限公司销售的气流粉碎机将清理后的原料粉碎至120～150目，得到一种米粉；

B、第一次调浆与酶反应

往步骤A得到的米粉中加水调浆，得到浓度以重量计25％的料液，然后所述的料液用100目标准筛进行筛分，去除难粉碎的麸皮及纤维，再往筛分的料液中添加诺维信生物技术有限公司销售的酸性蛋白酶，添加量为以米粉重量计0.3％，混匀，含有中温淀粉酶的料液再用石家庄舒瑞普能源设备有限公司销售的板式换热器加热至45℃，并在这个温度下进行酶解反应1.5h，得到第一次酶解浆液；

C、第一次分离洗涤

步骤B得到的酶解浆液用江苏巨能机械有限公司销售的蝶式分离机进行连续分离洗涤，得到一种浓度为以重量计18％的洗涤料液

D、均质

让步骤C得到的洗涤料液在APV(中国)有限公司销售的高压均质机中在200MPa压力下处理5min；

E、第二次分离洗涤

使用天长市远安机械有限公司销售的旋流器对步骤D得到的均质料液分离洗涤，在进料压力0.9MPa、底流压力0.4MPa、进料流量6.4t/h与洗水量6.4t/h的条件下进行分离洗涤；得到富含蛋白的旋流轻相与富含淀粉的重相，它们再分别经过杭州国瑞压滤机有限公司销售的板框压滤机进行压滤，得到重相滤饼与轻相滤饼，所述重相滤饼使用以所述滤饼重量计1倍水量进行洗涤；

F、第二次调浆与酶反应

步骤E得到的轻相滤饼加水调浆，得到固形物浓度为以重量计30％的第二次调浆料液，然后将所述料液的pH值调节至6.0，往所述料液中添加诺维信生物技术有限公司销售的中温淀粉酶，添加量以所述料液中的固形物重量计0.01％，混匀，含有中温淀粉酶的料液再用石家庄舒瑞普能源设备有限公司销售的板式换热器加热至60℃，并在这个温度下进行酶解反应1.0，得到第二次酶解浆液；

G、第三次分离洗涤

步骤F得到的酶解浆液经过杭州国瑞压滤机有限公司销售的板框压滤机进行压滤，得到的滤饼使用以所述滤饼重量计4倍的温度80℃的水进行洗涤；

H、干燥

将步骤E得到的洗涤重相滤饼进行破碎，再使用江苏先锋干燥工程有限公司销售的气流干燥机在进风温度150℃、出风温度50℃的条件下干燥得到大米淀粉，采用本说明书描述的分析方法测定，它的水分含量是以所述大米淀粉重量计11.8％。

将步骤G得到的洗涤滤饼使用江苏先锋干燥工程有限公司销售的耙式干燥机在真空度-0.085MPa与干燥温度70℃的条件下干燥得到大米分离蛋白，采用本说明书描述的分析方法测定，它的水分含量是以所述大米分离蛋白重量计5.6％。

实施例2：联产大米淀粉和大米蛋白

该实施例的实施步骤如下：

A、原料预处理

称取1000kg由湖南东华米业有限公司销售的碎米(干基淀粉含量86.2％，蛋白含量6.6％)为原料，使用常州市武进环球粮机设备有限公司销售的清理设备进行除砂及磁选清理，在浙江青风制冷设备制造有限公司销售的制冷风机通冷风的条件下，用青岛世纳机械设备有限公司销售的气流粉碎机将清理的原料粉碎至120～150目，得到一种米粉。

B、第一次调浆与酶反应

往步骤A得到的米粉中加水调浆，得到浓度以重量计30％的第二次调浆料液，然后所述的料液用100目标准筛进行筛分，去除难粉碎的麸皮及纤维，再往筛分的料液中添加杰能科生物工程有限公司销售的酸性蛋白酶，添加量为以米粉重量计0.5％，混匀，接着将含有酸性蛋白酶的料液用四平东兴换热设备制造有限公司销售的板式换热器加热至50℃，并在这个温度下进行酶解反应2.0h，得到第一次酶解浆液；

C、第一次分离洗涤

步骤B得到的酶解浆液用辽宁富一机械有限公司销售的蝶式分离机进行连续分离洗涤，得到一种浓度为以重量计24％的洗涤料液

D、均质

让步骤C得到的洗涤料液在加拿大AVESTIN公司销售的高压均质机中在压力160MPa压力下处理10min，得到一种均质料液；

E、第二次分离洗涤

使用江苏邦力生化设备有限公司销售的旋流器对步骤D得到的均质料液在进料压力1.0MPa、底流压力0.3MPa、进料流量6.8t/h、洗水量6.8t/h的条件下进行分离洗涤；得到富含蛋白的旋流轻相与富含淀粉的重相，它们再分别经过杭州坤源过滤机械有限公司销售的板框压滤机进行压滤，得到重相滤饼与轻相滤饼，所述重相滤饼使用以所述滤饼重量计1倍水量进行洗涤；

F、第二次调浆与酶反应

步骤E得到的轻相滤饼加水调浆，得到固形物浓度为以重量计25％的第二次调浆料液，然后将所述料液的pH值调节至6.4，接着往所述料液中添加杰能科生物工程有限公司销售的中温淀粉酶，添加量以所述料液中的固形物重量计0.02％，混匀，含有中温淀粉酶的料液再用四平东兴换热设备制造有限公司销售的板式换热器加热至70℃，并在这个温度下进行酶解反应1.5h，得到第二次酶解浆液；

G、第三次分离洗涤

步骤F得到的第二次酶解浆液经过杭州坤源过滤机械有限公司销售的板框压滤机压滤，得到的滤饼使用以所述滤饼重量计2倍的温度90℃的水进行洗涤；

H、干燥

将步骤E得到的洗涤重相滤饼经破碎，使用常州健达干燥设备有限公司销售的气流干燥机在进风温度155℃与出风温度55℃的干燥条件下干燥得到大米淀粉，采用本说明书描述的分析方法测定，它的水分含量是以所述大米淀粉重量计11.2％。

将步骤G得到的洗涤滤饼使用常州健达干燥设备有限公司销售的耙式干燥机在真空度-0.095MPa与干燥温度60℃的干燥条件下干燥得到大米分离蛋白，采用本说明书描述的分析方法测定，它的水分含量是以所述大米分离蛋白重量计5.6％。

实施例3：联产大米淀粉和大米蛋白

该实施例的实施步骤如下：

A、原料预处理

称取1000kg由江西华丰米业有限公司销售的碎米(干基淀粉含量88.7％，干基蛋白含量7.1％)为原料，经过合肥正毅粮食机械设备有限责任公司销售的清理设备进行除砂及磁选清理，在上海虹贝实业有限公司销售的制冷风机通冷风的条件下，用上海赛山粉体机械制造有限公司销售的气流粉碎机将清理的原料粉碎至120～150目，得到一种米粉

B、第一次调浆与酶反应

往步骤A得到的米粉中加水调浆，得到浓度以重量计27％的料液，然后所述的料液用100目标准筛进行筛分，去除难粉碎的麸皮及纤维，再往筛分的料液中添加无锡雪梅酶制剂科技有限公司销售的酸性蛋白酶，添加量为以米粉重量计0.4％，混匀，接着将含有酸性蛋白酶的料液用无锡市锡惠化工节能设备有限公司销售的板式换热器加热至48℃，并在这个温度下进行酶解反应1.7h，得到第一次酶解浆液；

C、第一次分离洗涤

步骤B得到的酶解浆液用南京华盛分离机械技术有限公司销售的蝶式分离机进行连续分离洗涤，得到一种浓度为以重量计21％的洗涤料液

D、均质

让步骤C得到的洗涤料液在意大利GEA Niro Soavi公司销售的高压均质机中在压力180MPa压力下处理7.5min，得到一种均质料液；

E、第二次分离洗涤

使用威海市海王旋流器有限公司销售的旋流器对步骤D得到的均质料液在进料压力0.95MPa、底流压力0.36MPa、进料流量6.5t/h、洗水量6.5t/h的条件下进行分离洗涤；得到富含蛋白的旋流轻相与富含淀粉的重相，它们再分别经过杭州兴源过滤科技股份有限公司销售的板框压滤机压滤，得到重相滤饼与轻相滤饼，所述重相滤饼使用以所述滤饼重量计1倍水量进行洗涤；

F、第二次调浆与酶反应

步骤E得到的轻相滤饼加水调浆，得到固形物浓度为以重量计27％的第二次调浆料液，然后将所述料液的pH值调节至6.2，接着往所述料液中添加山东隆大生物工程有限公司销售的中温淀粉酶，添加量以所述料液中的固形物重量计0.015％，混匀，含有中温淀粉酶的料液再用无锡市锡惠化工节能设备有限公司销售的板式换热器加热至65℃，并在这个温度下进行酶解反应1.3h，得到第二次酶解浆液；

G、第三次分离洗涤

步骤F得到的第二次酶解浆液经过杭州兴源过滤科技股份有限公司销售的板框压滤机进行压滤，得到的滤饼使用以所述滤饼重量计3倍的温度85℃的水进行洗涤；

H、干燥

将步骤E得到的洗涤重相滤饼进行破碎，再使用常州力马干燥工程有限公司销售的气流干燥机在进风温度152℃与出风温度52℃的干燥条件下干燥得到大米淀粉，采用本说明书描述的分析方法测定，它的水分含量是以所述大米淀粉重量计12％。

将步骤G得到的洗涤滤饼使用常州力马干燥工程有限公司销售的耙式干燥机在真空度-0.09MPa与干燥温度65℃的干燥条件下干燥得到大米分离蛋白，采用本说明书描述的分析方法测定，它的水分含量是以所述大米分离蛋白重量计6％。

实施例4：联产大米淀粉和大米蛋白

该实施例的实施步骤如下：

A、原料预处理

称取1000kg由湖南东华米业有限公司销售的碎米(干基淀粉含量86.2％，蛋白含量6.6％)为原料，经过常州市武进环球粮机设备有限公司销售的清理设备进行除砂及磁选清理，在上海虹贝实业有限公司销售的制冷风机通冷风的条件下，用潍坊市精华粉体工程设备有限公司销售的气流粉碎机将清理的原料粉碎至120～150目，得到一种米粉。

B、第一次调浆与酶反应

往步骤A得到的米粉中加水调浆，得到浓度以重量计28％的料液，然后所述的料液用100目标准筛进行筛分，去除难粉碎的麸皮及纤维，再往筛分的料液中添加杰能科生物工程有限公司销售的酸性蛋白酶，添加量为以米粉重量计0.42％，混匀，接着将含有酸性蛋白酶的料液用无锡市锡惠化工节能设备有限公司销售的板式换热器加热至49℃，并在这个温度下进行酶解反应1.7h，得到第一次酶解浆液；

C、第一次分离洗涤

步骤B得到的酶解浆液用江苏巨能机械有限公司销售的蝶式分离机进行连续分离洗涤，得到一种浓度为以重量计22％的洗涤料液

D、均质

让步骤C得到的洗涤料液在加拿大AVESTIN公司销售的高压均质机中在压力185MPa压力下处理7min，得到一种均质料液；

E、第二次分离洗涤

使用天长市远安机械有限公司销售的旋流器对步骤D得到的均质料液在进料压力0.96MPa、底流压力0.37MPa、进料流量6.6t/h、洗水量6.6t/h的条件下进行分离洗涤，得到富含蛋白的旋流轻相与富含淀粉的重相，它们再分别经过杭州兴源过滤科技股份有限公司销售的板框压滤机压滤，得到重相滤饼与轻相滤饼，所述重相滤饼使用以所述滤饼重量计1倍水量进行洗涤；

F、第二次调浆与酶反应

步骤E得到的轻相滤饼加水调浆，得到固形物浓度为以重量计28％的第二次调浆料液，然后将所述料液的pH值调节至6.1，接着往所述料液中添加山东隆大生物工程有限公司销售的中温淀粉酶，添加量以所述料液中的固形物重量计0.016％，混匀，含有中温淀粉酶的料液再用无锡市锡惠化工节能设备有限公司销售的板式换热器加热至68℃，并在这个温度下进行酶解反应1.2h，得到第二次酶解浆液；

G、第三次分离洗涤

步骤F得到的第二次酶解浆液经过杭州坤源过滤机械有限公司销售的板框压滤机压滤，得到的滤饼使用以所述滤饼重量计2.5倍的温度87℃的水进行洗涤；

H、干燥

将步骤E得到的洗涤重相滤饼进行破碎，再使用常州健达干燥设备有限公司销售的气流干燥机在进风温度153℃与出风温度53℃的干燥条件下干燥得到大米淀粉，采用本说明书描述的分析方法测定，它的水分含量是以所述大米淀粉重量计11.2％。

将步骤G得到的洗涤滤饼使用常州健达干燥设备有限公司销售的耙式干燥机在真空度-0.091MPa与干燥温度62℃的干燥条件下干燥得到大米分离蛋白，采用本说明书描述的分析方法测定，它的水分含量是以所述大米分离蛋白重量计5.4％。

对比实施例1

按照CN100478450C描述的制备方法，采用酶法水解分离由大米制备大米淀粉和大米肽。

该对比实施例的实施步骤如下：

(1)浸泡：以大米为原料，清洗后加入大米原料重量5倍体积的水在室温下浸泡18h；

(2)打浆：用组织捣碎机高速打浆，每次打浆持续1min，共4次。

(3)加纤维素酶水解：使用酸将米浆的起始pH调至酸性，加纤维素酶的量为大米原料重量的1％～4％，在反应温度40℃～60℃下反应1～2h；

(4)加蛋白酶水解：将反应体系的pH调至8.0～10.0，然后加入大米原料重量0.3％～1.0％的ProteaseN中性蛋白酶，在40℃～60℃反应2～8h；或将反应体系的pH调至9.0～12.0，然后加入大米原料重量1.0％～3.0％的Alcalase碱性蛋白酶，在40℃～60℃反应2～8h；

(5)离心分离：得到的酶解液以转速8000rad/min离心10min，得到沉淀物和上清液；沉淀物进行3～4次离心，水洗至水洗液的pH值中性；

(6)旋转蒸发：离心上清液控制在温度50℃的条件下进行旋转蒸发，得蒸发浓缩物；

(7)干燥：水洗沉淀物和旋转蒸发浓缩物分别进行干燥，得到大米淀粉和大米肽。

对比实施例2

按照CN102180980B描述的制备方法，以碎米为原料，采用酶法生产大米淀粉。

该对比实施例的步骤如下：

(1)碎米预处理：按照碎米与水的重量比1:1-2，用水漂洗碎米一次，弃掉淘米水，再用相同量的水浸泡碎米2-3h，然后进行粉碎，得到碎米浆；

(2)磨浆：步骤(1)得到的碎米浆用胶体磨研磨成米浆，然后加入水将米浆的浓度调节到7-8°Bé，再用氢氧化钠水溶液将其pH值调节至8.5-9.0；

(3)酶反应：将步骤(2)得到的米浆加热到温度50-60℃，然后加入以碎米质量计0.4-0.6％碱性蛋白酶，搅拌，进行酶解反应1.5-2.5h，再加入以碎米质量计0.4-0.6％中性蛋白酶，继续酶解反应2.5-3.5h，从而得到一种酶解液；所述碱性蛋白酶的酶活是5万～150万IU/g；所述中性蛋白酶的酶活是5万～30万IU/g；

(4)旋流洗涤：把步骤(3)得到的酶解液送到旋流分离器进行分离洗涤与浓缩，回收旋流洗涤重相与淀粉乳；所述的旋流分离器是18级旋流分离器，其中9级分离洗涤、3级浓缩与6级二次分离洗涤；

(5)脱水：将所述的旋流洗涤重相与所述的淀粉乳混匀，然后通过板框压滤脱水，使其物料中的水分重量百分含量低于50％；

(6)气流干燥：步骤(5)得到的物料再通过脉冲式气流干燥装置进行干燥，得到所述的大米淀粉。

采用本说明书描述的分析方法对实施例1-4与对比实施例1-2所得到产品的性能进行了分析，其分析结果列于表1中。

表1：实施例1-4与对比实施例1-2的实施结果

(1)大米淀粉

(2)大米蛋白

由表1的分析结果可以清楚看出，与对比实施例1-2相比，实施例1-4所得的大米淀粉中的蛋白含量都在0.3％以下，淀粉含量在96％以上，淀粉糊化率在2.5％以下，淀粉提取率都在90％以上，所得大米蛋白的蛋白含量都在90％以上，蛋白提取率都在85％以上，所得淀粉和蛋白中其他成分的含量都较低，蛋白适度水解，仍然保持了大米蛋白所应具有的风味及气味，没有苦涩味及腥味等不良风味产生，蛋白经过低温处理及干燥，保持了一定的持水性。而对比实施例1中大米淀粉中蛋白含量大于0.5％，淀粉的提取率仅有81.3％，对比实施例2中大米淀粉中淀粉的含量仅有79％，对比实施例1-2在加工过程中，淀粉都有较大程度的糊化，在得到大米淀粉的同时，蛋白都是作为一种高度水解的副产物。所得大米蛋白蛋白含量低，灰分和脂肪等杂质含量高，产品都有腥味、咸味及苦涩味。

Claims (10)

1.一种联产大米淀粉和大米蛋白的方法，其特征在于该方法的步骤如下：

A、原料预处理

经过除砂及磁选清理，去除碎米原料中的有形异物，在通冷风的条件下，将清理的原料经气流粉碎至120～150目，得到一种米粉；

B、第一次调浆与酶反应

往步骤A得到的米粉中加水调浆，得到浓度以重量计25％～30％的料液，然后所述的料液用100目标准筛进行筛分，去除麸皮及纤维，再往筛分的料液中添加以米粉重量计0.3～0.5％酸性蛋白酶，混匀，接着将含有酸性蛋白酶的料液加热至温度45～50℃，并在这个温度下进行酶解反应1.5～2.0h，得到第一次酶解浆液；

C、第一次分离洗涤

步骤B)得到的酶解浆液进行连续分离洗涤，得到一种浓度为以重量计18％～24％的洗涤料液；

D、均质

让步骤C得到的洗涤料液在高压均质机中在压力160～200MPa的条件下处理5～10min，得到一种均质料液；

E、第二次分离洗涤

使用旋流器对步骤D)得到的均质料液在进料压力0.9～1.0MPa、底流压力0.3～0.4MPa、进料流量6.4～6.8t/h与洗水量6.4～6.8t/h的条件下进行分离洗涤，得到富含蛋白的旋流轻相与富含淀粉的重相，它们再分别经过板框压滤机进行压滤，得到重相滤饼与轻相滤饼，所述重相滤饼使用以所述滤饼重量计1倍水量进行洗涤；

F、第二次调浆与酶反应

步骤E得到的轻相滤饼加水调浆，得到固形物浓度为以重量计25％～30％的第二次调浆料液，然后将所述料液的pH值调节至6.0～6.4，再往筛分的料液中添加以所述料液中的固形物重量计0.01～0.02％中温淀粉酶，混匀，含有中温淀粉酶的料液再加热至温度60～70℃，并在这个温度下进行酶解反应1.0～1.5h，得到第二次酶解浆液；

G、第三次分离洗涤

步骤F得到的第二次酶解浆液经过板框压滤机进行压滤，得到的滤饼使用以所述滤饼重量计2～4倍的温度80～90℃的水进行洗涤；

H、干燥

将步骤E得到的洗涤重相滤饼经破碎，在进风温度150-155℃与出风温度50～55℃的干燥条件下干燥得到大米淀粉，它的水分含量是以所述大米淀粉重量计12％以下；

将步骤G得到的洗涤滤饼在真空度-0.085～-0.095MPa与干燥温度60～70℃的干燥条件下干燥得到大米分离蛋白，它水分含量是以所述大米分离蛋白重量计6％以下。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤A中，在气流粉碎过程中，将米粉温度控制在温度50℃以下。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤B)中，米粉料液的浓度是以重量计26％～28％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，所述酸性蛋白酶的添加量是以米粉重量计0.35～0.45％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，所述米粉料液与酸性蛋白酶在温度47～49℃下进行酶解反应1.6～1.8h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤C中，所述酶解浆液使用碟式分离机进行连续分离洗涤，洗涤料液的浓度是以重量计20％～22％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤F中，使用饱和Ca(OH)₂溶液将所述料液的pH值调至6.2～6.3。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤F中，所述中温淀粉酶的添加量为固形物重量计的0.014～0.018％。

9.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述制备方法得到的大米淀粉，其特征在于以大米淀粉干重计，它的蛋白含量是0.3％以下，淀粉含量是96％以上，淀粉糊化率是2.5％以下。

10.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述制备方法得到的大米蛋白，其特征在于它的蛋白含量是以大米蛋白重量计90％以上大米蛋白的提取率是85％以上。