CN114431331A - 一种高水溶性大米蛋白的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高水溶性大米蛋白的制备方法，包括以下步骤：取纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在加热条件下反应一定时间，在大米蛋白在结构舒展剂中充分溶解且完成结构舒展转变后，加入一定比例沉淀剂使完成结构舒展的大米蛋白析出，通过固液分离将蛋白分离出，干燥后得到高水溶性大米蛋白。本发明通过将大米蛋白与结构舒展剂混合后在一定条件下进行改性反应，在此过程中使大米蛋白的从原先结构紧密的折叠片状转化为亲水性良好的球状体，可大幅度提高大米蛋白的溶解特性，获得高水溶性大米蛋白制品，进而扩大大米蛋白的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及功能性蛋白质及其制备技术领域，尤其是涉及一种高水溶性大米蛋白的制备方法。
背景技术
大米蛋白是以大米、米糟、米糠等原料提取制得的一种谷物蛋白。大米蛋白的生物价和蛋白价较其他谷物蛋白均高，包括第一限制性氨基酸赖氨酸等必须氨基酸含量高且氨基酸组成平衡合理，易于被人体消化吸收，因此具有非常高的营养价值；同时，大米蛋白是低抗原型蛋白，不会导致过敏反应；大米蛋白还具有降低血清胆固醇含量等保健功能，因此大米蛋白是一种被公认的优质食品蛋白。
由于大米蛋白含大量的碱溶性谷蛋白，这些由许多大分子片断通过二硫键形成的谷蛋白在大米蛋白中占比超过75％，且彼此交联而凝聚，大米蛋白中溶解性较好的清蛋白仅占2％～5％，因此大米蛋白在水中的溶解性非常低，这一特性大大限制了大米蛋白的应用，因此科研人员一直在探寻可提高大米蛋白溶解度的方法。研究发现，在 pH4～7的环境下大米蛋白中的谷蛋白溶解性缓慢增长，而在接近pH9时，谷蛋白溶解性迅速增加；利用酸法脱酞氨的方式对大米蛋白进行改性，也可以使其溶解性大幅度增加。但是上述提高大米蛋白溶解性所采用的方式会大量的使用酸碱，成本较高且容易造成环境污染。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种免酸碱处理的高水溶性大米蛋白的制备方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种高水溶性大米蛋白的制备方法，包括以下步骤：取纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在加热条件下反应一定时间，在大米蛋白在结构舒展剂中充分溶解且完成结构舒展转变后，加入一定比例沉淀剂使完成结构舒展的大米蛋白析出，通过固液分离将蛋白分离出，干燥后得到高水溶性大米蛋白。所述的完成结构舒展转变指大米蛋白与结构舒展剂充分反应，在反应达到一定限度后完成结构舒展的大米蛋白的量不再增加即完成结构舒展转变。
进一步地，所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂的质量配比为1∶5-80。实际上，所述纯大米蛋白粉与结构舒展剂的质量配比可以是任何合适的比例，上述质量配比为较佳质量配比。
进一步地，所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在65-85℃下反应1-3h，上述反应条件为较佳反应条件，在低于65℃条件下如50℃下反应亦可进行，但是结构舒展剂粘稠度较高，反应所需时间明显较长，而在高于85℃温度下反应则大米蛋白可能会受到高温影响而部分凝固成为不溶性成分，反而影响大米蛋白的溶解性。
进一步地，所述的高水溶性大米蛋白的制备方法中，纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合前先将结构舒展剂预热至65-85℃。预热后的结构舒展剂具有良好的流动性，可与大米蛋白粉产生良好的混合反应。
进一步地，所述的结构舒展剂为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、CrCl3和水配制而成的混合液，所述的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、CrCl3和水的质量配比为85-90∶5-10∶3-6。
进一步地，所述的沉淀剂为乙醇或丙酮，沉淀剂的加入量为结构舒展剂的10-20倍，上述加入量以体积作为兑换比例，将得到的固形物用去离子水反复洗涤至pH为7 左右，真空干燥，得到高水溶性大米蛋白。
进一步地，所述的高水溶性大米蛋白的制备方法还包括以下步骤：结构舒展剂的回收，将析出蛋白后的溶液通过旋转蒸发去除或回收溶液中的水分和沉淀剂，配以原料水后得到可以复用的结构舒展剂，在该步骤中充分利用了1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和CrCl3的高沸点特性，以实现原料的回收再利用。
与现有技术相比，本发明具备的优点为：
本发明通过将大米蛋白与结构舒展剂混合后在一定条件下进行改性反应，在此过程中使大米蛋白的从原先结构紧密的折叠片状转化为亲水性良好的球状体，可大幅度提高大米蛋白的溶解特性，获得高水溶性大米蛋白制品，进而扩大大米蛋白的应用范围；本发明的高水溶性大米蛋白的制备方法中避免了强酸强碱的使用，各种溶剂均可以实现较好的回收利用，降低了成本同时可避免对环境造成不利影响。
附图说明
图1为大米蛋白原料SEM图；
图2为大米蛋白处理后SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步地说明。
实施例1：一种高水溶性大米蛋白的制备方法，包括以下步骤：取纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在加热条件下反应一定时间，在大米蛋白在结构舒展剂中充分溶解且完成结构舒展转变后，加入一定比例沉淀剂使完成结构舒展的大米蛋白析出，通过固液分离将蛋白分离出，将得到的固形物用去离子水反复洗涤至pH为7左右，真空干燥，得到高水溶性大米蛋白；将析出蛋白后的溶液通过旋转蒸发去除或回收溶液中的水分和沉淀剂，配以原料水后得到可以复用的结构舒展剂。
进一步地，所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂的质量配比为1∶20；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在75℃下反应2h；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合前先将结构舒展剂预热至75℃；所述的结构舒展剂为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、CrCl3和水配制而成的混合液，所述的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、CrCl3和水的质量配比为 88∶8∶4；所述的沉淀剂为乙醇，沉淀剂的加入量为结构舒展剂的15倍。
实施例2：一种高水溶性大米蛋白的制备方法，包括以下步骤：取纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在加热条件下反应一定时间，在大米蛋白在结构舒展剂中充分溶解且完成结构舒展转变后，加入一定比例沉淀剂使完成结构舒展的大米蛋白析出，通过固液分离将蛋白分离出，将得到的固形物用去离子水反复洗涤至pH为7左右，真空干燥，得到高水溶性大米蛋白；将析出蛋白后的溶液通过旋转蒸发去除或回收溶液中的水分和沉淀剂，配以原料水后得到可以复用的结构舒展剂。
进一步地，所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂的质量配比为1∶80；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在85℃下反应1h；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合前先将结构舒展剂预热至85℃；所述的结构舒展剂为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、CrCl3和水配制而成的混合液，所述的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、CrCl3和水的质量配比为 85∶10∶5；所述的沉淀剂为乙醇，沉淀剂的加入量为结构舒展剂的20倍。
实施例3：一种高水溶性大米蛋白的制备方法，包括以下步骤：取纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在加热条件下反应一定时间，在大米蛋白在结构舒展剂中充分溶解且完成结构舒展转变后，加入一定比例沉淀剂使完成结构舒展的大米蛋白析出，通过固液分离将蛋白分离出，将得到的固形物用去离子水反复洗涤至pH为7左右，真空干燥，得到高水溶性大米蛋白；将析出蛋白后的溶液通过旋转蒸发去除或回收溶液中的水分和沉淀剂，配以原料水后得到可以复用的结构舒展剂。
进一步地，所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂的质量配比为1∶5；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在65℃下反应3h；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合前先将结构舒展剂预热至65℃；所述的结构舒展剂为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、CrCl3和水配制而成的混合液，所述的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、CrCl3和水的质量配比为 90∶5∶5；所述的沉淀剂为丙酮，沉淀剂的加入量为结构舒展剂的10倍。
实施例4：一种高水溶性大米蛋白的制备方法，包括以下步骤：取纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在加热条件下反应一定时间，在大米蛋白在结构舒展剂中充分溶解且完成结构舒展转变后，加入一定比例沉淀剂使完成结构舒展的大米蛋白析出，通过固液分离将蛋白分离出，将得到的固形物用去离子水反复洗涤至pH为7左右，真空干燥，得到高水溶性大米蛋白；将析出蛋白后的溶液通过旋转蒸发去除或回收溶液中的水分和沉淀剂，配以原料水后得到可以复用的结构舒展剂。
进一步地，所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂的质量配比为1∶10；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在80℃下反应1.5h；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合前先将结构舒展剂预热至80℃；所述的结构舒展剂为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、 CrCl3和水配制而成的混合液，所述的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、CrCl3和水的质量配比为86∶8∶6；所述的沉淀剂为乙醇，沉淀剂的加入量为结构舒展剂的12倍。
对比例1：一种高水溶性大米蛋白的制备方法，包括以下步骤：取纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在加热条件下反应一定时间，在大米蛋白在结构舒展剂中充分溶解且完成结构舒展转变后，加入一定比例沉淀剂使完成结构舒展的大米蛋白析出，通过固液分离将蛋白分离出，将得到的固形物用去离子水反复洗涤至pH为7左右，真空干燥，得到高水溶性大米蛋白；将析出蛋白后的溶液通过旋转蒸发去除或回收溶液中的水分和沉淀剂，配以原料水后得到可以复用的结构舒展剂。
进一步地，所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂的质量配比为1∶20；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在75℃下反应2h；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合前先将结构舒展剂预热至75℃；所述的结构舒展剂为CrCl3和水配制而成的混合液，所述的CrCl3和水的质量配比为8∶4；所述的沉淀剂为乙醇，沉淀剂的加入量为结构舒展剂的15倍。
对比例2：一种高水溶性大米蛋白的制备方法，包括以下步骤：取纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在加热条件下反应一定时间，在大米蛋白在结构舒展剂中充分溶解且完成结构舒展转变后，加入一定比例沉淀剂使完成结构舒展的大米蛋白析出，通过固液分离将蛋白分离出，将得到的固形物用去离子水反复洗涤至pH为7左右，真空干燥，得到高水溶性大米蛋白；将析出蛋白后的溶液通过旋转蒸发去除或回收溶液中的水分和沉淀剂，配以原料水后得到可以复用的结构舒展剂。
进一步地，所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂的质量配比为1∶20；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在75℃下反应2h；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合前先将结构舒展剂预热至75℃；所述的结构舒展剂为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和水配制而成的混合液，所述的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和水的质量配比为88∶4；所述的沉淀剂为乙醇，沉淀剂的加入量为结构舒展剂的15倍。
对比例3：一种高水溶性大米蛋白的制备方法，包括以下步骤：取纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在加热条件下反应一定时间，在大米蛋白在结构舒展剂中充分溶解且完成结构舒展转变后，加入一定比例沉淀剂使完成结构舒展的大米蛋白析出，通过固液分离将蛋白分离出，将得到的固形物用去离子水反复洗涤至pH为7左右，真空干燥，得到高水溶性大米蛋白；将析出蛋白后的溶液通过旋转蒸发去除或回收溶液中的水分和沉淀剂，配以原料水后得到可以复用的结构舒展剂。
进一步地，所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂的质量配比为1∶20；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在75℃下反应2h；所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合前先将结构舒展剂预热至75℃；所述的结构舒展剂为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和CrCl3配制而成的混合液，所述的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和CrCl3的质量配比为88∶8；所述的沉淀剂为乙醇，沉淀剂的加入量为结构舒展剂的15倍。
按照AACC美国谷物化学师协会标准International Method 56-30.01持水性测定方法对上述实施例1-4以及对比例1-3得到的蛋白终产物进行亲水性测试，结果如下表所示
测试结果显示，采用本发明的高水溶性大米蛋白的制备方法制得的大米蛋白具有较高的水溶性，对比例1的实验结果中可以看出，在结构舒展剂中对大米蛋白水溶性提高起到决定性作用，同时CrCl3和水的使用可以促进结构舒展剂对大米蛋白水溶性的提高，在不加入CrCl3的情况下相同时间内得到的大米蛋白持水性数据较低，加入 CrCl3可以在多方面促进反应的进行。在大米蛋白在结构舒展剂中充分溶解且完成结构舒展转变的过程中，大米蛋白与结构舒展剂混合后在高温下蛋白在结构舒展剂中充分溶解，溶解的过程其实是蛋白分子间氢键发生断裂，结构发生转变的过程，亦即舒展的过程，使大米蛋白的从原先结构紧密的折叠片状(附图1所示)转化为亲水性良好的球状体(附图2所示)。在此过程中，结构舒展剂中的阴离子充当电子给予体，阳离子充当电子接受体，这些阴阳离子分别与结构舒展的蛋白中-NH基团中的氢和- COO基团中的氧原子相互作用，从而破坏氢键，促进其溶解，待溶解反应结束后，加入一定比例沉淀剂使完成结构舒展的大米蛋白析出，通过固液分离将蛋白分离出，同步以大量水洗去除杂质获得高水溶性大米蛋白。
Claims (7)
1.一种高水溶性大米蛋白的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在加热条件下反应一定时间，在大米蛋白在结构舒展剂中充分溶解且完成结构舒展转变后，加入一定比例沉淀剂使完成结构舒展的大米蛋白析出，通过固液分离将蛋白分离出，干燥后得到高水溶性大米蛋白。
2.根据权利要求1所述的一种高水溶性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂的质量配比为1∶5-80。
3.根据权利要求1所述的一种高水溶性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述的纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合后在65-85℃下反应1-3h。
4.根据权利要求3所述的一种高水溶性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述的高水溶性大米蛋白的制备方法中，纯大米蛋白粉与结构舒展剂混合前先将结构舒展剂预热至65-85℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种高水溶性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述的结构舒展剂为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、CrCl3和水配制而成的混合液，所述的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、CrCl3和水的质量配比为85-90∶5-10∶3-6。
6.根据权利要求1所述的一种高水溶性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述的沉淀剂为乙醇或丙酮，沉淀剂的加入量为结构舒展剂的10-20倍。
7.根据权利要求1所述的一种高水溶性大米蛋白的制备方法，其特征在于：所述的高水溶性大米蛋白的制备方法还包括以下步骤：结构舒展剂的回收，将析出蛋白后的溶液通过旋转蒸发去除或回收溶液中的水分和沉淀剂，配以原料水后得到可以复用的结构舒展剂。
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Also Published As
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