一种高可溶性大米蛋白的物理改性制备方法

摘要

本发明公开一种高可溶性大米蛋白的物理改性制备方法。该方法将原料大米蛋白分散于水中，经碱液处理，冷冻，粉碎，酸中和后，离心取上清液，喷雾干燥，即得高可溶性大米蛋白成品。用本发明方法可制备得到具有高可溶性的大米蛋白产品，其蛋白溶解性≥98％，乳化性≥0.50，起泡性≥17.39，大大提高了大米蛋白的利用率和附加值，具有广泛的应用前景。

权利要求

1.一种高可溶性大米蛋白的物理改性制备方法，其特征在于：将原料大米蛋白分散于水中，经碱液处理，冷冻，粉碎，酸中和后，离心取上清液，喷雾干燥，即得高可溶性大米蛋白成品；

具体包括以下步骤：

(1)分散和碱处理：将大米蛋白分散于水中，料液比1:15～25，搅拌混匀，用NaOH溶液将上述大米蛋白分散液pH值调节至10.5～12.5；

(2)冷冻：将步骤(1)所得料液于-20～-10℃进行冷冻，直至料液完全冻结；

(3)粉碎：将步骤(2)所得固体冷冻料液用粉碎机粉碎，直至该固体完全变成液体；

(4)酸中和：用HCl溶液将步骤(3)所得料液pH值调节至7.0～7.5；

(5)离心：将步骤(4)所得料液于1000g离心10～20min，收集上清液；

(6)重复：将(5)所得沉淀物按步骤(1)～(5)重复处理2～3次；

(7)干燥：将步骤(5)和步骤(6)所得上清液合并后进行喷雾干燥，即得高可溶性大米蛋白成品。

2.如权利要求1所述高可溶性大米蛋白的物理改性制备方法，其特征在于：步骤(1)所述碱处理中，将所述大米蛋白分散液pH值调节至12.5。

3.如权利要求1所述高可溶性大米蛋白的物理改性制备方法，其特征在于：步骤(7)所述喷雾干燥控制喷雾干燥器进口温度110～140℃，出口温度80～100℃。

说明书

一种高可溶性大米蛋白的物理改性制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于大米蛋白精加工技术领域，具体涉及一种高可溶性大米蛋白的物理改性制备方法及该方法制备得到的可溶性大米蛋白。

背景技术

[0002] 大米是我国主粮。大米蛋白的蛋白效率值（PER）介于2.0和2.5之间，可消化性在90%以上，同时，大米蛋白的低免疫原性、抗肿瘤、抗高血压、抗血管粥样硬化以及抗胆固醇等特性已被证实，具有十分广阔的应用前景。但大米蛋白溶解性差一直是其未广泛商业应用的主要原因。溶解性是衡量品蛋白质加工和应用性能的重要指标，决定着乳化性和起泡性等重要功能特性。

[0003] 目前改善大米蛋白溶解性的方法主要有化学法和酶法：化学方法是通过改变蛋白质的结构、静电荷和疏水基，从而改善其溶解性质，但化学修饰引入的外源基团改变了大米蛋白的原有组成，造成蛋白营养损失；酶法是利用蛋白酶在一定条件下对蛋白分子进行催化水解，使蛋白质大分子降解成不同链长的小分子，蛋白质经酶水解以后，除了其功能性质明显改变以外，酶解生成的肽类更容易被人体吸收消化，但水解程度不易控制，且成本相对较高，如果水解程度较小，性能改善不明显，如果水解程度较大，产生的肽类使产品带有苦涩味。物理方法也被用于蛋白质的增溶改性，比如超声、超高压、喷射蒸煮法、微射流法等处理方法，但是这些方法对于大米蛋白溶解度的改善效果相当有限，不适宜工业化生产。

发明内容

[0004] 针对现有大米蛋白溶解性改善方法存在的上述缺陷，本申请人经过研究改进，提供一种高可溶性大米蛋白的物理改性制备方法，用该法制备得到的大米蛋白溶解性≥98％，乳化性≥0.50，起泡性≥17.39，大大提高了大米蛋白的利用率和附加值。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 一种高可溶性大米蛋白的物理改性制备方法，将原料大米蛋白分散于水中，经碱液处理，冷冻，粉碎，酸中和，离心取上清液，喷雾干燥，即得高可溶性大米蛋白成品。

[0007] 优选地，本发明方法包括以下步骤：

[0008] （1）分散和碱处理：将大米蛋白分散于水中，料液比1:15～25，搅拌混匀，用NaOH溶液将上述大米蛋白分散液pH值调节至10.5～12.5，优选为pH12.5；

[0009] （2）冷冻：将步骤（1）所得料液于-20～-10℃进行冷冻，直至料液完全冻结；

[0010] （3）粉碎：将步骤（2）所得固体冷冻料液用粉碎机粉碎，直至该固体完全变成液体；

[0011] （4）酸中和：用HCl溶液将步骤（3）所得料液pH值调节至7.0～7.5；

[0012] （5）离心：将步骤（4）所得料液于1000g离心10～20min，收集上清液；

[0013] （6）重复：将（5）所得沉淀物按步骤（1）～（5）重复处理2～3次；

[0014] （7）干燥：将步骤（5）和步骤（6）所得上清液合并后进行喷雾干燥，即得高可溶性大米蛋白成品。具体地，步骤（7）所述喷雾干燥控制喷雾干燥器进口温度110～140℃，出口温度80～100℃。

[0015] 按本发明方法制备得到的高可溶性大米蛋白具有广泛的应用前景，可运用于食品、医药、化妆品和高端保健品行业。

[0016] 对于采用本发明方法制备得到的大米蛋白，采用凯氏定氮法方法测定蛋白回收率和溶解性，采用浊度方法测定乳化性，采用膨胀率方法测定起泡性，具体测定方法如下：

[0017] （1）产品蛋白回收率

[0018] 根据本发明，蛋白回收率应该理解为可溶性大米蛋白产品中的蛋白质量占原料大米蛋白中蛋白质量的百分数。

[0019] 用凯氏定氮法测定喷雾干燥后可溶性大米蛋白产品中的蛋白质量m以及原料蛋白中的蛋白质量m0。

[0020] 可溶性大米蛋白的蛋白回收率用下式表示：

[0021] 蛋白回收率（％）=（m/m0）×100

[0022] 式中：m——喷雾干燥后可溶性大米蛋白产品中的蛋白质量；

[0023] m0——原料蛋白中蛋白质量。

[0024] （2）溶解性

[0025] 根据本发明，溶解性应该理解为每单位质量的可溶性大米蛋白产品中，可溶解的蛋白质量占产品中蛋白质量的百分数。

[0026] 将可溶性大米蛋白样品用50mmol/L磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液（pH7.0）配成1％（W/V）的溶液，25℃下搅拌1h，3000r/min离心10min，再用凯氏定氮法分别测定上清液中的蛋白质量m1和可溶性大米蛋白产品中的蛋白质量m。

[0027] 可溶性大米蛋白溶解度用下式表示：

[0028] 蛋白质的溶解度（％）＝（m1/m）×100

[0029] 式中：m1——上清液中蛋白质量；

[0030] m——可溶性大米蛋白产品中的蛋白质量。

[0031] （3）乳化性

[0032] 根据本发明，乳化性应该理解为蛋白质能够形成乳状液的性质。

[0033] 取1％浓度的蛋白溶液30ml，加入10ml大豆色拉油，10000r/min搅拌1min；用注射器从底部取0.1ml乳状液，迅速与5ml0.1%（w/v）十二烷基硫酸钠（SDS）溶液混合均匀，在500nm波长下比色，记录吸光度A0。

[0034] 蛋白质的乳化能力用下式表示：

[0035] EA=A0

[0036] 式中：EA——乳化性；

[0037] A0——乳状液稀释后的吸光度。

[0038] （4）起泡性

[0039] 根据本发明，起泡性应该理解为帮助分散气相的形成的性质。

[0040] 将大米蛋白样品用50mmol/L磷酸二氢钾-氢氧化钠（pH7.0）缓冲液配成0.3%浓度溶液，取100ml倒入高速组织捣碎机中，10000r/min搅拌1min；转入250ml量筒，尽快记录泡沫体积V0。

[0041] 蛋白质的起泡性根据下式计算：

[0042] FC=V0

[0043] 式中：FC——起泡性；

[0044] V0——泡沫体积。

[0045] 本发明具有如下有益技术效果：

[0046] 本发明全程采用物理方法（分散和碱处理、冷冻—粉碎、酸中和、离心、喷雾干燥等）对大米蛋白进行改性，首先，分散和碱处理能适当降低大米蛋白的聚集程度，增加蛋白质分子与水分子的作用位点；碱性条件（pH10.5～12.5）下的冷冻-粉碎处理可改变大米蛋白的聚集程度以及蛋白构象，蛋白聚集程度降低，蛋白构象展开，使得蛋白的亲水基团暴露，达到一种溶解大米蛋白的效果。通过本发明各处理步骤协同作用可制备得到具有高可溶性的大米蛋白产品（蛋白溶解性≥98％，乳化性≥0.50，起泡性≥17.39），与原料大米蛋白相比，大米蛋白溶解度、乳化性和起泡性最高分别可提高79倍、132%和112%，大大提高了大米蛋白的利用率和附加值；特别的，在碱处理pH值为12.5时，蛋白回收率可达50.43%。本发明避免了化学改性或酶法改性过程中引入外源基因或改变蛋白质组成，改性效果显著，所制高品质、高可溶性大米蛋白可应用于食品、医药、化妆品和高端保健品行业，具有广泛的应用前景。

附图说明

[0047] 图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

[0048] 以下结合附图，并通过实施例对本发明进行具体说明。

[0049] 制备实施例

[0050] 实施例1

[0051] 本实施例方法步骤如下：

[0052] （1）分散和碱处理：将1000g原料大米蛋白分散于15L水中，搅拌混匀，用NaOH溶液将所得大米蛋白分散液pH值调节至10.5；

[0053] （2）冷冻：将步骤（1）所得料液于-10℃进行冷冻处理，直至料液完全冻结；

[0054] （3）粉碎：将步骤（2）所得固体冷冻料液用粉碎机粉碎，直至固体完全变成液体；

[0055] （4）酸中和：用HCl溶液将步骤（3）所得料液pH值调节至7.0；

[0056] （5）离心：将步骤（4）所得料液于1000g离心10min，收集上清液；

[0057] （6）重复：将步骤（5）所得沉淀物按步骤（1）～（5）重复处理2次；

[0058] （7）干燥：将步骤（5）和步骤（6）所得上清液合并后进行喷雾干燥，喷雾干燥过程中控制喷雾干燥器的进口温度为110℃，出口温度为80℃，得到高可溶性大米蛋白成品53.7g。

[0059] 实施例2

[0060] 本实施例方法步骤如下：

[0061] （1）分散和碱处理：将1000g原料大米蛋白分散于20L水中，搅拌混匀，用NaOH溶液将所得大米蛋白分散液pH值调节至11.5；

[0062] （2）冷冻：将步骤（1）所得料液于-15℃进行冷冻处理，直至料液完全冻结；

[0063] （3）粉碎：将步骤（2）所得固体冷冻料液用粉碎机粉碎，直至固体完全变成液体；

[0064] （4）酸中和：用HCl溶液将步骤（3）所得料液pH值调节至7.0；

[0065] （5）离心：将步骤（4）所得料液于1000g离心15min，收集上清液；

[0066] （6）重复：将步骤（5）所得沉淀物按步骤（1）～（5）重复处理2次；

[0067] （7）干燥：将步骤（5）和步骤（6）所得上清液合并后进行喷雾干燥，喷雾干燥过程中控制喷雾干燥器的进口温度为125℃，出口温度为90℃，得到高可溶性大米蛋白成品140.6g。

[0068] 实施例3

[0069] 本实施例方法步骤如下：

[0070] （1）分散和碱处理：将1000g原料大米蛋白分散于20L水中，搅拌混匀，用NaOH溶液将所得大米蛋白分散液pH值调节至11.5；

[0071] （2）冷冻：将步骤（1）所得料液于-15℃进行冷冻处理，直至料液完全冻结；

[0072] （3）粉碎：将步骤（2）所得固体冷冻料液用粉碎机粉碎，直至固体完全变成液体；

[0073] （4）酸中和：用HCl溶液将步骤（3）所得料液pH值调节至7.0；

[0074] （5）离心：将步骤（4）所得料液于1000g离心15min，收集上清液；

[0075] （6）重复：将步骤（5）所得沉淀物按步骤（1）～（5）重复处理2次；

[0076] （7）干燥：将步骤（5）和步骤（6）所得上清液合并后进行喷雾干燥，喷雾干燥过程中控制喷雾干燥器的进口温度为125℃，出口温度为90℃，得到高可溶性大米蛋白成品140.6g。

[0077] 实施例3

[0078] 本实施例方法步骤如下：

[0079] （1）分散和碱处理：将1000g原料大米蛋白分散于25L水中，搅拌混匀，用NaOH溶液将所得大米蛋白分散液pH值调节至12.5；

[0080] （2）冷冻：将步骤（1）所得料液于-20℃进行冷冻处理，直至料液完全冻结；

[0081] （3）粉碎：将步骤（2）所得固体冷冻料液用粉碎机粉碎，直至固体完全变成液体；

[0082] （4）酸中和：用HCl溶液将步骤（3）所得料液pH值调节至7.0；

[0083] （5）离心：将步骤（4）所得料液于1000g离心20min，收集上清液；

[0084] （6）重复：将步骤（5）所得沉淀物按步骤（1）～（5）重复处理2次；

[0085] （7）干燥：将步骤（5）和步骤（6）所得上清液合并后进行喷雾干燥，喷雾干燥过程中控制喷雾干燥器的进口温度为140℃，出口温度为100℃，得到高可溶性大米蛋白成品504.3g。

[0086] 大米蛋白成品性能测定

[0087] 按上述方法对实施例1～实施例3所制大米蛋白成品的溶解性、乳化性和乳化性进行测定和分析，结果如表1所示。

[0088] 表1高可溶性大米蛋白性能测定结果

[0089]

[0090] 由表1测试数据分析可得，按实施例1～实施例3所述物理改性法制备得到的大米蛋白产品具有高可溶性，蛋白溶解性≥98％，乳化性≥0.50，起泡性≥17.39，与原料大米蛋白相比，大米蛋白溶解度、乳化性和起泡性最高分别可提高79倍、132%和112%，特别的，按实施例3所述方法制备的大米蛋白产品其蛋白回收率达50.43%，为最优实施例。

[0091] 以上实施例和应用实施例所涉及原料和试剂均为市售产品，所使用工业设备均为本领域常规设备。

[0092] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。