CN111493207A - 一种改性大米蛋白的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性大米蛋白的制备方法，包括，将大米蛋白原料加入水中调浆，经搅拌、胶磨分散、筛分、均质处理，得大米蛋白浆；将大米蛋白浆加热后加入氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应；向脱酰胺反应后物料中加入固定剂进行固定反应；将固定反应后物料离心分离，收集液相，调节液相pH至蛋白的等电点，再次离心分离，收集固相；收集的固相经水洗、均质处理、喷雾干燥后，得到本发明的改性大米蛋白。本发明以疏水性植物蛋白的大米蛋白为原料，克服了现有物理改性、酶法改性以及部分化学改性方法的缺陷及局限性，乳化性能比改性前原料提高3～5倍，且产品悬浮稳定性大大提高，感官品质佳，扩大了大米蛋白的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及到一种改性大米蛋白的制备方法。
背景技术
大米蛋白是一种优质的植物蛋白资源，其必需氨基酸含量接近FAO/WHO建议模式，生物价在禾谷类粮食中居第一位，消化率高达85％。同时，作为一种低过敏性的蛋白资源特别适合作为婴幼儿和特殊人群营养食品的基料。
但目前大米蛋白在食品领域的应用非常有限，这是因为采用传统提取法制备的大米蛋白一直存在提取率小、纯度不高及在pH4～10范围内溶解性差等问题。高溶解度是增稠、起泡、乳化和胶凝等其它功能性质的先决条件。因此，对大米蛋白进行改性以提高其溶解性从而拓宽其应用范围是目前国内外研究的热点之一。
目前关于植物蛋白领域，改性研究较多的是大豆蛋白，常见的有糖基化、磷酸化、酰化等改性方法，如专利“高乳化性和高溶解性的改性大豆分离蛋白的制备方法”(公开号CN103652316A)，该专利主要以湿法糖基化改性的方法，制备高溶解性和乳化性的改性大豆分离蛋白。
大豆蛋白中大部分是溶解度较好的球蛋白体系，而大米蛋白作为典型的疏水性植物蛋白，与大豆蛋白在结构组成上有很大的区别，大豆蛋白的主要组成为球蛋白(75％)、清蛋白，这两种组分在水中的溶解性极佳，相对而言，大米蛋白绝大部分80％以上是水溶性差的谷蛋白，故针对大米蛋白的改性技术与其他种类蛋白的改性技术，由于初始改性作用对象不同，从原理上来说，有着本质的区别。
关于蛋白改性的技术，主要分为物理法、化学法及生物酶法。目前，常规的物理方法改性效果有限，而新兴的物理改性方法还处于实验室阶段，未广泛应用于食品工业中；生物酶法改性蛋白的缺陷在于酶法改性后蛋白发生水解，一级结构被破坏，同时酶解会带来苦味咸味等异味物质，影响蛋白的感官品质。
因此，本发明在现有其它种类蛋白改性的研究基础上，拟用化学法进行大米蛋白的改性研究。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种改性大米蛋白的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种改性大米蛋白的制备方法，包括，
将大米蛋白原料加入水中调浆，经搅拌、胶磨分散、筛分、均质处理，得大米蛋白浆；
将大米蛋白浆加热后加入氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应；
向脱酰胺反应后物料中加入固定剂进行固定反应；
将固定反应后物料离心分离，收集液相，调节液相pH至蛋白的等电点，再次离心分离，收集固相；
收集的固相经水洗、均质处理、喷雾干燥后，得到本发明的改性大米蛋白。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述大米蛋白原料的粒径为25～150μm。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述调浆浓度为5～15％。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述均质处理，压力为10～50MPa，均质次数为1～3次。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述大米蛋白浆加热后温度为65～85℃。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述氢氧化钠的添加量为大米蛋白浆质量的0.5～2％。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述脱酰胺反应，反应时间为0.5～2h。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述固定剂为过氧乙酸、过氧化氢、丙二醛中的一种或多种的混合。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述固定剂的添加量为大米蛋白浆质量的0.1～0.6％。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述喷雾干燥，进风温度为180～190℃，出风温度为80～85℃。
本发明有益效果：
本发明的原料先经过带压均质的物理预处理，可以部分破坏米蛋白分子间作用力；同时辅以碱性条件下的脱酰胺反应，脱去米蛋白部分氨基酸分子基团中的氨基，使得蛋白质氨基酸残基以及多肽链结构发生变化，形成亲水性的基团，蛋白分子进一步展开；在碱法脱酰胺反应后期，通过加入固定剂，将巯基转化为更稳定的磺酸基团，阻碍蛋白亚基之间的聚集，将蛋白较为舒展的亲水性构象进行固定；后期分离后的酸沉步骤促使部分蛋白分子发生类蛋白反应，形成一定分子量范围的蛋白，更容易吸附到油水界面上，进一步降低表面张力，表观上呈现出大米蛋白乳化性能大大提升的效果。
与现有技术相比，本发明采用的方法克服了物理改性法效果有限的弊端，也没有酶法改性带来的产品感官品质劣变问题，在化学改性方法中，常见的糖基化改性存在糖含量添加比例过高稀释蛋白终产品纯度的问题，本发明通过结合碱法脱酰胺以及固定巯基阻碍蛋白聚集的机理，将这几种化学改性方法组合，从而起到了特别显著的效果，改性后产品的性状有了很大程度的提升，乳化性能比改性前原料提高3～5倍，溶解性提高较为显著，产品悬浮稳定性大大提高，感官品质佳，扩大了大米蛋白的市场应用前景。同时本发明中所用的方法均可实现工业化规模生产。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆10％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量0.5％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应1h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.3％的固定剂，固定剂为过氧化氢，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
实施例2
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆10％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量1％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应1h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.3％的固定剂，固定剂为过氧化氢，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
实施例3
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆10％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量2％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应1h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.3％的固定剂，固定剂为过氧化氢，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
分别测定实施例1、2、3获得的改性大米蛋白的含量，参考GB 5009.5-2016标准中蛋白质的测定方法，并测定各改性大米蛋白以及原料蛋白的功能性质，结果如下表1所示；
其中，改性蛋白纯度即为检测改性蛋白的干基蛋白质含量，计算所得；
改性蛋白比例为检测改性蛋白的蛋白质含量后，乘以改性蛋白的总质量，与对应初始的原料的总蛋白质量的比例；
重相蛋白比例为检测重相蛋白的蛋白质含量后，乘以重相蛋白的总质量，与对应初始的原料的总蛋白质量的比例。
表1
通过实施例1、2、3的数据对比可以看出，在碱法脱酰胺反应中，随着氢氧化钠浓度依次增加，改性蛋白比例依次增加，重相蛋白比例依次降低；这归因于大米蛋白中大部分为碱性条件下可溶的谷蛋白，氢氧化钠添加量过低的话，体系内离子强度不够，蛋白结构没有充分展开，脱酰胺反应没有效果，后期的改性也无效，因此，氢氧化钠浓度过低将影响改性效果；但是，实施例3中的溶解性和乳化性反而不及实施例2，这可能是由于氢氧化钠浓度过高导致蛋白结构破坏太多，反而影响改性大米蛋白的功能性质。
其中，实施例2的乳化性能是原料蛋白的乳化性能的3.2倍，乳化性能有了很大程度的提升，溶解性提高显著，产品悬浮稳定性大大提高，感官品质佳，扩大了大米蛋白的市场应用前景。
实施例4
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆10％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量1％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应1h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.1％的固定剂，固定剂为过氧化氢，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
实施例5
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆10％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量1％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应1h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.6％的固定剂，固定剂为过氧化氢，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
分别测定实施例4、5获得的改性大米蛋白的含量，参考GB 5009.5-2016标准中蛋白质的测定方法，并测定各改性大米蛋白的功能性质，结果如下表2所示；
表2
通过实施例2、4、5的数据对比可以看出，随着固定剂含量依次增加，改性蛋白比例依次增加，重相蛋白比例依次降低，同时，改性大米蛋白的功能性质也依次增加；同时，实施例5中，固定剂添加量为0.6％时，反应基本已经饱和，进一步增加固定剂的含量已经没有强化作用，因此从节省辅料成本考虑，无需进一步提高固定剂的含量，因此实施例5为最优实施例，其中，实施例5的乳化性能是原料蛋白的乳化性能的5.2倍。
将实施例5获得的改性大米蛋白与原料蛋白进行远紫外圆二色谱检测：
将原料蛋白、实施例5获得的改性大米蛋白用50mmol/L、pH8的硫酸盐缓冲液稀释至蛋白浓度2.5mg/mL，过0.22μm水系滤膜。使用远紫外圆二色谱仪MOS-450光谱仪获得蛋白质结合物的CD光谱，其中光程为0.1cm，扫描波长为190～250nm，1nm/步，平均时间2s，扫描三次取平均值，结果用pH8的磷酸盐缓冲溶液进行校正。谱图拟合采用CDSSTR软件(FortCollins，CO，USA)，对样品进行二级结构分析，结果如下表3所示。
表3
| 原料蛋白 | 实施例5 | |
| α螺旋 | 0 | 22.5 |
| β折叠 | 11 | 22.4 |
| β转角 | 28.5 | 18.2 |
| 无规则卷曲 | 60.8 | 37.4 |
分析结果表明：
未经过改性的大米蛋白原料的主要结构为无规则卷曲以及β转角型结构，改性后样品中的无规则卷曲部分含量减少，α螺旋结构明显增加，说明改性后蛋白结构由无规则排列趋向于有序。改性后β折叠的含量相对升高，前期文献报道关于蛋白溶解性差的原因是由于β折叠结构的存在。β折叠结构含量降低常伴随着蛋白表面疏水性的增加，改性样品的β折叠含量增加，说明疏水性降低，从另一个角度说明蛋白的溶解性变好。
实施例6
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆10％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量1％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应0.5h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.3％的固定剂，固定剂为过氧化氢，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
实施例7
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆10％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量1％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应2h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.3％的固定剂，固定剂为过氧化氢，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
分别测定实施例6、7获得的改性大米蛋白的含量，参考GB 5009.5-2016标准中蛋白质的测定方法，并测定各改性大米蛋白的功能性质，结果如下表4所示；
表4
通过实施例2、6、7的数据对比可以看出，碱法脱酰胺反应时间过短，效果不明显，随着碱法脱酰胺反应时间依次增加，改性蛋白比例依次增加，重相蛋白比例依次降低，当实施例7中，反应时间延长到2h时，改性蛋白比例增加不明显，反应基本完成，节约能源角度考虑，没有必要延长时间。
实施例8
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆5％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量1％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应1h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.3％的固定剂，固定剂为过氧化氢，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
实施例9
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆15％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量1％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应1h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.3％的固定剂，固定剂为过氧化氢，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
分别测定实施例8、9获得的改性大米蛋白的含量，参考GB 5009.5-2016标准中蛋白质的测定方法，并测定各改性大米蛋白的功能性质，结果如下表5所示；
表5
通过实施例2、8、9的数据对比可以看出，随着蛋白浓度进一步的增加，改性蛋白比例反而降低，改性大米蛋白的功能性质同样降低，这可能是由于蛋白浓度大物料过于粘稠，不利于反应进行，同时，物料黏度过大，生产上输送比较困难。
实施例10
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆10％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量1％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应1h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.3％的固定剂，固定剂为过氧乙酸，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
实施例11
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆10％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量1％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应1h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.3％的固定剂，固定剂为丙二醛，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
实施例12
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆10％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量1％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应1h；
(3)经过脱酰胺反应后物料中预先加入消泡剂，充分搅拌均匀，向脱酰胺反应后物料中加入添加量为大米蛋白浆质量0.3％的固定剂，固定剂为过氧化氢与丙二醛的1:1混合，保温进行固定反应；
(4)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(5)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(6)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(7)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(8)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本发明的改性大米蛋白。
分别测定实施例10、11、12获得的改性大米蛋白的含量，参考GB5009.5-2016标准中蛋白质的测定方法，并测定各改性大米蛋白的功能性质，结果如下表6所示；
表6
通过实施例2、10、11、12的数据对比可以看出，不同固定剂对反应的影响，过氧化氢的实施例最优，过氧乙酸的实施例中改性蛋白比例最低，这可能是由于过氧乙酸的酸性较过氧化氢强，反而影响了改性蛋白碱溶的比例，从而导致改性蛋白比例最低；
丙二醛的实施例中溶解性和乳化性最差，这可能是由于丙二醛会与蛋白中的一些氨基酸发生交联反应，导致蛋白之间的聚合，从而影响改性大米蛋白的功能性质。
对比例1
(1)以大米蛋白为原料，热水调浆10％，充分搅拌均匀，先进行胶磨分散，同时筛分去除无法被粉碎的大颗粒杂质，泵入均质机内进行物理分散，均质处理次数为3次，得大米蛋白浆；
(2)将大米蛋白浆加热至75℃，泵入反应罐内，加入添加量为大米蛋白浆质量1％的氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应1h；
(3)在固定反应过程中，将物料泵出，再进行1次均质处理，此时的均质处理可以将物料中添加的化学物质与蛋白分子进行充分的反应，达到最佳的反应效果；
(4)将固定反应后物料进行卧螺离心分离，收集卧螺离心分离的固相，经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到反应副产物重相蛋白；卧螺离心分离的液相收集置于沉淀罐内；
(5)向沉淀罐内的液相加盐酸调节pH至蛋白的等电点，蛋白的等电点为4.5，因此调节pH范围为4～5；
(6)将调节pH后物料进行卧螺离心分离，卧螺离心分离的液相直接排污处理，收集卧螺离心分离的固相；
(7)收集的固相经水洗、调浆、均质处理、喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进风温度180～190℃，出风温度80～85℃，得到本对比例的改性大米蛋白。
测定对比例1获得的改性大米蛋白的含量，参考GB 5009.5-2016标准中蛋白质的测定方法，并测定改性大米蛋白的功能性质，结果如下表7所示；
表7
通过实施例5与对比例1的数据对比可以看出，对比例1在碱法脱酰胺反应后，没有进行固定反应，改性蛋白比例显著降低，重相蛋白比例显著提高，这归因于碱法脱酰胺应用于大米蛋白的改性研究过程中存在以下问题：碱性条件下要达到较好的脱酰胺改性效果，需将物料的pH调节至极端条件，一般都要达到pH10以上；虽然在碱性的溶液状态下，大米蛋白的各方面性质都较佳，但蛋白经过工业化可行的热风干燥条件下，蛋白分子结构发生重组，优良的功能性质立刻消失回复到原先的状态。
因此，本发明针对现有的情况，首先在碱性脱酰胺条件下，大米蛋白分子链充分展开，引起蛋白构象的改变同时降低蛋白之间亚基的聚集度，此时的大米蛋白呈现较好的溶解度等功能性质；
在该状态下，如果不进行任何处理，经过后续工业中常用的热风干燥手段后，大米蛋白将会发生聚集反应，其中的α-酸性亚基和β-碱性亚基形成αβ-二聚体，二聚体又不断聚集形成新的聚集物，蛋白又回复到先前溶解性很差的状态。
故在干燥前进行固定反应，在加热过程中用过氧化氢处理，将一些原本经过碱法脱酰胺反应后游离的巯基基团转化为更稳定的硫醇衍生物，如亚磺酸和磺酸，这种氧化修饰会阻碍游离的巯基形成蛋白分子之间的二硫键和非二硫键共价键，从而防止蛋白质聚集。同时，蛋白质氨基酸侧链上引入一定量的亚磺酸及磺酸基团后，侧链带负电荷增强蛋白之间的静电斥力，促使蛋白分子展开，蛋白的亲水性等功能性质提高。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种改性大米蛋白的制备方法，其特征在于：包括，
将大米蛋白原料加入水中调浆，经搅拌、胶磨分散、筛分、均质处理，得大米蛋白浆；
将大米蛋白浆加热后加入氢氧化钠，保温进行脱酰胺反应；
向脱酰胺反应后物料中加入固定剂进行固定反应；
将固定反应后物料离心分离，收集液相，调节液相pH至蛋白的等电点，再次离心分离，收集固相；
收集的固相经水洗、均质处理、喷雾干燥后，得到本发明的改性大米蛋白。
2.如权利要求1所述的改性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述大米蛋白原料的粒径为25～150μm。
3.如权利要求1或2所述的改性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述调浆浓度为5～15％。
4.如权利要求1所述的改性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述均质处理，压力为10～50MPa，均质次数为1～3次。
5.如权利要求1所述的改性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述大米蛋白浆加热后温度为65～85℃。
6.如权利要求1所述的改性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述氢氧化钠的添加量为大米蛋白浆质量的0.5～2％。
7.如权利要求1所述的改性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述脱酰胺反应，反应时间为0.5～2h。
8.如权利要求1所述的改性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述固定剂为过氧乙酸、过氧化氢、丙二醛中的一种或多种的混合。
9.如权利要求8所述的改性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述固定剂的添加量为大米蛋白浆质量的0.1～0.6％。
10.如权利要求1所述的改性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述喷雾干燥，进风温度为180～190℃，出风温度为80～85℃。
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