CN109757602B - 一种碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于食品蛋白质加工领域，具体涉及一种碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法。本发明提供的方法包括以下步骤：称取大米蛋白加入去离子水和乙醇的混合溶剂中配制成料液比1：(15～25)的分散液，用NaOH溶液调节pH值，得混合液A；向所述混合液A中加入植酸钠和茶多酚，在电子束辐照下搅拌处理，得混合液B；用HCl溶液调节所述混合液B的pH值，过滤，得沉淀物，最后进行喷雾干燥。本发明简单易操作，制备的大米蛋白不仅溶解度大幅提高，而且可以长期储存，味觉鲜美，大大提高了大米蛋白的利用率和营养附加值，具有广阔的工业应用前景。

Description

一种碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法

技术领域

本发明属于食品蛋白质加工领域，具体涉及一种碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法。

背景技术

大米蛋白是公认谷类蛋白中佼佼者，其含有丰富的必需氨基酸，第一限制性氨基酸赖氨酸含量高于其它谷类蛋白，且氨基酸组成模式与WTO/FAO推荐模式相接近，易于被人体消化吸收。除此之外，大米蛋白的免疫原性是谷类蛋白类中最低的，同时也是良好的婴幼儿及其他敏感人群的蛋白质摄入的理想替代品。但是，大米蛋白由谷蛋白与球蛋白组成，清蛋白与醇溶蛋白含量较低，其中谷蛋白分子内与分子之间存在大量的巯基和二硫键，这些结构特性使得大米蛋白溶解性较差。溶解性是衡量蛋白质加工和应用性能的重要指标，决定着增稠，起泡，乳化和胶凝等功能特性，较差的溶解性将导致优质蛋白未得到充分利用，造成浪费。因此有必要对其大米蛋白的溶解性进行研究，以提高大米蛋白的利用率。

目前主要通过对大米蛋白进行改性来提高其溶解性，改性方法主要有物理改性，化学改性，酶法改性等，其中物理改性常用方法有辐照、加热、超高压、超声波等。其中，辐照因其环保、快速、无残留、对产品营养物质影响较小等优点受到关注，其应用于改性食品蛋白功能特性方面也成为近些年来的研究热点。

例如，中国专利申请CN105580976A公开了一种碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，该方法是以米蛋白为原料，经碱液处理后用电子束辐照，再用酸中和，最后喷雾干燥，得到高可溶性大米蛋白成品。用该方法制备的蛋白粉溶解度提高了近20倍，但是此方法对大米蛋白溶解度的改善还是有限，并不能很好的应用于食品领域。此外，大米蛋白的耐储藏性差，储存时间过长时会发生陈化现象，造成食用品质下降，其主要原因是因为所含的蛋白质的结构和含量发生了变化，表现为分子量增多，-S-S-的数量增多，研究表明经电子束辐照能明显地加速大米蛋白中的-SH的氧化，其氧化后的产物具有蛤味，不仅影响大米蛋白的口感，并且容易变质。

因此，有必要对碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法进行改进，不仅能进一步提高大米蛋白的溶解度，并且制备的大米蛋白味觉鲜美，质量佳，可以长期储存，更适宜工业化生产。

发明内容

本发明旨在克服现有技术存在的不足，提供一种碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，该方法简单易操作，制备的大米蛋白不仅溶解度大幅提高，而且可以长期储存，味觉鲜美，大大提高了大米蛋白的利用率和营养附加值，具有广阔的工业应用前景。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，包括以下步骤：

S1、称取大米蛋白加到体积比为1：1的去离子水和乙醇的混合溶剂中，超声分散均匀，配制成料液比1：(15～25)的分散液，用1mol/L的NaOH溶液将所述分散液pH值调节至8～12，得混合液A；

S2、向所述步骤S1的混合液A中加入植酸钠和茶多酚，电子束辐照下搅拌20～60min，得混合液B；

S3、用1mol/LHCl溶液将所述步骤S2的混合液B的pH值调节至6～7，过滤，得沉淀物；

S4、将所述步骤S3所得沉淀物进行喷雾干燥，即得。

进一步地，所述步骤S1中乙醇为食品级乙醇。

进一步地，所述大米蛋白、植酸钠和茶多酚的质量比为1：(0.1～0.4)：(0.05～0.1)。

更进一步地，所述大米蛋白、植酸钠和茶多酚的质量比为1：0.3：0.08。

进一步地，所述步骤S2中电子束辐照剂量为2～50kGy。

更进一步地，所述步骤S2中电子束辐照剂量为25kGy。

进一步地，所述步骤S4中喷雾干燥的工艺条件为：进风温度100～140℃，进料速度500～800mL/h。

本发明还提供了上述碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法制备的大米蛋白。

本发明通过碱处理和电子束辐照联用，在特定工艺下，实现大米蛋白的改性。首先碱分散能够诱导蛋白质结构的熔融态转变，随后加入植酸钠和茶多酚，其中植酸钠带有6个负电荷的磷酸根基团，在电子束辐照过程中，其亲水性磷酸基团被交联在大米蛋白的侧链活性基团上，改变了大米蛋白的电负性，提高了蛋白质分子之间的静电斥力，更易于分散，因此使得蛋白质的亲水性增强，溶解性提高。

其次，大米蛋白的耐储藏性差，若储存时间过长，其中蛋白质的结构和含量就会发生变化，造成食用品质下降，其主要原因是因为所含的蛋白质的结构和含量发生了变化，表现为SH基团的含量减少，-S-S-的数量增多，本发明大米蛋白经电子束辐照虽然可以提高溶解度，但是会明显地加速-SH的氧化，氧化后的产物具有蛤味，不仅影响大米蛋白的口感，而且不利于大米蛋白的长期储存。因此本发明加入了植酸钠和茶多酚，其中植酸钠有较强的抗氧化性和护色性，而茶多酚作为一种多羟基类化合物，具有良好的抗氧化作用，但其在碱性条件下不稳定，易发生氧化褐变，然而发明人意外地发现，茶多酚在本发明碱法电子束辐照联用的条件下保持了很好的稳定性，与植酸钠协同作用，避免了大米蛋白中-SH的氧化，提高了大米蛋白的风味和储存时间；再者，在电子束辐射过程中，植酸钠与重金属离子有极强的鳌合作用，能有效降低大米蛋白中的重金属，微生物，细菌等物质，提高了大米蛋白的纯度，延长了大米蛋白的保质期。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明方法将大米蛋白与植酸钠混合，通过碱处理和电子束辐照联用实现对大米蛋白溶解度的改性，使大米蛋白的溶解度得到显著提高，溶解度可达到90％以上。

(2)本发明方法加入了植酸钠和茶多酚，两者以一定的比例协同作用，并且与碱法电子束辐照联用相配合，很好的保证了茶多酚的稳定性，避免了大米蛋白中SH基团的氧化，提高了大米蛋白的风味、营养价值和储存时间。

(3)本发明方法能有效降低大米蛋白中的重金属、微生物和细菌等物质的含量，提高大米蛋白的纯度，延长大米蛋白的保质期，同时工艺简单、操作方便、原料来源简单，有利于实现工业化。

具体实施方式

以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。

实施例1、本发明碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法

本发明实施例1碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，包括以下步骤：

S1、称取大米蛋白加到体积比为1：1的去离子水和食品级乙醇的混合溶剂中，超声分散均匀，配制成料液比1：20的分散液，用1mol/L的NaOH溶液将所述分散液pH值调节至10，得混合液A；

S2、向所述步骤S1的混合液A中加入植酸钠和茶多酚，电子束辐照剂量为25kGy条件下搅拌30min，得混合液B；

S3、用1mol/LHCl溶液将所述步骤S2的混合液B的pH值调节至6～7，过滤，得沉淀物；

S4、将所述步骤S3所得沉淀物进行喷雾干燥，进风温度120℃，进料速度700mL/h，即得。

所述大米蛋白、植酸钠和茶多酚的质量比为1：0.3：0.08。

实施例2、本发明碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法

本发明实施例2碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，包括以下步骤：

S1、称取大米蛋白加到体积比为1：1的去离子水和食品级乙醇的混合溶剂中，超声分散均匀，配制成料液比1：15的分散液，用1mol/L的NaOH溶液将所述分散液pH值调节至10，得混合液A；

S2、向所述步骤S1的混合液A中加入植酸钠和茶多酚，电子束辐照剂量为50kGy条件下搅拌20min，得混合液B；

S3、用1mol/LHCl溶液将所述步骤S2的混合液B的pH值调节至6～7，过滤，得沉淀物；

S4、将所述步骤S3所得沉淀物进行喷雾干燥，进风温度100℃，进料速度500mL/h，即得。

所述大米蛋白、植酸钠和茶多酚的质量比为1：0.1：0.05。

实施例3、本发明碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法

本发明实施例3碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，包括以下步骤：

S1、称取大米蛋白加到体积比为1：1的去离子水和食品级乙醇的混合溶剂中，超声分散均匀，配制成料液比1：25的分散液，用1mol/L的NaOH溶液将所述分散液pH值调节至10，得混合液A；

S2、向所述步骤S1的混合液A中加入植酸钠和茶多酚，电子束辐照剂量为2kGy条件下搅拌60min，得混合液B；

S3、用1mol/LHCl溶液将所述步骤S2的混合液B的pH值调节至6～7，过滤，得沉淀物；

S4、将所述步骤S3所得沉淀物进行喷雾干燥，进风温度140℃，进料速度800mL/h，即得。

所述大米蛋白、植酸钠和茶多酚的质量比为1：0.4：0.1。

对比例1

与实施例1相比，本对比例的区别仅在于：所述步骤S2中不采用电子束辐照。

对比例2

与实施例1相比，本对比例的区别仅在于：所述步骤S2中不加入植酸钠。

对比例3

与实施例1相比，本对比例的区别仅在于：所述步骤S2中不加入茶多酚。

对比例4

与实施例1相比，本对比例的区别仅在于：所述大米蛋白、植酸钠和茶多酚的质量比为1：0.6：0.2。

试验例一、大米蛋白的溶解度测定

1、试验方法，包括以下步骤：

将原料大米蛋白、实施例1～3和对比例1～4制备的大米蛋白分散于水中，制成1％的蛋白溶液，1000r/min下搅拌30min，1500r/min离心5min，以凯式定氮法测定上清液蛋白含量，蛋白溶解度用上清液中蛋白含量与总蛋白含量的比值。

2、试验结果如表1所示：

表1大米蛋白溶解度测定结果

(1)由表1可知，原料大米蛋白的溶解度很低，溶解度仅为1.38％，而本发明实施例1～3方法制备的大米蛋白的溶解度均有大幅度的提高，溶解度为90％以上，溶解度比原料大米蛋白提高近66～69倍，其中以实施例1的效果最好，为本发明的最佳实施例；

(2)与实施例1相比，对比例1不用电子束辐照，对比例2不加入植酸钠，制备的大米蛋白溶解度的改善程度都远不如实施例1，明显下降，说明本发明采用碱法电子束辐照法，并且加入了植酸钠，协同作用，大大改善了大米蛋白的溶解性。

试验例二、大米蛋白中SH基含量的测定

1、试验材料：实施例1～3和对比例1～4制备的大米蛋白；

2、试验方法：采用电流滴定法测定大米蛋白中SH基团的含量，包括以下步骤：

将白金电极插入到电解液中，用盐桥连接饱和甘汞电极，调整两极间的加电压在-0.23V，开动电磁搅拌器，同时通入氮气，调节检流计的灵敏度，检流计稳定后，用0.002N硝酸银溶液滴定，分别测定原料大米蛋白、实施例1～3和对比例1～4制备的大米蛋白中SH的含量；

3、试验结果如表2所示。

表2大米蛋白中SH基含量的测定结果

项目	大米蛋白中SH含量(μlq/g)
		实施例1	1.32
实施例2	1.24
		实施例3	1.21
对比例2	0.43
		对比例3	0.76
对比例4	0.85

(1)由表2可知，本发明实施例1～3制备的大米蛋白中SH基团的含量高，说明本发明大米蛋白中的SH基团没有被氧化成-S-S-基团，其中以实施例1的含量最高，为本发明的最佳实施例；

(3)与实施例1相比，对比例2不加入植酸钠，制备的大米蛋白的SH基团的含量明显下降；对比例3不加入茶多酚，制备的大米蛋白的SH基团的含量明显下降；对比例4改变了植酸钠和茶多酚的质量比，制备的大米蛋白的SH基团的含量有所下降，说明本发明植酸钠与茶多酚协同作用，比例合理，大大减少了大米蛋白中SH基团的氧化。

试验例三、大米蛋白的感官评定

将原料大米蛋白、本发明实施例1～3和对比例1～4制备的大米蛋白分别碾碎后制备成大米蛋白粉，在开水中加入10％的量后形成大米蛋白冲剂，每组10人进行感官评定，受试者均自愿入选，评定结果如表3所示：

表3大米蛋白的感官评定结果

(1)由上表3可知，没有改性的原料大米蛋白，90％以上的人都认为香味和口感很差，而本发明实施例1～3方法制备的大米蛋白，80％以上的人以上认为口感和香味很好，其中以实施例1方法制备的大米蛋白认可度最高；

(2)与实施例1相比，对比例1不采用电子束辐照，对比例2不加入植酸钠，对比例3不加入茶多酚，制备的大米蛋白口感和香味都大幅度的下降，对比例4改变了大米蛋白、植酸钠和茶多酚的比例，制备的大米蛋白口感和香味也有所下降，说明本发明采用电子束碱法电子束辐照法，同时加入了植酸钠和茶多酚，协同作用，制备的大米蛋白的口感佳、香味好。

试验例四、大米蛋白的卫生指标检测

将原料大米蛋白、实施例1和对比例1～2制备的大米蛋白的卫生指标进行检测，检测结果如下表4所示：

表4卫生指标检测结果

(1)由上表4可知，原料大米蛋白砷、汞、镉等重金属超标，微生物指标基本合格，而本发明实施例1方法制备的大米蛋白中的重金属，微生物、细菌等物质大大减少；

(2)与实施例1相比，对比例1不采用电子束辐照，制备的大米蛋白中的重金属离子和微生物的降低均不明显；对比例2不加入植酸钠，制备的大米蛋白中的重金属离子和微生物的降低均不明显。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、称取大米蛋白加到体积比为1：1的去离子水和乙醇的混合溶剂中，超声分散均匀，配制成料液比1：(15～25)的分散液，用1mol/L的NaOH溶液将所述分散液pH值调节至8～12，得混合液A；

S2、向所述步骤S1的混合液A中加入植酸钠和茶多酚，电子束辐照下搅拌20～60min，得混合液B；

S3、用1mol/L HCl溶液将所述步骤S2中的混合液B的pH值调节至6～7，过滤，得沉淀物；

S4、将所述步骤S3中的沉淀物进行喷雾干燥，即得；

所述大米蛋白、植酸钠和茶多酚的质量比为1：(0.1～0.4)：(0.05～0.1)。

2.如权利要求1所述碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，其特征在于，所述步骤S1中乙醇为食品级乙醇。

3.如权利要求1所述碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，其特征在于，所述大米蛋白、植酸钠和茶多酚的质量比为1：0.3：0.08。

4.如权利要求1所述碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，其特征在于，所述步骤S2中电子束辐照剂量为2～50kGy。

5.如权利要求4所述碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，其特征在于，所述步骤S2中电子束辐照剂量为25kGy。

6.如权利要求1所述碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法，其特征在于，所述步骤S4中喷雾干燥的工艺条件为：进风温度100～140℃，进料速度500～800mL/h。

7.如权利要求1～6任一项所述碱法电子束辐照联用提高大米蛋白溶解性的方法制备的大米蛋白。