CN107353321B - 一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，包括以下步骤：(1)前处理；(2)浸提处理：将酶解后的浆液和浸提液混合，辅以远红外线照射处理，水浴振荡1～6h，在25℃下以3000～5000r/min的转速离心15～22min，所得上清液即为蛋白液；(3)沉淀处理：使蛋白液处于冰浴条件下，加入4倍于蛋白液体积的冰丙酮后，置于‑27～‑17℃的环境中，在超声波的声能密度为10～18W/mL的辅助处理条件下放置3～5h以进行硒蛋白沉淀，离心10～15min，取出沉淀物进行喷雾干燥后，得到硒蛋白成品。本发明提取的植物硒蛋白具有粒径小、提取率高的优点，具有广大的市场推广价值。

Description

一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法

【技术领域】

本发明涉及植物硒蛋白的提取领域，特别涉及一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法。

【背景技术】

硒是人和动物的必需微量元素之一，硒可以提高免疫力，能加速免疫球蛋白及抗体产生。保护心血管与心肌，降低心血管病与心绞痛的发生率。在抗氧化抗衰老与抗癌防癌等方面有多种作用，并具有降低重金属毒害等特殊生理功能。被国内外科学家们誉为人类“抗癌之王、长寿元素、生命的火种、天然解毒剂、心脏守护神”。

硒可分为有机硒和无机硒，无机硒主要以硒酸盐、亚硒酸盐为主，占硒总量的8％，一般具有较强的毒性。有机硒可分为大分子硒和小分子硒化物，占硒总量的80％以上，一般以硒代氨基酸和硒蛋白的形式存在，在生物体内发挥作用的主要是有机硒化物。在植物体内，硒积聚能力较强的植物硒结合蛋白较少，所以硒可能作为含硫氨基酸代谢中间产物类似物存在。在非积聚植物中，硒与蛋白质往往比较多，而且主要以硒代蛋氨酸存在，也有硒代半胱氨酸存在。研究发现在水稻硒蛋白中存在着两种硒结合态：硒代氨基酸和硒代半胱氨酸。

大米的成分有脂类、水分、淀粉和蛋白质，其中淀粉和蛋白质大米的两大主要成分，其含量分别约为62-86％和9-15％之间。按蛋白溶解性的不同,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。其中谷蛋白和醇溶蛋白为主要成分，各自占69％和11.5％，清蛋白和球蛋白各占9％和10.5％。硒蛋白中的硒主要以硒代甲硫氨酸存在，要准确检测其中硒含量，必须找到合适的硒蛋白提取方法，提取出硒蛋白。

目前硒蛋白主要提取方法有溶剂提取法、柱分离技术、生物学方法、辅助提取技术等。溶剂提取法由于其高效率和低成本收到广泛推广，但是同时也存在着硒蛋白流失严重的问题，因此，研究一种具有高效提取硒蛋白的方法具有广阔的市场推广价值。

【发明内容】

本发明目的在于提供一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，本发明先对富硒大米进行前处理，将富硒大米经过酸性溶液浸泡后再进行酶解；然后在在远红外线照射的条件下进行浸提处理；最后通过在冰丙醇在低温环境下，辅助以超声波进行沉淀处理。本发明提取的植物硒蛋白具有粒径小且提取率高的优点，具有广大的市场推广价值。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，包括以下步骤：

(1)前处理：按重量份数计，将200份富硒大米放在1000份酸性溶液中浸泡4～6h后，研磨成浆，加入1～3份淀粉酶制剂后，在25～35℃下酶解10～15h，然后在40～50℃下液化3～6h，得到酶解后的浆液；

(2)浸提处理：按重量份数计，将100份酶解后的浆液和1000～3000份浸提液混合后，放入水浴振荡器中，辅以远红外线照射处理，在水浴温度为20～60℃、振荡速度为60～200r/min的条件下水浴振荡1～6h，然后放入离心机中，在25℃下以3000～5000r/min的转速离心15～22min，所得上清液即为蛋白液；

(3)沉淀处理：使蛋白液处于冰浴条件下，以1～3mL/min的速度加入4倍于蛋白液体积的冰丙酮后，置于-27～-17℃的环境中，在超声波的声能密度为10～18W/mL的辅助处理条件下放置3～5h以进行硒蛋白沉淀，然后在2～5℃下以10000～20000r/min的速度离心10～15min，最后取出沉淀物并进行喷雾干燥后，得到硒蛋白成品。

在本发明中，作为进一步说明，步骤(1)所述的淀粉酶制剂由下述方法制备：按重量份数计，将100份鲜玉米和100～130份去离子水混合后，放入反应器中，进行均质处理后，通入以0.01～0.02mL/min的速率通入一氧化碳气体10～20min，以5000～8000r/min的速度离心5～10min，取上层清液并调节pH值至5～6.5，加入100～200份酶蛋白沉淀剂进行沉淀，静置6～8h后，将沉淀物进行干燥处理，得到淀粉酶制剂。

在本发明中，作为进一步说明，所述的酶蛋白沉淀剂为乙醇、甲醇和丙酮中的任意一种。

在本发明中，作为进一步说明，步骤(1)所述的酸性溶液为质量分数为2～4％的醋酸溶液或质量分数为0.5～1％的盐酸溶液。

在本发明中，作为进一步说明，步骤(2)所述的远红外线照射处理的条件：功率为200～400w，照射距离为10～20cm。

在本发明中，作为进一步说明，步骤(3)所述的超声波的频率为30000～40000Hz。

部分原料的功能介绍如下：

富硒大米，在本发明中用作制备植物硒蛋白的原料。

冰丙酮，为处于零度以下的丙酮，在本发明中用于沉淀植物硒蛋白的用剂。

鲜玉米，在本发明中用作制备淀粉酶制剂的主要原料。

一氧化碳气体，在本发明中用于和能量代谢类蛋白质相结合，达到提高酶蛋白含量的效果。

乙醇、甲醇和丙酮，在本发明中用作酶蛋白质沉淀剂的主要来源。

醋酸和盐酸，在本发明中用作酸性溶液的主要来源。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明能够高效制备富硒大米植物硒蛋白。本发明以富硒大米为原料，通过酸性溶液浸泡的技术手段，使富硒大米的组织结构在酸性条件下变得松散，有利于后续植物硒蛋白的浸提步骤的进行；然后通过研磨成浆的技术手段，使富硒大米的外部结构能够初步被打破，植物硒蛋白的保护层被打破，促进植物硒蛋白浸提步骤的进行；最后采用在淀粉酶制剂进行酶解的技术手段，使浆液中的淀粉进行酶解，提高了植物硒蛋白在浆液中的含量，有利于后续的浸提步骤的进行。本发明所采用的各个技术手段相互作用、相互配合、层层递进，能够共同促进后续的浸提处理的进行，提高了提取效率，所产生的总体效果远远高于单个技术手段所产生的效果的简单加和。

2.本发明在对酶解后的浆液采取远红外线辅助处理的技术手段，能够提高植物硒蛋白的提取率。本发明采用在远红外线的辅助照射的条件下进行浸提处理，通过远红外线的热照射，使溶剂中的大分子水团能够吸收热量而剧烈振动，活化成小分子水团，进而促使浆液中的植物硒蛋白能够更容易被浸提入溶剂中，有利于提高植物硒蛋白的提取率。

3.本发明采用在超声波处理的条件下，使用冰丙酮在-27～-17℃的低温环境中对植物硒蛋白进行沉淀，不仅能高效的沉淀植物硒蛋白，还可以使植物硒蛋白的粒径变小，进而有利于人体吸收。一方面，本发明采用冰丙酮沉淀植物硒蛋白的技术手段，避免了常温下丙酮会使蛋白质变质的现象的发生，保障了所提取的植物硒蛋白品质的稳定。另一方面，本发明还采用了超声波辅助处理的技术手段，在超声条件下，植物硒蛋白与丙酮的接触面积增加，在超声波的振动下，植物硒蛋白也随之不断振动，避免了植物硒蛋白团聚现象的发生，进而降低了植物硒蛋白的粒径，有利于人体的吸收。

4.本发明制备淀粉酶制剂的工艺能够高效制备酶解淀粉。本发明以鲜玉米为原料，先通过均质处理，使玉米内包覆的淀粉、蛋白质等营养物质能够被释放出来，有利于后续的浸提步骤的进行；然后采用通入一氧化碳气体的技术手段，使一氧化碳气体和能量代谢类蛋白质相结合，促进溶液体系中能量代谢率蛋白质的溶出，提高了溶液体系中酶蛋白的含量，有利于后续沉淀步骤的进行；最后在酸性条件下，使用酶蛋白沉淀剂对淀粉酶进行沉淀，能够高效、单一和有选择性地对淀粉酶进行沉淀，高效制备淀粉酶制剂。本发明所采用的各个技术手段相互配合、环环相扣，所产生的总体效果远远高于单个技术手段所产生的效果。

【具体实施方式】

实施例1：

1.前期准备：

淀粉酶制剂的制备：按重量份数计，将100份鲜玉米和100份去离子水混合后，放入反应器中，进行均质处理后，通入以0.01mL/min的速率通入一氧化碳气体10min，以5000r/min的速度离心5min，取上层清液并调节pH值至5，加入100份乙醇进行沉淀，静置6h后，将沉淀物进行干燥处理，得到淀粉酶制剂。

将上述前期制备而得的物质用于下述从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法上。

2.一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，包括以下步骤：

(1)前处理：按重量份数计，将200份富硒大米放在1000份质量分数为2％的醋酸溶液中浸泡4h后，研磨成浆，加入1份淀粉酶制剂后，在25℃下酶解10h，然后在40℃下液化3h，得到酶解后的浆液；

(2)浸提处理：按重量份数计，将100份酶解后的浆液和1000份浸提液混合后，放入水浴振荡器中，辅以远红外线照射处理，其中红外线的使用功率为200w，照射距离为10cm，在水浴温度为20℃、振荡速度为60r/min的条件下水浴振荡1h，然后放入离心机中，在25℃下以3000r/min的转速离心15min，所得上清液即为蛋白液；

(3)沉淀处理：使蛋白液处于冰浴条件下，以1mL/min的速度加入4倍于蛋白液体积的冰丙酮后，置于-27℃的环境中，在超声波的声能密度为10W/mL、频率为30000Hz的辅助处理条件下放置3h以进行硒蛋白沉淀，然后在2℃下以10000r/min的速度离心10min，最后取出沉淀物并进行喷雾干燥后，得到硒蛋白成品。

实施例2：

1.前期准备：

淀粉酶制剂的制备：按重量份数计，将100份鲜玉米和105份去离子水混合后，放入反应器中，进行均质处理后，通入以0.012mL/min的速率通入一氧化碳气体13min，以6000r/min的速度离心6min，取上层清液并调节pH值至5.5，加入140份丙酮进行沉淀，静置6.5h后，将沉淀物进行干燥处理，得到淀粉酶制剂。

将上述前期制备而得的物质用于下述从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法上。

2.一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，包括以下步骤：

(1)前处理：按重量份数计，将200份富硒大米放在1000份质量分数为2.5％的醋酸溶液中浸泡5h后，研磨成浆，加入2份淀粉酶制剂后，在28℃下酶解13h，然后在44℃下液化4h，得到酶解后的浆液；

(2)浸提处理：按重量份数计，将100份酶解后的浆液和1500份浸提液混合后，放入水浴振荡器中，辅以远红外线照射处理，其中红外线的使用功率为280w，照射距离为14cm，在水浴温度为30℃、振荡速度为100r/min的条件下水浴振荡2h，然后放入离心机中，在25℃下以3400r/min的转速离心20min，所得上清液即为蛋白液；

(3)沉淀处理：使蛋白液处于冰浴条件下，以1.5mL/min的速度加入4倍于蛋白液体积的冰丙酮后，置于-25℃的环境中，在超声波的声能密度为13W/mL、频率为33000Hz的辅助处理条件下放置4h以进行硒蛋白沉淀，然后在3℃下以17000r/min的速度离心11min，最后取出沉淀物并进行喷雾干燥后，得到硒蛋白成品。

实施例3：

1.前期准备：

淀粉酶制剂的制备：按重量份数计，将100份鲜玉米和110份去离子水混合后，放入反应器中，进行均质处理后，通入以0.015mL/min的速率通入一氧化碳气体14min，以6000r/min的速度离心7min，取上层清液并调节pH值至6，加入190份甲醇进行沉淀，静置7h后，将沉淀物进行干燥处理，得到淀粉酶制剂。

将上述前期制备而得的物质用于下述从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法上。

2.一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，包括以下步骤：

(1)前处理：按重量份数计，将200份富硒大米放在1000份质量分数为4％的醋酸溶液中浸泡4.5h后，研磨成浆，加入2份淀粉酶制剂后，在29℃下酶解13h，然后在42℃下液化5h，得到酶解后的浆液；

(2)浸提处理：按重量份数计，将100份酶解后的浆液和2000份浸提液混合后，放入水浴振荡器中，辅以远红外线照射处理，其中红外线的使用功率为300w，照射距离为15cm，在水浴温度为30℃、振荡速度为90r/min的条件下水浴振荡5h，然后放入离心机中，在25℃下以3800r/min的转速离心20min，所得上清液即为蛋白液；

(3)沉淀处理：使蛋白液处于冰浴条件下，以1.5mL/min的速度加入4倍于蛋白液体积的冰丙酮后，置于-20℃的环境中，在超声波的声能密度为14W/mL、频率为36000Hz的辅助处理条件下放置4h以进行硒蛋白沉淀，然后在3℃下以16000r/min的速度离心12min，最后取出沉淀物并进行喷雾干燥后，得到硒蛋白成品。

实施例4：

1.前期准备：

淀粉酶制剂的制备：按重量份数计，将100份鲜玉米和120份去离子水混合后，放入反应器中，进行均质处理后，通入以0.016mL/min的速率通入一氧化碳气体14min，以7000r/min的速度离心7min，取上层清液并调节pH值至6.3，加入150份甲醇进行沉淀，静置6.5h后，将沉淀物进行干燥处理，得到淀粉酶制剂。

将上述前期制备而得的物质用于下述从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法上。

2.一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，包括以下步骤：

(1)前处理：按重量份数计，将200份富硒大米放在1000份质量分数为0.5％的盐酸溶液中浸泡5.5h后，研磨成浆，加入1.5份淀粉酶制剂后，在33℃下酶解13h，然后在44℃下液化5h，得到酶解后的浆液；

(2)浸提处理：按重量份数计，将100份酶解后的浆液和2400份浸提液混合后，放入水浴振荡器中，辅以远红外线照射处理，其中红外线的使用功率为330w，照射距离为17cm，在水浴温度为50℃、振荡速度为150r/min的条件下水浴振荡3h，然后放入离心机中，在25℃下以4500r/min的转速离心21min，所得上清液即为蛋白液；

(3)沉淀处理：使蛋白液处于冰浴条件下，以2mL/min的速度加入4倍于蛋白液体积的冰丙酮后，置于-22℃的环境中，在超声波的声能密度为14W/mL、频率为34000Hz的辅助处理条件下放置4h以进行硒蛋白沉淀，然后在4℃下以12000r/min的速度离心13min，最后取出沉淀物并进行喷雾干燥后，得到硒蛋白成品。

实施例5：

1.前期准备：

淀粉酶制剂的制备：按重量份数计，将100份鲜玉米和125份去离子水混合后，放入反应器中，进行均质处理后，通入以0.013mL/min的速率通入一氧化碳气体14min，以7500r/min的速度离心7min，取上层清液并调节pH值至6.1，加入140份乙醇进行沉淀，静置7.5h后，将沉淀物进行干燥处理，得到淀粉酶制剂。

将上述前期制备而得的物质用于下述从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法上。

2.一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，包括以下步骤：

(1)前处理：按重量份数计，将200份富硒大米放在1000份质量分数为0.7％的盐酸溶液中浸泡5.5h后，研磨成浆，加入2份淀粉酶制剂后，在29℃下酶解11h，然后在47℃下液化5.5h，得到酶解后的浆液；

(2)浸提处理：按重量份数计，将100份酶解后的浆液和2500份浸提液混合后，放入水浴振荡器中，辅以远红外线照射处理，其中红外线的使用功率为300w，照射距离为18cm，在水浴温度为50℃、振荡速度为140r/min的条件下水浴振荡4h，然后放入离心机中，在25℃下以4200r/min的转速离心18min，所得上清液即为蛋白液；

(3)沉淀处理：使蛋白液处于冰浴条件下，以2mL/min的速度加入4倍于蛋白液体积的冰丙酮后，置于-19℃的环境中，在超声波的声能密度为16W/mL、频率为36000Hz的辅助处理条件下放置4.5h以进行硒蛋白沉淀，然后在3℃下以18000r/min的速度离心11min，最后取出沉淀物并进行喷雾干燥后，得到硒蛋白成品。

实施例6：

1.前期准备：

淀粉酶制剂的制备：按重量份数计，将100份鲜玉米和130份去离子水混合后，放入反应器中，进行均质处理后，通入以0.02mL/min的速率通入一氧化碳气体20min，以8000r/min的速度离心10min，取上层清液并调节pH值至6.5，加入200份丙酮进行沉淀，静置8h后，将沉淀物进行干燥处理，得到淀粉酶制剂。

将上述前期制备而得的物质用于下述从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法上。

2.一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，包括以下步骤：

(1)前处理：按重量份数计，将200份富硒大米放在1000份质量分数为4％的醋酸溶液或质量分数为1％的盐酸溶液中浸泡6h后，研磨成浆，加入3份淀粉酶制剂后，在35℃下酶解15h，然后在50℃下液化6h，得到酶解后的浆液；

(2)浸提处理：按重量份数计，将100份酶解后的浆液和3000份浸提液混合后，放入水浴振荡器中，辅以远红外线照射处理，其中红外线的使用功率为400w，照射距离为20cm，在水浴温度为60℃、振荡速度为200r/min的条件下水浴振荡6h，然后放入离心机中，在25℃下以5000r/min的转速离心22min，所得上清液即为蛋白液；

(3)沉淀处理：使蛋白液处于冰浴条件下，以3mL/min的速度加入4倍于蛋白液体积的冰丙酮后，置于-17℃的环境中，在超声波的声能密度为18W/mL、频率为40000Hz的辅助处理条件下放置5h以进行硒蛋白沉淀，然后在5℃下以20000r/min的速度离心15min，最后取出沉淀物并进行喷雾干燥后，得到硒蛋白成品。

对比例1：从富硒大米中提取植物硒蛋白的过程中所采用的原料与实施例1基本相同，不同点在于：步骤(1)中没有采用酶解的技术手段。

对比例2：从富硒大米中提取植物硒蛋白的过程中所采用的原料与实施例1基本相同，不同点在于：步骤(2)没有采用远红外线照射处理。

对比例3：从富硒大米中提取植物硒蛋白的过程中所采用的原料与实施例1基本相同，不同点在于：步骤(3)没有采用超声波辅助处理。

对比例4：从富硒大米中提取植物硒蛋白的过程中所采用的原料与实施例1基本相同，不同点在于：步骤(3)采用的丙酮沉淀是在常温条件下进行的。

对比试验1：将对比例1-4与实施例1-6的方法提取植物硒蛋白，计算植物硒蛋白的提取率，检测结果见表1。

对比试验2：将对比例1-4与实施例1-6的方法提取植物硒蛋白，采用X射线衍射法，波长为0.05～0.25nm的条件下检测植物硒蛋白的粒径，检测结果见表1。

表1：

表1的结果表明：提取率越高，说明从富硒大米中提取植物硒蛋白效率越高。对比例1的提取率最低，实施例3的提取率最高，说明通过酶解富硒大米，能够达到高效提取植物硒蛋白的效果；

植物硒蛋白的粒径越小，植物硒蛋白越容易被人体吸收。对比例3的提取率最低，实施例4的提取率最高，说明通过采用超声波辅助处理，能够达到降低植物硒蛋白粒径的效果。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (5)

1.一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)前处理：按重量份数计，将200份富硒大米放在1000份酸性溶液中浸泡4～6h后，研磨成浆，加入1～3份淀粉酶制剂后，在25～35℃下酶解10～15h，然后在40～50℃下液化3～6h，得到酶解后的浆液；

(2)浸提处理：按重量份数计，将100份酶解后的浆液和1000～3000份浸提液混合后，放入水浴振荡器中，辅以远红外线照射处理，在水浴温度为20～60℃、振荡速度为60～200r/min的条件下水浴振荡1～6h，然后放入离心机中，在25℃下以3000～5000r/min的转速离心15～22min，所得上清液即为蛋白液；

(3)沉淀处理：使蛋白液处于冰浴条件下，以1～3mL/min的速度加入4倍于蛋白液体积的冰丙酮后，置于-27～-17℃的环境中，在超声波的声能密度为10～18W/mL的辅助处理条件下放置3～5h以进行硒蛋白沉淀，然后在2～5℃下以10000～20000r/min的速度离心10～15min，最后取出沉淀物并进行喷雾干燥后，得到硒蛋白成品；

步骤(1)所述的淀粉酶制剂由下述方法制备：按重量份数计，将100份鲜玉米和100～130份去离子水混合后，放入反应器中，进行均质处理后，通入以0.01～0.02mL/min的速率通入一氧化碳气体10～20min，以5000～8000r/min的速度离心5～10min，取上层清液并调节pH值至5～6.5，加入100～200份酶蛋白沉淀剂进行沉淀，静置6～8h后，将沉淀物进行干燥处理，得到淀粉酶制剂。

2.根据权利要求1所述的一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，其特征在于：所述的酶蛋白沉淀剂为乙醇、甲醇和丙酮中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，其特征在于：步骤(1)所述的酸性溶液为质量分数为2～4％的醋酸溶液或质量分数为0.5～1％的盐酸溶液。

4.根据权利要求1所述的一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，其特征在于：步骤(2)所述的远红外线照射处理的条件：功率为200～400w，照射距离为10～20cm。

5.根据权利要求1所述的一种从富硒大米中提取植物硒蛋白的方法，其特征在于：步骤(3)所述的超声波的频率为30000～40000Hz。