CN110386959A - 一种绿色节能高效提取分离大米蛋白质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿色节能高效提取分离大米蛋白质的方法，是以碎米为原料，粉碎过筛后对大米粉进行脱脂处理，然后对大米粉分散液进行高速剪切预处理，得到大米蛋白和淀粉初级分离的分散液；调节分散液pH值，加入α‑淀粉酶，反应后离心分离得到粗大米蛋白溶液；再调节溶液pH值，然后向溶液中加入碱性蛋白酶，反应后离心取上清液冷冻干燥后得到大米蛋白。使用本方法提取的大米蛋白，其提取率和纯度分别为86.1％和93.5％；而使用传统碱法提取的大米蛋白，其提取率和纯度只有45.3％和87.6％。本发明的提取大米蛋白质的方法对产品及环境无污染，不使用大量水和碱液，具有绿色节能的优点，且产品营养价值高，生产成本低。

Description

一种绿色节能高效提取分离大米蛋白质的方法

技术领域

本发明涉及一种绿色节能高效提取分离大米蛋白质的方法，属于食品研究开发技术领域。

背景技术

大米作为一种传统的大宗主食品，除了满足人们日常的膳食需求外，也是食品工业的重要原料，主要用于味精、淀粉糖、酿酒的生产，但这些产品的生产充分利用的是大米淀粉部分，而蛋白质部分常常作为下脚料没有得到充分利用。大米中蛋白质含量7-8％，蛋白质营养价值高，不仅具有氨基酸组成合理、生物学效价高和过敏性低等特点，而且不含影响食物利用的毒性物质和酶阻碍物，被认为是一种优质的植物蛋白质。

大米、米渣、米糠、碎米等原料都可用来制备大米蛋白质，围绕大米蛋白质开发和利用，研究者提出了各种不同的制备方法。综合目前国内外研究进展，大米蛋白质提取方法主要有：碱法提取、酶法提取、溶剂提取、物理分离法和复合提取法等。

1、碱法提取：碱法提取是根据大米蛋白中有80％以上的蛋白可以溶于碱溶液的原理，利用在强碱性条件下大米蛋白溶解度较高，而在等电点条件下溶解度很低的特性，通过调节分散体系的pH值将蛋白质与淀粉和纤维素分离开来。我国碱法提取大米蛋白工艺比较成熟，工艺简单，易提取大米中蛋白质。但提取过程中碱液用量大，固液比大，且高浓度的碱液会引起蛋白质剧烈变性，Maillard反应加剧，产生褐色物质，同时，高浓度的碱液使非蛋白物质溶解，影响蛋白质产品的品质。另外，蛋白质在碱性环境下，其某些氨基酸如赖氨酸与丙氨酸或胱氨酸之间发生缩合反应，生成有毒物质，赖氨酸营养价值大大降低，且成品颜色深、味道苦、食用性差。

2、酶法提取：酶法提取主要利用蛋白酶对大米蛋白质的降解和修饰作用，使其变成可溶性的肽被提取出来。按照蛋白酶的作用条件不同，蛋白酶可以分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶等。采用排杂法提取大米蛋白是酶法提取的另一种创新思路，即利用诸如淀粉液化酶、纤维素酶、果胶酶、木质素酶、脂肪酶等把原料中的非蛋白物质除去后留存蛋白质，从而提高成品的蛋白质含量。蛋白酶法提取蛋白质条件温和、固液比小，蛋白质多肽链可水解为短肽链，提高了蛋白质的溶解性。但是蛋白质提取率较低，若将酶法与其他方法相结合可能是发展趋势。

3、溶剂提取法：用于提取大米蛋白质的溶剂有：(1)表面活性剂：十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵；(2)脂肪酸盐；(3)弱酸：醋酸、乳酸；(4)氢键破坏剂：尿素、盐酸胍；(5)还原剂：巯基乙醇、DT等。采用此种非碱性溶剂提取大米蛋白质虽具有一定优势，但是提取溶剂不易去除，产品在应用特别是应用于食品中时存在安全性问题，且生产成本会因为使用提取溶剂而增加。

4、物理分离法：物理法主要是利用物理手段如超声波、超高压、高速均质、高压剪切等改变蛋白质一级结构或破坏其氢键，从而使蛋白质更易溶出，且溶出的蛋白质其性质没有改变。目前物理法一般作为一种辅助方法来提高蛋白质的提取率。

5、复合提取法：由于单纯使用碱法或酶法提取蛋白质存在优劣，人们开始考虑采用复合提取方法，以做到既保证产品质量和产率，又尽可能降低生产成本。

发明内容

本发明旨在提供一种绿色节能高效提取分离大米蛋白质的方法，该方法不仅大大提高了蛋白质的提取率和纯度，同时不使用碱液和大量的水，是一种绿色节能提取谷物蛋白质的方法。本发明方法新颖，绿色高效，并且本发明所涉及的生产设备制造成本较低，易于实现连续化生产。

本发明绿色节能高效提取分离大米蛋白质的方法，包括以下步骤：

步骤1：以碎米为原料，粉碎过100目筛，将获得的大米粉与正己烷以1:3(w/v)的比例混合，在60℃的水浴恒温振荡器中振荡处理4h，振荡速度为120r/min，振荡结束后，置于通风橱中室温干燥24h；

步骤2：将步骤1获得的脱脂后的大米粉按照1:5(w/v)的比例与去离子水混合，水洗1次，时间为1h，水洗温度为室温；

步骤3：用高速分散机在转速为10000-12000r/min下剪切步骤2水洗后的大米粉溶液，使得结合紧密的大米蛋白质和大米淀粉初级分离；

步骤4：将步骤3获得的大米粉以固液比为1:5(w/v)的比例分散在水中，随后加入α-淀粉酶，在50-70℃下反应1-3h，反应pH值为5.5-7.5，酶解结束后，在100℃的水浴锅中加热10min进行灭酶，随后在转速4000r/min条件下离心10min，弃去上清液中大米淀粉组分；

步骤5：取步骤4离心后的沉淀以固液比1:7(w/v)的比例分散在水中，加入碱性蛋白酶，在40-50℃下反应3-5h，反应pH值为10-12，反应结束后，在100℃的水浴锅中加热10min进行灭酶，随后在转速4000r/min条件下离心10min，取上清液冷冻干燥后得到大米蛋白质。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明首先经过正己烷脱脂，水洗除去水溶性杂质，然后采用高速剪切处理使得结合紧密的大米淀粉和大米蛋白质分离，最后采用α-淀粉酶和碱性蛋白酶处理，提取分离得到大米蛋白质。与已有技术相比，本发明大大提高了大米蛋白质的提取率和纯度，且该方法克服了传统碱法提取工艺中高浓度碱液对大米蛋白质氨基酸的破坏作用和排出的高污染废水废物以及提取的蛋白质纯度及卫生指标达不到食用标准的缺点。本发明不使用大量的碱液和水，是一种绿色节能的提取谷物蛋白质的方法。

附图说明

图1是采用传统碱法、实施例1、实施例2和实施例3得到的大米蛋白质的提取率和纯度。从图1可以看出，传统碱法提取获得的大米蛋白质的提取率和纯度分别为45.3％和87.6％，实施例1中获得的大米蛋白质的提取率和纯度分别为84.2％和91.3％，实施例2中获得的大米蛋白质的提取率和纯度分别为86.1％和93.5％，实施例3中获得的大米蛋白质的提取率和纯度分别为80.2％和92.1％。本发明的提取方法大大提高了大米蛋白质的提取率和纯度。

具体实施方式

非限定实施方式叙述如下：

实施例1：

1、以碎米为原料，粉碎过100目筛，将大米粉与正己烷以1:3(w/v)的比例混合，在60℃的水浴恒温振荡器中振荡处理4h，振荡速度为120r/min，振荡结束后，将大米粉放置在通风橱中室温干燥24h。

2、取脱脂后的大米粉按照1:5(w/v)的比例与去离子水混合，水洗1次，时间为1h，水洗温度为室温。

3、用高速分散机在转速为10000r/min下剪切处理水洗后的大米粉溶液，使得结合紧密的大米蛋白和大米淀粉初级分离。

4、取经高速剪切处理后的大米粉以固液比为1:5(w/v)的比例分散在水中后，随后加入α-淀粉酶，在50℃的温度下反应1h，反应pH值为5.5，酶解结束后，在100℃的水浴锅中加热处理10min进行灭酶，随后在转速4000r/min条件下离心10min，弃去上清液中大米淀粉组分。

5、取上述离心后的沉淀以固液比1:7(w/v)的比例分散在水中，加入碱性蛋白酶，在40℃的温度下反应3h，反应pH值为10，反应结束后，在100℃的水浴锅中加热10min进行灭酶，随后在转速4000r/min条件下离心10min，取上清液冷冻干燥后得到大米蛋白质。经测定，大米蛋白质的提取率和纯度分别为84.2％和91.3％。

实施例2：

1、以碎米为原料，粉碎过100目筛，将大米粉与正己烷以1:3(w/v)的比例混合，在60℃的水浴恒温振荡器中振荡处理4h，振荡速度为120r/min，振荡结束后，将大米粉放置在通风橱中室温干燥24h。

2、取脱脂后的大米粉按照1:5(w/v)的比例与去离子水混合，水洗1次，时间为1h，水洗温度为室温。

3、用高速分散机在转速为11000r/min下剪切处理水洗后的大米粉溶液，使得结合紧密的大米蛋白和大米淀粉初级分离。

4、取经高速剪切处理后的大米粉以固液比为1:5(w/v)的比例分散在水中后，随后加入α-淀粉酶，在60℃的温度下反应2h，反应pH值为6.5，酶解反应结束后，在100℃的水浴锅中加热10min进行灭酶，随后在转速4000r/min条件下离心10min，弃去上清液中大米淀粉组分。

5、取上述离心后的沉淀以固液比1:7(w/v)的比例分散在水中，加入碱性蛋白酶，在45℃的温度下反应4h，反应pH值为11，反应结束后，在100℃的水浴锅中加热10min进行灭酶，随后在转速4000r/min条件下离心10min，取上清液冷冻干燥后得到大米蛋白质。经测定，大米蛋白质的提取率和纯度分别为86.1％和93.5％。

实施例3：

1、以碎米为原料，粉碎过100目筛，将大米粉与正己烷以1:3(w/v)的比例混合，在60℃的水浴恒温振荡器中振荡处理4h，振荡速度为120r/min，振荡结束后，将大米粉放置在通风橱中室温干燥24h。

2、取脱脂后的大米粉按照1:5(w/v)的比例与去离子水混合，水洗1次，时间为1h，水洗温度为室温。

3、用高速分散机在转速为12000r/min下剪切处理水洗后的大米粉溶液，使得结合紧密的大米蛋白质和大米淀粉初级分离。

4、取经高速剪切处理后的大米粉以固液比1:5(w/v)的比例分散在水中后，随后加入α-淀粉酶，在70℃的温度下反应3h，反应pH值为7.5，酶解结束后，在100℃的水浴锅中加热10min进行灭酶，随后在转速4000r/min条件下离心10min，弃去上清液中大米淀粉组分。

5、取上述离心后的沉淀以固液比1:7(w/v)的比例分散在水中，加入碱性蛋白酶，在50℃的温度下反应5h，反应pH值为12，反应结束后，在100℃的水浴锅中加热10min进行灭酶，随后在转速4000r/min条件下离心10min，取上清液冷冻干燥后得到大米蛋白质。经测定，大米蛋白质的提取率和纯度分别为80.2％和92.1％。

Claims (10)

1.一种绿色节能高效提取分离大米蛋白质的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：以碎米为原料，粉碎过100目筛，将获得的大米粉与正己烷混合，在60℃的水浴恒温振荡器中振荡处理4h，振荡速度为120r/min，振荡结束后，置于通风橱中室温干燥；

步骤2：将步骤1获得的脱脂后的大米粉与去离子水混合，水洗1h，水洗温度为室温；

步骤3：用高速分散机剪切步骤2水洗后的大米粉溶液，使得结合紧密的大米蛋白质和大米淀粉初级分离；

步骤4：将步骤3获得的大米粉分散在水中，随后加入淀粉酶，在50-70℃下酶解反应1-3h；酶解结束后，在100℃的水浴锅中加热10min进行灭酶，随后在转速4000r/min条件下离心10min，弃去上清液中大米淀粉组分；

步骤5：取步骤4离心后的沉淀分散在水中，加入蛋白酶，在40-50℃下反应3-5h，反应结束后，在100℃的水浴锅中加热10min进行灭酶，随后在转速4000r/min条件下离心10min，取上清液冷冻干燥后得到大米蛋白质。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤1中，大米粉与正己烷混合的固液比为1g:3mL。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤2中，步骤1获得的脱脂后的大米粉与去离子水混合的固液比为1g:5mL。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤3中，高速分散机的剪切转速为10000-12000r/min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤4中，所述淀粉酶为α-淀粉酶。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤4中，步骤3获得的大米粉分散在水中的固液比为1g:5mL。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤4中，酶解反应的反应pH值为5.5-7.5。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤5中，步骤4离心后的沉淀分散在水中的固液比为1g:7mL。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤5中，所述蛋白酶为碱性蛋白酶。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤5中，反应pH值为10-12。