CN105767454B - 一种碱法结合超声微波协同处理制备食品级大米蛋白的方法 - Google Patents

一种碱法结合超声微波协同处理制备食品级大米蛋白的方法 Download PDF

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Abstract

一种碱法结合超声微波协同处理制备食品级大米蛋白的方法，包括原料米渣调浆标准化、超声微波强化脱脂皂化反应、旋流洗涤分离、脱水干燥。本发明效果显著、工序简单、有利于工业放大，最大限度保留了蛋白性质，制备的高纯度食品级大米蛋白产品的蛋白重量百分含量大于80％，脂肪重量百分含量小于3％，灰分重量百分含量小于2％，大大提高了米渣的价值。

Description

一种碱法结合超声微波协同处理制备食品级大米蛋白的方法
技术领域
本发明涉及大米深加工技术领域，尤其是涉及一种碱热法结合超声微波协同处理制备高纯度的大米蛋白的方法，以及根据所述方法得到的大米蛋白。
背景技术
米渣是以大米为原料的味精厂、葡萄糖厂、酒厂、麦芽糊精厂等在利用完大米淀粉之后的副产物。米渣中主要成分是蛋白质和碳水化合物，其中蛋白质含量很高，是良好的蛋白质资源，但是这些米渣大部分用于动物饲料，未能得到良好的开发，造成了极大的浪费。米渣中蛋白质主要是水不溶性谷蛋白，料液经过前道工序长时间的高温液化和淀粉酶水解过程，蛋白分子之间变性凝聚，蛋白分子与脂肪等分子间也形成交联结构，从而导致蛋白溶解度进一步下降。目前提取高纯度蛋白的方法有碱溶酸沉法、酶法以及溶剂法。
碱溶酸沉法是使蛋白质先在碱溶液中溶解展开，离心去除剩余杂质，调节溶液pH值至蛋白质的等电点，使蛋白沉淀分离。该方法要获得较理想的蛋白提取率，要在高碱的条件下进行，但在碱液浓度过高的情况下，会影响产品风味和色泽，同时还可能产生不利反应，改变蛋白质的营养特性，而且提取底物被强碱处理后难以再次利用。
酶法是通过非蛋白酶(如淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶等)将其它杂质除去，从而达到纯化蛋白的目的。酶法提取的反应过程中不会产生副反应，得到的蛋白质性质较好，缺点是提取率偏低，经过酶解后蛋白自身结构发生变化，且酶价格较高，不利于工业化生产。
溶剂提取法是利用溶剂破坏蛋白次级结构，从而改善蛋白质的溶解性，使其和淀粉分离出来的一种提取方法。虽然蛋白回收率高，但在提取后溶剂不易与蛋白质分离，且溶剂会影响蛋白质的品质，可能导致蛋白质变性而产生毒性，故而溶剂法提取大米蛋白应考虑安全性问题。
目前关于大米蛋白提纯的报道中，没有关于如何有针对的去除米渣中脂肪，并且没有经过酶解以及溶剂浸提的，工业化生产提高大米蛋白纯度至食品级的相关报道。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种碱法结合超声微波协同处理制备食品级大米蛋白的方法。本发明效果显著、工序简单、有利于工业放大，最大限度保留了蛋白性质，制备的高纯度食品级大米蛋白产品的蛋白重量百分含量大于80％，脂肪重量百分含量小于3％，灰分重量百分含量小于2％，大大提高了米渣的价值。
本发明的技术方案如下：
一种碱法结合超声微波协同处理制备食品级大米蛋白的方法，包括原料米渣调浆标准化、超声微波强化脱脂皂化反应、旋流洗涤分离、脱水干燥；具体包括如下步骤：
(1)原料米渣调浆标准化：米渣干粉按质量分数5～20％加水调浆，加热至50～80℃充分溶胀，加碱调节料液pH至7.2～8.0；
(2)超声微波强化脱脂皂化反应：将步骤(1)所得料液在超声波和微波协同作用下进行强化反应；
(3)多级高压超微旋流洗涤分离：步骤(2)处理后的料液投入旋流器洗涤去除料液中的游离脂肪酸钠盐及其他杂质，收集旋流重相；
(4)脱水：将步骤(3)收集的旋流重相经过板框压滤脱水，使其物料中水分含量低于70％；
(5)干燥：将步骤(4)脱水得到的滤饼经过脉冲式气流干燥，得到纯度高于80％的大米蛋白。
步骤(1)中米渣干粉预粉碎至100-200目。
步骤(2)中超声波的功率为300～600w，温度为40～70℃，处理时间为10～40min。
步骤(2)中微波的功率为400～1000w，温度40～70℃，处理时间1～10min。
步骤(2)中处理后料液pH下降0.2～0.8。
步骤(3)中结合步骤(2)出料情况，控制旋流器相关参数，进料压力0.7～0.9MPa、底流压力0.15～0.20MPa、进料流量0.7～0.9t/h，洗水量0.2～0.4t/h。
步骤(4)中控制板框脱水后滤饼水分为60～70％。
步骤(5)中脉冲式气流干燥装置的进口温度是130～150℃，出口温度低于60℃。
所述的方法制备得到的高纯度大米蛋白，其干基蛋白重量百分含量>80％，脂肪重量百分含量<3％，灰分重量百分含量<2％。
其中，步骤(1)蛋白分子链打开有利于后续反应进行；碱度过高，蛋白质的半胱氨酸和丝氨酸残基会转变成脱水的丙氨酸，与赖氨酸的ε-氨基酸结合形成赖-丙氨酸，赖-丙氨酸不但有毒而且还会引起营养物质的损失，使蛋白丧失营养价值，所以该发明中控制pH<8.0。
步骤(2)低碱性条件下，经过超声微波协同加速皂化反应，基于物理方法的原理增加化学反应的效果，使物料与其它杂质结构解体，达到蛋白跟脂肪或其他杂质分离的目的。
步骤(3)、(4)物料脱水后水分含量直接关系到后续干燥过程的进行，滤饼水分含量过高，不利于气流干燥进料时物料输送。
本发明有益的技术效果在于：
为了解决现有技术的不利之处，本发明经过多次试验，采用排杂法，分析原料米渣中不溶性杂质的主要组成部分，针对脂肪采用皂化反应原理进行油脂与蛋白的分离处理。特别的，本发明中皂化反应在较低碱性条件下进行，结合超声微波协同处理强化反应效果，实现了蛋白和脂肪和其他杂质的有效分离；经过多级高压超微旋流分离，脱除脂肪、灰分等杂质，达到高效除脂纯化蛋白的目的。
本发明选用超声微波协同处理物料，一是剥除原料微观结构上的外表层，二是利用超声和微波的协同作用产生剧烈搅拌的效果；三是利用超声波的物理能量，使物料介质粒子振动在亚微观范围内引起超声空化现象，导致介质质点运动增加、固体内部结构变化，强化了微孔扩散；同时在此基础上，微波以其显著的热效应以及电磁效应进一步加速生物体的微孔扩散，达到物料与其它杂质结构分离的的效果。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1：本发明制备食品级大米蛋白的方法，步骤如下：
(1)原料米渣调浆标准化：
原料为100目米渣干粉，按1:5比例加水调浆，加热至50℃溶胀，用4％氢氧化钠溶液调pH至7.20。
(2)超声微波强化脱脂皂化反应：
超声波功率300w，温度40℃，处理时间10min；微波功率400w，温度40℃，处理时间1min。测定物料反应结束后的pH，结果列在表1中。
(3)旋流洗涤分离：
将上述步骤所得料液使用拉尔森旋流器在进料压力0.75MPa、底流压力0.19MPa、进料流量0.9t/h与洗水量0.2t/h的条件下洗涤去除料液中的游离脂肪酸钠盐，收集旋流重相。
(4)脱水干燥：
经过板框脱水制得水分为66％的滤饼，经过气流干燥得水分含量为4.8％的蛋白粉成品。其理化指标检测结果列在表1中。
实施例2：本发明制备食品级大米蛋白的方法，步骤如下：
(1)原料米渣调浆标准化：
原料为150目米渣干粉，按1:10比例加水调浆，加热至70℃溶胀，物料用4％氢氧化钠溶液调pH至7.58。
(2)超声微波强化脱脂皂化反应：
超声波功率500w，温度60℃，处理时间40min；微波功率800w，温度60℃，处理时间5min。测定物料反应结束后的pH，结果列在表1中
(3)旋流洗涤分离：
将上述步骤所得料液使用拉尔森旋流器在进料压力0.78MPa、底流压力0.18MPa、进料流量0.8t/h与洗水量0.3t/h的条件下洗涤去除料液中的游离脂肪酸钠盐，收集旋流重相。
(4)脱水干燥：
经过板框脱水制得水分为67％的滤饼，经过气流干燥得水分含量为4.6％的蛋白粉成品。其理化指标检测结果列在表1中。
实施例3：本发明制备食品级大米蛋白的方法，步骤如下：
(1)原料米渣调浆标准化：
原料为180目米渣干粉，按1:20比例加水调浆，加热至80℃溶胀，物料用4％氢氧化钠溶液调pH至8.0。
(2)超声微波强化脱脂皂化反应：
超声波功率600w，温度70℃，处理时间40min；微波功率1000w，温度70℃，处理时间10min。测定物料反应结束后的pH，结果列在表1中。
(3)旋流洗涤分离：
将上述步骤所得料液使用拉尔森旋流器在进料压力0.85MPa、底流压力0.17MPa、进料流量0.7t/h与洗水量0.4/h的条件下洗涤去除料液中的游离脂肪酸钠盐，收集旋流重相。
(4)脱水干燥：
经过板框脱水制得水分为65％的滤饼，经过气流干燥得水分含量为4.3％的蛋白粉成品。其理化指标检测结果列在表1中。
实施例4：比较之前现有技术制备食品级大米蛋白的方法，步骤如下：
(1)原料米渣调浆标准化：
原料为180目米渣干粉，按1:20比例加水调浆，加热至80℃溶胀，物料用4％氢氧化钠溶液调pH至8.0。
(2)脱脂皂化反应：
物料调碱后在反应罐中搅拌反应3h。反应结束后，测定物料的pH，结果列在表1中。
(3)旋流洗涤分离：
将上述步骤所得料液使用拉尔森旋流器在进料压力0.85MPa、底流压力0.17MPa、进料流量0.7t/h与洗水量0.4/h的条件下洗涤去除料液中的游离脂肪酸钠盐，收集旋流重相。
(4)脱水干燥：
经过板框脱水制得水分为65％的滤饼，经过气流干燥得水分含量为4.3％的蛋白粉成品。其理化指标检测结果列在表1中。
表1

Claims (5)

1.一种碱法结合超声微波协同处理制备食品级大米蛋白的方法，其特征在于包括原料米渣调浆标准化、超声微波强化脱脂皂化反应、旋流洗涤分离、脱水干燥；具体包括如下步骤：
(1)原料米渣调浆标准化：米渣干粉按质量分数5～20％加水调浆，加热至50～80℃充分溶胀，加碱调节料液pH至7.2～8.0；
(2)超声微波强化脱脂皂化反应：将步骤(1)所得料液在超声波和微波协同作用下进行强化反应；超声波的功率为300～600w，温度为40～70℃，处理时间为10～40min；微波的功率为400～1000w，温度40～70℃，处理时间1～10min；
(3)多级高压超微旋流洗涤分离：步骤(2)处理后的料液投入旋流器洗涤去除料液中的游离脂肪酸钠盐及其他杂质，收集旋流重相；结合步骤(2)出料情况，控制旋流器相关参数，进料压力0.7～0.9MPa、底流压力0.15～0.20MPa、进料流量0.7～0.9t/h，洗水量0.2～0.4t/h；
(4)脱水：将步骤(3)收集的旋流重相经过板框压滤脱水，使其物料中水分含量不高于70％；
(5)干燥：将步骤(4)脱水得到的滤饼经过脉冲式气流干燥，得到纯度高于80％的大米蛋白。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中米渣干粉预粉碎至100-200目。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中处理后料液pH下降0.2～0.8。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)中控制板框脱水后滤饼水分为60～70％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(5)中脉冲式气流干燥装置的进口温度是130～150℃，出口温度低于60℃。
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