CN106509333B - 一种高溶解性的脱黄曲霉毒素米糠蛋白的制备方法 - Google Patents

一种高溶解性的脱黄曲霉毒素米糠蛋白的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高溶解性脱除黄曲霉毒素的米糠蛋白制备方法，以黄曲霉毒素污染米糠为原料，脱脂粉碎过筛后与弱碱溶液混合，调节pH至8.0~9.0，搅拌混合30~60分钟，所得的混合溶液喷射蒸煮处理，而后调节pH至6.00，添加过量的α‑淀粉酶和纤维素酶在40~60℃下进行水解，以除去淀粉和纤维等杂质，离心去渣，所得上清液进行酸沉产生白色蛋白沉淀，灭酶，离心，收集蛋白沉淀，水洗，干燥后即得米糠蛋白。该方法可高效脱除米糠中的黄曲霉毒素B1，有效避免强碱性对蛋白质变性作用以及大量钠盐离子的带入，温和无刺激性，使得米糠蛋白利用率更高，所述制备米糠蛋白可在临床营养品、减肥保健食品、饮料制造品及食品辅料上的应用。

Description

一种高溶解性的脱黄曲霉毒素米糠蛋白的制备方法
技术领域
本发明涉及米糠蛋白的制备方法，具体涉及一种高溶解性的脱黄曲霉毒素米糠蛋白的制备方法。
背景技术
米糠是大米加工的副产物，约占整粒稻谷的8%，是糙米加工成精米过程中碾下的皮层以及少量米胚和碎米的混合物，近年来，米糠中蛋白含量超过15%，高出普通精米的1倍；我国每年的米糠总量超过1800万吨，约占世界总量的1/3，来源丰富，可溶性蛋白含量较高，约占70%，与大豆蛋白接近，其营养价值可与牛乳和鸡蛋相媲美。目前除一部分作为动物饲料使用外，绝大部分未被开发而浪费。因此，以米糠为原料制备米糠蛋白，对于提高米糠的附加值具有重要的现实意义。
米糠虽然有较高的利用价值，但由于其收获、生产、加工、储藏和销售过程中，常因管理不善发生霉变，全球每年受到真菌毒素污染的粮食约占25%，其中最主要的真菌毒素污染就是黄曲霉毒素污染。在已知的AFT中，常见且危害极大的有黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2，其中以AFB1致癌、致畸和诱变性最强，我国规定米制品（如米糠蛋白）中黄曲霉毒素含量≤10.0μg/kg。因此，从米糠中寻求新的天然蛋白资源，有效控制发霉米糠黄曲霉毒素已成为增加米糠的附加价值的关键。
针对稻米制品中黄曲霉毒素的脱除，目前主要分为物理法（筛选法、辐照法、加热法、吸附法）、化学法（碱法、氧化法等）和生物法。CN101238866A公开的一种黄曲霉毒素的降解方法是采用紫外线、微波和光波综合处理脱除黄曲霉毒素的方法，先用光波辅助紫外线降解物料表面的黄曲霉毒素，再通过微波作用降解物料内部的黄曲霉毒素，达到由表及里脱除物料中的黄曲霉毒素的目的。CN101731494A公开的去除黄曲霉毒素的方法和CN101491310A公开的降解黄曲霉毒素的方法分别采用紫外线和γ射线对黄曲霉毒素进行脱除。CN103222535A公开的一种功能性质改善的脱黄曲霉毒素稻米蛋白的制备方法是采用微波结合碱法处理方法脱出黄曲霉毒素，上述脱毒方法应用于米糠中对黄曲霉毒素的脱除率并不高（米糠制品黄曲霉B1≥10.0μg/kg），且对制备米糠蛋白溶解性和品质改善效果不理想，难以应用在实际工业生产中。另外，由于米糠中的营养物质与其细胞壁结合在一起，溶解性差、难以被利用，而采用传统的“碱溶酸沉” 蛋白制备工艺或上述微波辅助等处理技术时，制备出米糠蛋白产品，一方面黄曲霉毒素AFB1降解率只达到40.65%~49.52%，远远超过国家标准限量10μg/kg，利用“碱溶”采用的高pH导致蛋白变性甚至产生有毒物质，“酸沉”带入过多的无机盐而脱盐会造成蛋白质损失，该法制备的米糠蛋白，由于米糠蛋白因自身含有较多的二硫键，影响了在水溶液中的溶解性，导致米糠蛋白提取低和营养品质不佳，而且成本高，难以实现产业化水平生产。
发明内容
为了克服以上现有技术缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种高溶解性脱除黄曲霉毒素的米糠蛋白制备方法。该方法可以快速脱除米糠蛋白中的黄曲霉毒素，获得安全且所制备米糠蛋白具有高纯度和高回收率，营养物质丰富。
本发明所采用以下技术方案实现本发明的目的：一种高溶解性脱除黄曲霉毒素的米糠蛋白制备方法，以黄曲霉毒素污染米糠为原料，脱脂粉碎过筛后与弱碱溶液混合，调节pH至8.0~9.0，搅拌混合30~60分钟，所得的混合溶液喷射蒸煮处理，而后调节pH至6.00，添加过量的α-淀粉酶和纤维素酶在40~60℃下进行水解，以除去淀粉和纤维等杂质，离心去渣，所得上清液进行酸沉产生白色蛋白沉淀，灭酶，离心，收集蛋白沉淀，水洗，干燥后即得米糠蛋白。该方法可高效脱除米糠中的黄曲霉毒素B1（AFB1），有效避免强碱性对蛋白质变性作用以及大量钠盐离子的带入，温和无刺激性，使得米糠蛋白利用率更高，所述制备米糠蛋白可在临床营养品、减肥保健食品、饮料制造品及食品辅料上的应用。
本发明所述米糠与弱碱溶液的质量体积比为1: 8.0~1:12。
本发明所述米糠中含有黄曲霉AFB1初含量10~100 μg/kg。
作为本发明的一个实施例，所述弱碱溶液采用浓度为0.02~0.08mol/L的稀NaOH溶液。
本发明所述水解反应在水浴下进行。
本发明所述喷射蒸煮处理条件为：蒸煮温度120~150℃，处理时间45~75秒。
本发明所述α-淀粉酶的添加量为每克米糠中加入3200~4000U，所述纤维素酶的添加量为每克米糠中加入1200~1800U，酶处理温度40~60℃，酶处理时间30~55分钟。
本发明所述酸沉处理中，采用浓度为0.1~0.8mol/L的盐酸调节上清液的pH值至4.50。
本发明所述灭酶温度80~110℃，灭酶时间10~15分钟；所述离心的转速为5000~10000 r/min，时间3~5分钟。
相比现有黄曲霉毒素脱除方法及碱法结合微波处理技术法相比，本发明的有益效果在于：
（1）本发明在弱碱性结合喷射蒸煮技术处理是有效脱除米糠黄曲霉的重要步骤，经过改法制备后米糠蛋白产品中黄曲霉毒素AFB1脱除率可达100%，保持食品原有的营养特性等优点，适合工业化生产的需求。米糠混合溶液在压缩空气作用下与经过喷嘴的高温蒸汽混合，在闪蒸室中由于压力的突然释放产生强大的机械力，使热能快速传递，物料温度急剧升高，可达到150 ℃，达到蒸煮透彻，利用喷射蒸煮设备的高热高压机械环境，不仅促进AFB1与碱相互作用而使得黄曲霉毒素得到高效降解，而且来可以实现难溶蛋白物料的可溶化。碱液浸提协同喷射蒸煮处理，一方面快速加热产生巨大热效应可有效脱除黄曲霉毒素；另一方面，经过蒸煮喷射处理后，促进了米糠聚集物分散，糖基化而具有亲水性，促进碱液与黄曲霉的接触面积，加速黄曲霉的降解作用。
（2）传统的“碱溶酸沉”提取蛋白工艺是以高的碱液浓度为代价，容易导致蛋白变性，生成有害的赖胺酞胺，而且成本高。而本发明选取在弱碱性环境下进行反应，利用喷射蒸煮设备与碱溶法结合使用，提高米糠蛋白质的提取及改善其功能特性，使得米糠蛋白的纯度和得率分别提高了42.99~43.88 %和17.66~22.39%，有效避免强碱性对蛋白质变性作用以及大量钠盐离子的带入，温和无刺激性，使得米糠蛋白利用率更高。由于高温高热处理作用，一方面可能热处理中难溶的蛋白聚集体变性展开形成新的可溶性聚集体有关，另一方面可能与在该处理过程中形成的糖基化产物有关，即蛋二白上糖链的引入，轻基的亲水特性有助于蛋白的溶解，使得制备所得的米糠蛋白溶解度在30%以上。
（3）本发明利用弱碱碱炼结合蒸煮喷射技术处理去除黄曲霉毒素，其中弱碱使黄曲霉毒素水解，反应生成溶于水的邻位香豆素钠盐。而蒸煮喷射技术处理促进了米糠聚集物分散，增加碱液与黄曲霉毒素的接触面积，有利于黄曲霉毒素与碱作用，促进黄曲霉毒素降解为邻位香豆素钠盐，提高黄曲霉毒素的降解率，达到99.43 %以上，高于传统工艺的40.38~ 48.69%，使米糠蛋白中的黄曲霉毒素残留量≤10 μg/kg，符合国家质量安全标准。
附图说明
图1为本发明的米糠蛋白制备工艺工艺流程图。
具体实施方式
实施例一
(1) 添加稀碱液：取黄曲霉毒素污染米糠，即霉变米糠，米糠中含有黄曲霉AFB1含量为40 μg/kg，脱脂后在室温下粉碎过筛，以1: 8倍料液比加入0.02mol/L稀NaOH溶液，调节pH至8.20，然后水浴下搅拌30分钟。
(2) 喷射蒸煮处理：将上述混合溶液，设定蒸煮温度100℃和处理时间45秒。
(3) 酶法处理 将步骤（2）处理后的液体调节pH至6.00，加入3200 U/gα-淀粉酶和1200 U/g纤维素酶进行水解，以除去淀粉和纤维等杂质，得到酶解液。
(4) 离心去渣：将步骤(3)所得溶液在室温下离心6000 r/min，5分钟后取上清液。
(5) 酸沉：将上述(4)所得上清液，加入0.06 mol/L盐酸，调pH至4.20，酸沉后，冷却至室温。
(6) 灭酶与干燥：将步骤(5)所得溶液在100℃灭酶20分钟，5500 r/min离心3分钟，收集蛋白沉淀，水洗3次，真空冷冻干燥后制得安全的米糠蛋白，其各项功能性质指标评价参见表1。
实施例二
(1) 添加稀碱液：取黄曲霉毒素污染米糠，即霉变米糠，米糠中含有黄曲霉AFB1含量为10 μg/kg，脱脂后在室温下粉碎过筛，以1: 9倍料液比加入0.04mol/L稀NaOH溶液，调节pH至8.20，然后水浴下搅拌30分钟。
(2) 喷射蒸煮处理：将上述混合溶液，设定蒸煮温度105℃和处理时间50秒。
(3) 酶法处理 将步骤（2）处理后的液体调节pH至6.00，加入3400 U/gα-淀粉酶和1400 U/g纤维素酶进行水解，以除去淀粉和纤维等杂质，得到酶解液。
(4) 离心去渣：将步骤(3)所得溶液在室温下离心7000 r/min，5分钟后取上清液。
(5) 酸沉：将上述(4)所得上清液，加入0.08 mol/L盐酸，调pH至4.20，酸沉后，冷却至室温。
(6) 灭酶与干燥：将步骤(5)所得溶液在100℃灭酶20分钟，6000 r/min离心3分钟，收集蛋白沉淀，水洗3次，真空冷冻干燥后制得安全的米糠蛋白，其各项功能性质指标评价参见表1。
实施例三
(1) 添加稀碱液：取黄曲霉毒素污染米糠，即霉变米糠，米糠中含有黄曲霉AFB1含量为60 μg/kg，脱脂后在室温下粉碎过筛，以1: 10倍料液比加入0.06mol/L稀NaOH溶液，调节pH至8.20，然后水浴下搅拌30分钟。
(2) 喷射蒸煮处理：将上述混合溶液，设定蒸煮温度110℃和处理时间55秒。
(3) 酶法处理 将步骤（2）处理后的液体调节pH至6.00，加入3600 U/gα-淀粉酶和1600 U/g纤维素酶进行水解，以除去淀粉和纤维等杂质，得到酶解液。
(4) 离心去渣：将步骤(3)所得溶液在室温下离心8000 r/min，6分钟后取上清液。
(5) 酸沉：将上述(4)所得上清液，加入0.09 mol/L盐酸，调pH至4.30，酸沉后，冷却至室温。
(6) 灭酶与干燥：将步骤(5)所得溶液在100℃灭酶20分钟，6000 r/min离心4分钟，收集蛋白沉淀，水洗3次，真空冷冻干燥后制得安全的米糠蛋白，其各项功能性质指标评价参见表1。
实施例四
(1) 添加稀碱液：取黄曲霉毒素污染米糠，即霉变米糠，米糠中含有黄曲霉AFB1含量为80 μg/kg，脱脂后在室温下粉碎过筛，以1: 11倍料液比加入0.06mol/L稀NaOH溶液，调节pH至8.20，然后水浴下搅拌30分钟。
(2) 喷射蒸煮处理：将上述混合溶液，设定蒸煮温度115℃和处理时间65秒。
(3) 酶法处理 将步骤（2）处理后的液体调节pH至6.00，加入3800 U/gα-淀粉酶和1700 U/g纤维素酶进行水解，以除去淀粉和纤维等杂质，得到酶解液。
(4) 离心去渣：将步骤(3)所得溶液在室温下离心10000 r/min，5分钟后取上清液。
(5) 酸沉：将上述(4)所得上清液，加入0.10 mol/L盐酸，调pH至4.40，酸沉后，冷却至室温。
(6) 灭酶与干燥：将步骤(5)所得溶液在100℃灭酶20分钟，7000 r/min离心5分钟，收集蛋白沉淀，水洗3次，真空冷冻干燥后制得安全的米糠蛋白，其各项功能性质指标评价参见表1。
实施例五
(1) 添加稀碱液：取黄曲霉毒素污染米糠，即霉变米糠，米糠中含有黄曲霉AFB1含量为100 μg/kg，脱脂后在室温下粉碎过筛，以1: 10倍料液比加入0.08mol/L稀NaOH溶液，调节pH至8.20，然后水浴下搅拌30分钟。
(2) 喷射蒸煮处理：将上述混合溶液，设定蒸煮温度115℃和处理时间75秒。
(3) 酶法处理 将步骤（2）处理后的液体调节pH至6.00，加入4000 U/gα-淀粉酶和1800 U/g纤维素酶进行水解，以除去淀粉和纤维等杂质，得到酶解液。
(4) 离心去渣：将步骤(3)所得溶液在室温下离心8000 r/min，8分钟后取上清液。
(5) 酸沉：将上述(4)所得上清液，加入0.10 mol/L盐酸，调pH至4.50，酸沉后，冷却至室温。
(6) 灭酶与干燥：将步骤(5)所得溶液在100℃灭酶20分钟，8000 r/min离心5分钟，收集蛋白沉淀，水洗3次，真空冷冻干燥后制得安全的米糠蛋白，其各项功能性质指标评价参见表1。
对比例一
与传统碱法提取工艺比较，具体操作方法参见如下文献：李新华， 富艳鑫， 郑煜焱.米糠蛋白提取工艺条件的优化[J]. 食品科学， 2010，31(22):251-254.
取脱脂霉变米糠，黄曲霉毒素B1含量100μg/kg，参照上述方法，选取在最佳工艺条件下，在Ph=9.0下，按1:10料液比NaOH溶液浸泡，45℃浸提2.5小时，取上清液，调pH至4.0，离心沉淀，冷冻干燥，获得米糠蛋白产品，其各项功能性质指标评价参见表1。
对比例二
与CN103222535A公开的一种功能性质改善的脱黄曲霉毒素稻米蛋白的制备方法比较，
取脱脂霉变米糠，黄曲霉毒素B1含量100μg/kg，参照上述方法，选取在最佳工艺条件下，按1:10料液比加入0.08M的NaOH溶液，搅拌60min，以8000rpm离心10分钟，取上清液调至pH=7.0，以微波功率850W/L，微波处理9分钟，冷却至室温，调节pH至5.80，添加过量的α-淀粉酶，不断的搅拌加入盐酸至pH达到4.8，灭酶，离心取上清液，获得米糠蛋白产品，其各项功能性质指标评价参见表1。
1.与传统提取法比较，本发明高效脱除米糠中AFB1，脱出率高达99.43%，溶解度达到30%以上，而且AFB1含量远低于国家规定的限量标准，蛋白回收率和纯度高，为米糠高值化利用提供技术指导。
2.与CN103222535A的方法比较，本发明采用原料是米糠富含淀粉、半纤维素和纤维素等在内的碳水化合物总量50%左右，而米糠蛋白与米糠中的植酸和半纤维素等结合在一起，采用常规的碱法和微波辅助等处理技术制备米糠蛋白，黄曲霉AFB1残留量11.31μg/kg，黄曲霉毒素残留量超过国家质量安全标准10μg/kg，黄曲霉降解效果有待提高，而且蛋白的溶解度只有11.15%，很难实现蛋白溶解性提高。本发明利用蒸煮喷射处理产生的高温高剪切作用，使高效脱除米糠中AFB1，脱除率高达99.43%，AFB1含量远低于国家规定的限量标准，蛋白回收率和纯度高，为米糠高值化利用提供技术指导。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不是限制，因此凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种高溶解性脱除黄曲霉毒素的米糠蛋白制备方法，其特征是，以黄曲霉毒素污染米糠为原料，所述米糠中含有黄曲霉AFB1的初含量10~100 μg/kg，脱脂粉碎过筛后与弱碱溶液混合，调节pH至8.0~9.0，搅拌混合30~60分钟，所得的混合溶液喷射蒸煮处理，而后调节pH至6.00，添加过量的α-淀粉酶和纤维素酶在40~60℃下进行水解，所述α-淀粉酶的添加量为每克米糠中加入3200~4000U，所述纤维素酶的添加量为每克米糠中加入1200~1800U，酶处理时间30~55分钟；以除去淀粉和纤维等杂质，离心去渣，所得上清液进行酸沉产生白色蛋白沉淀，灭酶，离心，收集蛋白沉淀，水洗，干燥后即得米糠蛋白。
2.根据权利要求1所述的高溶解性脱除黄曲霉毒素的米糠蛋白制备方法，其特征是，所述米糠与弱碱溶液的质量体积比为1: 8.0~1:12。
3.根据权利要求1所述的高溶解性脱除黄曲霉毒素的米糠蛋白制备方法，其特征是，所述弱碱溶液采用浓度为0.02~0.08mol/L的稀NaOH溶液。
4.根据权利要求1所述的高溶解性脱除黄曲霉毒素的米糠蛋白制备方法，其特征是，所述水解反应在水浴下进行。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高溶解性脱除黄曲霉毒素的米糠蛋白制备方法，其特征是，所述喷射蒸煮处理条件为：蒸煮温度120~150℃，处理时间45~75秒。
6.根据权利要求5所述的高溶解性脱除黄曲霉毒素的米糠蛋白制备方法，其特征是，所述酸沉处理中，采用浓度为0.1~0.8mol/L的盐酸调节上清液的pH值至4.50。
7.根据权利要求6所述的高溶解性脱除黄曲霉毒素的米糠蛋白制备方法，其特征是，所述灭酶温度80~110℃，灭酶时间10~15分钟；所述离心的转速为5000~10000 r/min，时间3~5分钟。
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弱碱高温法对花生粕脱毒及酶解效果的影响;盖云霞，等;《现代食品科技》;20071231;第23卷(第11期);第4-6页 *

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Application publication date: 20170322

Assignee: Guangzhou Baosangyuan Ecological Technology Co.,Ltd.

Assignor: SERICULTURE & AGRI FOOD Research Institute GAAS

Contract record no.: X2023440000008

Denomination of invention: A preparation method of highly soluble aflatoxin-free rice bran protein

Granted publication date: 20190709

License type: Common License

Record date: 20230221

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