CN112940072A - 一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，包括：采用机械破壁预处理米糠原料；基于Osborn分级法提取预处理后米糠原料中的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白。经过该方法所得到米糠各组分蛋白提取率显著提升，本发明的方法生产工艺简单生产成本低，易于推广，具有较高的经济效益。
Description
技术领域
本发明公开涉及食品加工技术领域，尤其涉及一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法。
背景技术
米糠中蛋白质的含量为15％-20％，米糠蛋白所含有的必需氨基酸组成相对完整，接近世界组织推荐模式，被人们称为“天赐营养源”。但米糠组分复杂，二硫键相互聚集，导致米糠蛋白溶解性差，限制了米糠蛋白深加工，因此，目前如何提高米糠蛋白提取率是一个可攻的难题；故提高米糠蛋白提取率，为米糠蛋白在医疗及食品加工应用上提供数据是人们需要亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明公开提供了一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，以提高米糠蛋白的提取率；
本发明提供的技术方案，具体为，
一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，包括：
采用机械破壁预处理米糠原料；
基于Osborn分级法提取预处理后米糠原料中的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白。
进一步地，具体包括如下步骤：
1)将米糠原料进行挤压稳定化处理，过筛；
2)将稳定化的米糠原料溶于水溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠水溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠清蛋白溶液；
3)取步骤2)离心后得到的残渣溶于盐溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠盐溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠球蛋白溶液；
4)取步骤3)离心后得到的残渣溶于醇溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠醇溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠醇溶蛋白溶液；
5)取步骤4)离心后得到的残渣溶于碱溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠碱溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠谷蛋白溶液。
进一步地，所述步骤2)、3)、4)、5)中米糠原料或残渣溶于各溶液的料液比为1:4。
进一步地，所述步骤1)-5)中，一次搅拌的时间为1h,二次搅拌时间为1.5h,破壁功率为600W,破壁时间为30s-90s，离心条件为：5000r/min、20min。
进一步地，所述步骤3)中采用的是质量百分含量为5％的盐溶液。
进一步地，盐溶液采用氯化钠溶液。
进一步地，所述步骤4)中采用的是质量百分含量为70％的乙醇溶液。
进一步地，所述步骤5)碱溶液为质量百分含量为0.1％的碱溶液。
进一步地，所述碱溶液为氢氧化钠溶液。
进一步地，将得到的米糠清蛋白溶液、米糠球蛋白溶液、米糠醇溶蛋白溶液、米糠谷蛋白溶液，分别调节溶液的等电点、离心，调节得到溶液的pH为7.0,冷冻干燥后分别得到清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白。
本发明提供了一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，该方法首先基于Osborn分级法提取清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白，在此方法上进行机械破壁辅助以提高米糠各组分蛋白提取率。机械破壁预处理后的原料再进行Osborn分级法提取，分别溶于水溶液、盐溶液、醇溶液、碱溶液制得米糠蛋白各组分，且制备过程简单，容易操作，不需要复杂的设备，成本低廉，易于推广；且米糠蛋白，具有较合理的氨基酸组成和低致敏性，可以应用到食品添加剂领域以提高食品的品质，节约成本，拓展米糠蛋白的应用领域。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开实施例提供的一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法流程图；
图2为本发明公开实施例提供的在破壁辅助下米糠各组分蛋白二级结构变化图；
图3为本发明公开实施例提供的在破壁辅助下米糠各组分蛋白二硫键含量对比图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的系统的例子。
针对现有技术中对米糠蛋白提取率低的问题，本发明采用破壁机对米糠进行破壁，在保证米糠各组分高破壁率前提下，提高米糠中各组分蛋白的提取率，其功能性质如溶解性大大改善，并可以广泛应用于米糠深加工中。
一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，包括：
采用机械破壁预处理米糠原料；
基于Osborn分级法提取预处理后米糠原料中的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白。
具体包括如下步骤：
1)将米糠原料进行挤压稳定化处理，过筛；
2)将稳定化的米糠原料溶于水溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠水溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠清蛋白溶液；
3)取步骤2)离心后得到的残渣溶于盐溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠盐溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠球蛋白溶液；
4)取步骤3)离心后得到的残渣溶于醇溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠醇溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠醇溶蛋白溶液；
5)取步骤4)离心后得到的残渣溶于碱溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠碱溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠谷蛋白溶液。
步骤2)、3)、4)、5)中米糠原料或残渣溶于各溶液的料液比为1:4。
步骤1)-5)中，一次搅拌的时间为1h,二次搅拌时间为1.5h,破壁功率为600W,破壁时间为30s-90s，离心条件为：5000r/min、20min。
本实施方案以米糠为原料，先将米糠蛋白各组分充分溶解，再以破壁功率600w，时间(30s-90s)进行破壁，米糠在机筒中翻转式滚动，受到强烈的震动、冲击、剪切的作用，从而破坏植物的细胞壁，从而得到了一种高提取率的米糠各组分蛋白。
步骤3)中采用的是质量百分含量为5％的盐溶液。
盐溶液采用氯化钠溶液。
步骤4)中采用的是质量百分含量为70％的乙醇溶液。
步骤5)碱溶液为质量百分含量为0.1％的碱溶液。
碱溶液为氢氧化钠溶液。
将得到的米糠清蛋白溶液、米糠球蛋白溶液、米糠醇溶蛋白溶液、米糠谷蛋白溶液，分别调节溶液的等电点、离心，调节得到溶液的pH为7.0,冷冻干燥后分别得到清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白。
本实施方案提供一种机械破壁辅助提高米糠各组分蛋白提取率的方法：取一定量的米糠，溶于150mL去离子水中搅拌1h，倒入破壁机中破壁(30s-90s)，再用50mL去离子水冲刷器壁，倒入烧杯中继续搅拌1.5h，离心(5000r/min、20min)，上清液即米糠清蛋白溶液。残渣继续溶于5％氯化钠盐溶液中搅拌1h，倒入破壁机中破壁(30s-90s)，冲刷器壁，再倒入烧杯中继续搅拌1.5h，离心(5000r/min、20min)，上清液即米糠球蛋白溶液。残渣继续溶于70％乙醇溶液中搅拌1h，倒入破壁机中破壁(30s-90s)，冲刷器壁，再倒入烧杯中继续搅拌1.5h，离心(5000r/min、20min)，上清液即米糠醇溶蛋白溶液。残渣继续溶于0.1％氢氧化钠碱溶液中搅拌1h，倒入破壁机中破壁(30s-90s)，冲刷器壁，再倒入烧杯中继续搅拌1.5h，离心(5000r/min、20min)，上清液即米糠谷蛋白溶液。
实施例1
取稳定化处理，过筛后的50g米糠，加入150mL的去离子水，磁力搅拌1h后制成溶液。米糠溶液倒入破壁机中，破壁机设置功率为600w，时间为30s。破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h。离心(5000r/min、20min)制得米糠清蛋白。
将上述得到的残渣Ⅰ加入到150mL的5％氯化钠盐溶液中，磁力搅拌1h后制成溶液，将得到的米糠溶液倒入破壁机中，破壁机设置功率为600w，时间为30s。破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h。离心(5000r/min、20min)制得米糠球蛋白溶液，再将得到的残渣Ⅱ加入到150mL70％乙醇溶液中，磁力搅拌1h后制成溶液，将得到的米糠溶液倒入破壁机中，破壁机设置功率为600w，时间为30s。破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h。离心(5000r/min、20min)取上层清液制得米糠醇溶蛋白溶液，将得到的残渣Ⅲ加入150mL0.1％氢氧化钠碱溶液，磁力搅拌1h后制成溶液，将得到的米糠溶液倒入破壁机中，破壁机设置功率为600w，时间为30s，破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h，离心(5000r/min、20min)制得米糠谷蛋白溶液。
最后测得所得米糠清蛋白的提取率提高了13％，米糠球蛋白提取率提高了16％，米糠醇溶蛋白提取率提高了7％，米糠谷蛋白提取率提高了28％。
实施例2
取稳定化处理，过筛后的50g米糠，加入150mL的去离子水，磁力搅拌1h后制成溶液。米糠溶液倒入破壁机中，破壁机设置功率为600w，时间为60s。破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h。离心(5000r/min、20min)制得米糠清蛋白。残渣Ⅰ加入150mL的5％氯化钠盐溶液，磁力搅拌1h后制成溶液，米糠溶液倒入破壁机中，破壁机设置功率为600w，时间为60s。破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h。离心(5000r/min、20min)制得米糠球蛋白，残渣Ⅱ加入150mL70％乙醇溶液，磁力搅拌1h后制成溶液，米糠溶液倒入破壁机中，破壁机设置功率为600w，时间为60s。破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h。离心(5000r/min、20min)制得米糠醇溶蛋白。残渣Ⅲ中加入150mL0.1％氢氧化钠碱溶液，磁力搅拌1h后制成溶液。米糠溶液倒入破壁机中，破壁机设置功率为600w，时间为60s。破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h，离心(5000r/min、20min)制得米糠谷蛋白。
所得米糠清蛋白提取率提高了28％，米糠球蛋白提取率提高了14％，米糠醇溶蛋白提取率提高了7％，米糠谷蛋白提取率提高了13％。
实施例3
取稳定化处理，过筛后的50g稳定化、过筛后的米糠，加入150mL的去离子水，磁力搅拌1h后制成溶液，米糠溶液倒入破壁机中。破壁机设置功率为600w，时间为90s。破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h。离心(5000r/min、20min)制得米糠清蛋白。残渣Ⅰ加入150mL的5％氯化钠盐溶液，磁力搅拌1h后制成溶液。米糠溶液倒入破壁机中，破壁机设置功率为600w，时间为90s。破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h，离心(5000r/min、20min)制得米糠球蛋白，残渣Ⅱ加入150mL70％乙醇溶液，磁力搅拌1h后制成溶液。米糠溶液倒入破壁机中，破壁机设置功率为600w，时间为90s，破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h，离心(5000r/min、20min)制得米糠醇溶蛋白。残渣Ⅲ加入150mL0.1％氢氧化钠碱溶液，磁力搅拌1h后制成溶液，米糠溶液倒入破壁机中，破壁机设置功率为600w，时间为90s。破壁后用50mL去离子水冲刷器壁倒回烧杯继续搅拌1.5h，离心(5000r/min、20min)制得米糠谷蛋白。
所得米糠清蛋白提取率提高了33％，米糠球蛋白提取率提高了29％，米糠醇溶蛋白提取率提高了10％，米糠谷蛋白提取率提高了33％。
检测实施例1、2、3中得到的米糠各组分蛋白在破壁时间30s、60s、90s条件下溶解性与原米糠各组分蛋白进行比较，结果如下表所示：
通过上表可以看出，破壁辅助提取米糠中蛋白的方法提高了各组分蛋白溶解性，从而提高了米糠各组分蛋白提取率。
检测实施例1、2、3中在破壁辅助下得到的米糠各组分蛋白热稳定性结果如下表所示：
| 破壁时间 | 清蛋白 | 球蛋白 | 醇溶蛋白 | 谷蛋白 |
| 0s | 104.77℃ | 103.53℃ | 99.43℃ | 101.21℃ |
| 30s | 102.67℃ | 102.58℃ | 98.20℃ | 100.8℃ |
| 60s | 93.86℃ | 100.67℃ | 95.21℃ | 92.01℃ |
| 90s | 93.79℃ | 98.34℃ | 93.68℃ | 90.88℃ |
变性温度反应蛋白质的热稳定性，同时也表征了蛋白质分子的聚集程度，通过上表可以看出，米糠各组分蛋白热稳定性较高，但随着破壁时间的延长，变性温度降低，说明蛋白分子聚集程度减小。
如图2所示为实施例1、2、3中在破壁辅助下得到的米糠各组分的蛋白二级结构变化：通过图2可以看出，球蛋白和谷蛋白二级结构变化明显，在1000-1475cm-1这个区域主要包括C-H面内弯曲振动,C-O等伸缩振动，对蛋白溶解性影响较大，这与上述溶解性结果一致。
如图3所示为检测实施例1-3在破壁辅助下得到的米糠各组分蛋白二硫键含量，可以看出，破壁机破壁可以破坏二硫键，球蛋白和谷蛋白二硫键含量明显下降，溶解性显著升高，即辅助破壁提高了米糠各组分蛋白提取率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
Claims (10)
1.一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，其特征在于，包括：
采用机械破壁预处理米糠原料；
基于Osborn分级法提取预处理后米糠原料中的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白。
2.根据权利要求1所述的一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)将米糠原料进行挤压稳定化处理，过筛；
2)将稳定化的米糠原料溶于水溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠水溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠清蛋白溶液；
3)取步骤2)离心后得到的残渣溶于盐溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠盐溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠球蛋白溶液；
4)取步骤3)离心后得到的残渣溶于醇溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠醇溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠醇溶蛋白溶液；
5)取步骤4)离心后得到的残渣溶于碱溶液中，一次搅拌后，将混合均匀的米糠碱溶液放入破壁机中进行破壁处理，破壁后再对溶液进行二次搅拌，离心，取得上清液，即为米糠谷蛋白溶液。
3.根据权利要求2所述的一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，其特征在于，所述步骤2)、3)、4)、5)中米糠原料或残渣溶于各溶液的料液比为1:4。
4.根据权利要求2所述的一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，其特征在于，所述步骤1)-5)中，一次搅拌的时间为1h,二次搅拌时间为1.5h,破壁功率为600W,破壁时间为30s-90s，离心条件为：5000r/min、20min。
5.根据权利要求2所述的一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，其特征在于，所述步骤3)中采用的是质量百分含量为5％的盐溶液。
6.根据权利要求5所述的一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，其特征在于，盐溶液采用氯化钠溶液。
7.根据权利要求2所述的一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，其特征在于，所述步骤4)中采用的是质量百分含量为70％的乙醇溶液。
8.根据权利要求2所述的一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，其特征在于，所述步骤5)碱溶液为质量百分含量为0.1％的碱溶液。
9.根据权利要求8所述的一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠溶液。
10.根据权利要求2所述的一种机械破壁辅助提取米糠多组分蛋白的方法，其特征在于，将得到的米糠清蛋白溶液、米糠球蛋白溶液、米糠醇溶蛋白溶液、米糠谷蛋白溶液，分别调节溶液的等电点、离心，调节得到溶液的pH为7.0,冷冻干燥后分别得到清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白。
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