TWI639383B - 大米蛋白製備方法 - Google Patents

Abstract

本發提供一種大米蛋白的製備方法，包括將大米蛋白粉與水，以木瓜蛋白酶及中性或鹼蛋白酶的組合酶解處理，採用本發明的製備方法可改善大米蛋白的溶解度，藉以獲得高蛋白質收率的大米蛋白產品。

Description

大米蛋白製備方法

本發明係關於一種大米蛋白的製備方法。

大米蛋白是一種優質的植物蛋白，它含有豐富的必需氨基酸，且氨基酸組成模式與世界衛生組織（World Health Organization, WHO）及聯合國糧食及農業組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO）的推薦模式相近，易於被人體消化吸收。另外，大米蛋白具有低過敏性的特點，非常適合作為特殊人群尤其是病人的蛋白補充劑。但由於大米蛋白主要成分谷蛋白結構的特殊性，分子間及分子內存在大量巰基及二硫鍵，使得大米蛋白在中性條件下難溶于水，影響了其在食品及保健品行業方面的應用，因此，改善大米蛋白的溶解性是解決問題的關鍵。

提高蛋白質溶解性的方法有物理方法、化學方法及生物方法，其中酶法改性具有專一性強、條件溫和、無毒副作用等特點而廣泛應用於多種植物蛋白溶解性的改性研究。一般選用大豆蛋白、花生蛋白、米糠蛋白等之蛋白酶，期能夠將蛋白質分子的肽鏈水解斷裂，改善蛋白的溶解性，達到促進難溶性植物蛋白粉溶解度的效果。

中國專利CN1417344C，於2003年公開，揭露了一種從米糟中提取大米蛋白的新工藝，其特徵在於味精廠的副產品米糟與複合酶按重量計的配比是1000：1.5～4.5；其中複合酶由澱粉酶0.05％-0.15％、脂肪酶0.025％-0.075％、纖維素酶0.025％-0.075％及蛋白酶0.05％-0.15％組成；工藝是：把米糟加入容器中，用鹽酸調PH至3，溫度調至35-40℃，按配比加入纖維素酶，反應30分鐘，加入30％NaOH，調PH5.0-5.5，加入脂肪酶，反應30分鐘，再加NaOH調PH至中性7.0，加入澱粉酶、蛋白酶，反應20分鐘後升溫至60-70℃，反應30分鐘，過濾，濾渣中加PH9.5的稀鹼液溶解，控制溫度在60℃以下，得到蛋白溶液，再用酸將PH調至5.5，蛋白沉澱，即得到含量75％的濃縮大米蛋白。

另一中國專利CN1257984C，於2006年公開，揭露例如一種大米蛋白肽的製備方法，其特徵在於將大米渣及水按重量比1：4-6混合，溫度55-60℃，保溫30分鐘，然後，按酶製劑的活力為50,000U/mg計，分別加入大米渣重量0.05％-0.1％的α-澱粉酶及中性蛋白酶，其中，α-澱粉酶與中性蛋白酶的重量比是1∶1，在pH6.5-7.5及溫度50-60℃下，攪拌5-7小時，過濾反應物，所得的液體噴霧乾燥，得到白色粉末產品，其中大米蛋白肽的含量約為80％。

目前，仍需持續開發較佳的大米蛋白的製備方法，以改善大米蛋白難溶解的問題及提高蛋白收率。

為改善大米蛋白難溶解的問題及提高蛋白收率，本發明提供了一種大米蛋白的製備方法，本發明利用木瓜蛋白酶與中性或鹼性蛋白酶組成的複合酶酶解大米蛋白粉，可以顯著的改善大米蛋白的溶解性，提高大米蛋白溶解度達60%以上，並且得到的大米蛋白產物的蛋白質收率達90%以上。

在一方面，本發明提供一種改善大米蛋白粉溶解度以提升蛋白質收率的大米蛋白的製備方法，其特徵在於將大米蛋白粉與水以適當比例混合，以一酶組合處理，其中該酶組合為木瓜蛋白酶與中性蛋白酶組成的複合酶，或木瓜蛋白酶與鹼性蛋白酶組成的複合酶，木瓜蛋白酶與中性或鹼蛋白酶的重量比例為1：1-3。

在本發明的一具體實施例中，該複合酶中木瓜蛋白酶與中性蛋白酶，或木瓜蛋白酶與鹼性蛋白酶的重量比例為1：2。

根據本發明，該酶組合進一步包含一風味酶改善苦味。

在本發明的一具體實施例中，該風味酶為米麴黴（Aspergillus oryzae）與氨肽酶（aminopeptidases）的組合。

在本發明的一具體實施例中，本發明方法特徵在於包含下列步驟：該大米蛋白粉按適當比例加水攪拌均勻，調節所得溶液pH值至中到鹼性，加入該酶組合酶解，持續攪拌一段時間後升溫滅酶，經過濾、濃縮、乾燥而得。

在另一方面，本發明提供一種由本發明所述方法制得的大米蛋白產品，該大米蛋白產品中大米蛋白溶解度大於60%，大米蛋白的蛋白質收率大於90%。

除非另有定義，否則本文中使用的所有技術及科學術語具有與本發明所屬領域技術人員一般理解的相同的含義。

本文所使用的單數形「一」及「該」包括複數的參照物，除非上下文另有明確說明。因此，舉例來說，提及「一樣品」包括複數個該樣品及其為本領域技術人員熟知的等同物。

本文所使用的「木瓜蛋白酶（Papain）」一詞，或簡稱木瓜酶、木瓜酵素，存在於木瓜果實中的一種半胱氨酸蛋白酶。木瓜蛋白酶對於嫩化肉類起著重要作用，為一種內切蛋白酶，具有蛋白酶及酯酶的活性。

本文所使用的「中性蛋白酶（Neutral Protease）」一詞，是一類最適作用pH位於6.0-7.5之間，分子量為35000-40000，等電點為8-9。其作用條件溫和，是經選育的枯草芽孢桿菌深層發酵培養，後經先進的提取工藝精製而成的一種內切蛋白酶，能將大分子蛋白質分解為多肽及氨基酸等產物，形成獨特的水解風味。中性蛋白酶是最早發現並廣泛應用於工業化生產的蛋白酶製劑，可用於焙烤食品工業中、阿斯巴甜的合成、蛋白水解物苦昧的去除等。

本文所使用的「鹼性蛋白酶（Alkaline Protease）」一詞，是一種經細菌原生質體誘變方法培育的一種枯草桿菌品種通過深層發酵、提取及精製而成的一種蛋白水解酶，屬絲氨酸脆外高鹼性蛋白酶，它能在鹼性條件下水解蛋白質分子肽鏈生成多肽或氨基酸。

本文所使用的「米麴黴（Aspergillus oryzae）」一詞，是一種風味酶，包含了內切蛋白酶與外切肽酶兩種活性，可以用來去除低水解度產物的苦肽鏈，將其徹底降解為氨基酸。

本文所使用的「氨肽酶（aminopeptidases）」一詞，是一種從蛋白質或肽鏈的氨端選擇性切割氨基酸殘基的外肽酶，可使氨基酸從多肽鏈的N-末端順序逐個地游離出來。

由於大米蛋白主要成分谷蛋白在分子間及分子記憶體在大量巰基及二硫鍵，使得大米蛋白在中性條件下難溶于水。根據本發明，其特徵在於使用一酶組合，包含木瓜蛋白酶與中性蛋白酶組成的複合酶，或木瓜蛋白酶與鹼性蛋白酶組成的複合酶，改善大米蛋白難溶解的問題及提高蛋白收率。

本發明提供一種使用特殊酶組合以改善大米蛋白如解度及提升蛋白質收率的大米蛋白的製備方法。本發明方法包含將大米蛋白粉與水以適當比例混合，以一酶組合處理，其中該酶組合為木瓜蛋白酶與中性蛋白酶組成的複合酶，或木瓜蛋白酶與鹼性蛋白酶組成的複合酶。但經酶解處理後往往會有苦味，因此加入風味酶改善苦味。

本發明中使用木瓜蛋白酶與中性或鹼性蛋白酶的比例，較佳重量比例為1：1-3，優選為1：2。風味酶則可視需要加入以改善苦味。

根據本發明，如下實施例中表2與表3的比較，顯示本發明利用木瓜蛋白酶與中性蛋白酶組成的複合酶，或木瓜蛋白酶與鹼性蛋白酶組成的複合酶，其蛋白質收率高達90%以上，遠較單獨使用其一者為高，其中單獨使用木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、鹼性蛋白酶、米麴黴或氨肽酶的蛋白質收率均不及75%。而米麴黴有改善苦味的效果，不可預期地發現，米麴黴與氨肽酶組合改善苦味效果最佳。

本發明方法可按任何習知的方法步驟取得大米蛋白粉，包括但不限於物理或化學方法。例如，可以從大米經粉粹、提純、乾燥等一般提取蛋白質的加工步驟得粉末狀得，藉以進行本發明方法的酶解。根據本發明的一實施例，是將大米碾碎初步處理取得大米蛋白粉，按適當比例加水攪拌均勻，例如料水重量比為1：3-10，較佳為1：4，調節所得溶液至中性或微鹼性，例如約pH8.0。酶解一般是於較高溫下酶解一段時間，例如約50-60℃，優選為55℃，持續攪拌後升溫至約一高溫滅酶，例如約85℃，經過濾、濃縮、乾燥制得大米蛋白產品。所得產物可通過常規方法過濾、濃縮、乾燥，並進一步進行純化。

提供以下的實施例來說明本發明，而且以下的實施例不會被以任何方式解讀為限制本發明的範圍。

實施例

實施例1 將大米碾碎初步處理取得大米蛋白粉，按適當比例加水攪拌均勻，例如料水重量比為1：3-10，調節所得溶液pH值至微鹼性，例如約pH8.0，加入如下表1的各種酶組合，於較高溫下酶解一段時間，例如約50-60℃，持續攪拌後升溫至約85℃滅酶，經過濾、濃縮、乾燥制得大米蛋白產品，進行檢驗。 表1各實驗組的酶組合

實施例2

將實施例1所得的大米蛋白產品，按下列試驗方法進行檢驗。

1. 溶解度試驗方法

將一定原料量X按照試驗工藝進行水解試驗，水解完成後離心分離，收集上清液，並進行乾燥，得到乾燥後的重量Y，則溶解度為。

2. 氨基氮測定實驗方法

利用氨基酸的兩性作用，加入甲醛以固定氨基酸的鹼性，使羧基顯示出酸性，以氫氧化鈉標準溶液滴定後定量。首先，精密吸取1ml樣品待測液，加入79ml蒸餾水，開動磁力攪拌器，用濃度為0.05mol/l的氫氧化鈉標準溶液滴定到pH8.2，精密加入甲醛10ml，混勻，再用濃度為0.05mol/l的氫氧化鈉標準溶液繼續滴定至pH9.2，記錄加入甲醛後消耗氫氧化鈉標準液的體積。接著，取蒸餾水80ml，精密加入甲醛10ml，用濃度為0.05mol/l的氫氧化鈉標準溶液滴定至pH9.2，記錄消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，作為實驗空白。依下列公式計算：v1：測定樣品待測液加入甲醛後消耗氫氧化鈉標準溶液的體積（ml） v2：實際空白加入甲醛後消耗氫氧化鈉標準溶液的體積（ml） C：氫氧化鈉標準溶液的濃度（mol/l） w：稱取樣品的量 0.0141：與1ml氫氧化鈉標準溶液相當的以克表示氨基氮的品質

3. 蛋白質定量試驗（凱氏定氮法）

樣品與濃硫酸及催化劑一同加熱消化，使蛋白水解，其中碳及氫被氧化成二氧化碳及水逸出，而樣品中的有機氮轉化為氨與硫酸結合成硫酸銨，然後加鹼蒸餾，使氨蒸出，用硼酸吸收後再用標準鹽酸溶液滴定，根據鹽酸消耗體積計算出蛋白質的含量。首先，準確稱取樣品0.2-2克（液體1-2ml），小心移入乾燥潔淨的消化瓶中，然後加入硫酸銅0.5克，硫酸鉀9.5克及濃硫酸20ml，輕搖勻後置於電爐上小火加熱。待瓶中內容物全部碳化，泡沫停止產生後，加大火力，保持瓶內液體微沸，至液體變藍綠色透明後，再繼續加熱微沸1-2小時（時間長短由蛋白含量決定）。然後，將溶液冷卻後，加入200ml純水，移入蒸餾瓶中，加入40%NaOH溶液150ml，瓶口塞緊，冷凝管下端插入吸收瓶液面下，吸收瓶內盛有4%硼酸溶液50ml及混合指示劑2-3滴，加熱蒸餾，至氨全部蒸出（蒸餾液越250ml即可）。以0.1mol/L HCl標準液滴定至灰色為終點，同時做空白。依下列公式計算：v1：樣品消耗鹽酸標準液的體積（ml） v2：實際空白鹽酸標準液的體積（ml） W：稱取樣品的量 0.014：與1ml鹽酸標準液相當的以克表示氨基氮的品質 c：鹽酸標準液的濃度（mol/l） F：氮換算成蛋白質的因數，F=6.25

檢驗結果整理如表2，各實驗組的蛋白質收率均高達90%以上，溶解度明顯改善，高達60%以上。其中尤以實驗組4（複合蛋白酶B +風味酶B）為優選，蛋白質水解度高達98%以上，溶解度70%以上，且無苦味。 表2各實驗組的檢驗結果

以相同方法步驟，使用單一酶製劑進行酶解，經檢驗得結果如表3，各組的蛋白質收率為40%~75%以上，顯然，本發明酶組合明顯提高了大米蛋白粉的溶解度，改善大米蛋白溶解度，高達60%以上。其中尤以實驗組4（複合蛋白酶B +風味酶B）為優選，蛋白質水解度高達98%以上，溶解度70%以上，且無苦味。 表3各單一酶製劑組的檢驗結果

綜上，以木瓜蛋白酶與中性或鹼性蛋白酶組合的複合酶，可改善大米蛋白的溶解度，明顯提升大米蛋白的蛋白質收率（均高達90%以上）。其中尤以木瓜蛋白酶與中性蛋白酶，與風味酶B為優選，蛋白質水解度高達98%以上，溶解度70%以上，且無苦味。以相同方法步驟，使用單一酶製劑進行酶解，經檢驗得結果如表3，各組的蛋白質收率為40%~75%以上，顯然本發明酶組合可明顯提高大米蛋白粉的溶解度，改善大米蛋白溶解度，高達60%以上。其中尤以實驗組4（複合蛋白酶B +風味酶B）為優選，蛋白質水解度高達98%以上，溶解度70%以上，且無苦味。

以上這些實施例僅是範例性的，並不對本發明的範圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神及範圍下可以對本發明技術方案的細節及形式進行修改或替換，但這些修改及替換均落入本發明的保護範圍內。

無

無

Claims (6)

1. 一種改善大米蛋白粉溶解度以提升蛋白質收率的大米蛋白的製備方法，其包含將大米蛋白粉與水以重量比1：3-10之比例混合，以一酶組合處理，其中該酶組合為木瓜蛋白酶與中性蛋白酶組成的複合酶，木瓜蛋白酶與中性蛋白酶的重量比例為1：1-3，並以米麴黴(Aspergillus oryzae)與氨肽酶(aminopeptidases)的組合改善苦味。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中大米蛋白粉與水以重量比為1：4比例混合。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其包含下列步驟：將該大米蛋白粉按適當比例加水攪拌均勻，調節所得溶液pH值至中到鹼性，加入該酶組合酶解，持續攪拌一段時間後升溫滅酶，經過濾、濃縮、乾燥而得。
4. 一種由申請專利範圍第1項所述之方法製得的大米蛋白產品。
5. 一種由申請專利範圍第3項所述之方法製得的大米蛋白產品。
6. 如申請專利範圍第4或5項所述之大米蛋白產品，其中該大米蛋白產品中的大米蛋白溶解度大於60%，大米蛋白的蛋白質收率大於90%。