一種高可溶性大米蛋白的物理改性制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種高可溶性大米蛋白的物理改性制備方法。該方法將原料大米蛋白分散于水中，經(jīng)堿液處理，冷凍，粉碎，酸中和后，離心取上清液，噴霧干燥，即得高可溶性大米蛋白成品。用本發(fā)明方法可制備得到具有高可溶性的大米蛋白產(chǎn)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，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種高可溶性大米蛋白的物理改性制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于大米蛋白精加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高可溶性大米蛋白的物理改性制備方法及該方法制備得到的可溶性大米蛋白。
【背景技術(shù)】
[0002]大米是我國(guó)主糧。大米蛋白的蛋白效率值(PER)介于2.0和2.5之間，可消化性在90%以上，同時(shí)，大米蛋白的低免疫原性、抗腫瘤、抗高血壓、抗血管粥樣硬化以及抗膽固醇等特性已被證實(shí)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。但大米蛋白溶解性差一直是其未廣泛商業(yè)應(yīng)用的主要原因。溶解性是衡量品蛋白質(zhì)加工和應(yīng)用性能的重要指標(biāo)，決定著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學(xué)法和酶法:化學(xué)方法是通過(guò)改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、靜電荷和疏水基，從而改善其溶解性質(zhì)，但化學(xué)修飾引入的外源基團(tuán)改變了大米蛋白的原有組成，造成蛋白營(yíng)養(yǎng)損失；酶法是利用蛋白酶在一定條件下對(duì)蛋白分子進(jìn)行催化水解，使蛋白質(zhì)大分子降解成不同鏈長(zhǎng)的小分子，蛋白質(zhì)經(jīng)酶水解以后，除了其功能性質(zhì)明顯改變以外，酶解生成的肽類更容易被人體吸收消化，但水解程度不易控制，且成本相對(duì)較高，如果水解程度較小，性能改善不明顯，如果水解程度較大，產(chǎn)生的肽類使產(chǎn)品帶有苦澀味。物理方法也被用于蛋白質(zhì)的增溶改性，比如超聲、超高壓、噴射蒸煮法、微射流法等處理方法，但是這些方法對(duì)于大米蛋白溶解度的改善效果相當(dāng)有限，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有大米蛋白溶解性改善方法存在的上述缺陷，本 申請(qǐng)人:經(jīng)過(guò)研究改進(jìn)，提供一種高可溶性大米蛋白的物理改性制備方法，用該法制備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]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種高可溶性大米蛋白的物理改性制備方法，將原料大米蛋白分散于水中，經(jīng)堿液處理，冷凍，粉碎，酸中和，離心取上清液，噴霧干燥，即得高可溶性大米蛋白成品。
[0007]優(yōu)選地，本發(fā)明方法包括以下步驟:
[0008](I)分散和堿處理:將大米蛋白分散于水中，料液比1:15~25，攪拌混勻，用NaOH溶液將上述大米蛋白分散液PH值調(diào)節(jié)至10.5~12.5，優(yōu)選為pH12.5 ；
[0009](2)冷凍:將步驟(1)所得料液于-20~-10°C進(jìn)行冷凍，直至料液完全凍結(jié)；
[0010](3)粉碎:將步驟(2)所得固體冷凍料液用粉碎機(jī)粉碎，直至該固體完全變成液體；
[0011](4)酸中和:用HCl溶液將步驟(3)所得料液pH值調(diào)節(jié)`至7.0~7.5 ;
[0012](5)離心:將步驟(4)所得料液于1000g離心10~20min,收集上清液；
[0013](6)重復(fù):將(5)所得沉淀物按步驟(1)~(5)重復(fù)處理2~3次；
[0014](7)干燥:將步驟(5)和步驟(6)所得上清液合并后進(jìn)行噴霧干燥，即得高可溶性大米蛋白成品。具體地，步驟(7)所述噴霧干燥控制噴霧干燥器進(jìn)口溫度110?140°C，出口溫度80?100°C。
[0015]按本發(fā)明方法制備得到的高可溶性大米蛋白具有廣泛的應(yīng)用前景，可運(yùn)用于食品、醫(yī)藥、化妝品和高端保健品行業(yè)。
[0016]對(duì)于采用本發(fā)明方法制備得到的大米蛋白，采用凱氏定氮法方法測(cè)定蛋白回收率和溶解性，采用濁度方法測(cè)定乳化性，采用膨脹率方法測(cè)定起泡性，具體測(cè)定方法如下:
[0017](I)產(chǎn)品蛋白回收率
[0018]根據(jù)本發(fā)明，蛋白回收率應(yīng)該理解為可溶性大米蛋白產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)量占原料大米蛋白中蛋白質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。
[0019]用凱氏定氮法測(cè)定噴霧干燥后可溶性大米蛋白產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)量m以及原料蛋白中的蛋白質(zhì)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/m。)XlOO
[0022]式中:m——噴霧干燥后可溶性大米蛋白產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)量；
[0023]m0——原料蛋白中蛋白質(zhì)量。
[0024](2)溶解性
[0025]根據(jù)本發(fā)明，溶解性應(yīng)該理解為每單位質(zhì)量的可溶性大米蛋白產(chǎn)品中，可溶解的蛋白質(zhì)量占產(chǎn)品中蛋白質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。
[0026]將可溶性大米蛋白樣品用50mmol/L磷酸二氫鉀-氫氧化鈉緩沖液(pH7.0)配成1% (W/ν)的溶液，25°C下攪拌lh，3000r/min離心lOmin，再用凱氏定氮法分別測(cè)定上清液中的蛋白質(zhì)量ml和可溶性大米蛋白產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)量m。
[0027]可溶性大米蛋白溶解度用下式表示:
[0028]蛋白質(zhì)的溶解度(％) =(IVm) XlOO
[0029]式中:mi——上清液中蛋白質(zhì)量；
[0030]m——可溶性大米蛋白產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)量。
[0031](3)乳化性
[0032]根據(jù)本發(fā)明，乳化性應(yīng)該理解為蛋白質(zhì)能夠形成乳狀液的性質(zhì)。
[0033]取I %濃度的蛋白溶液30ml,加入IOml大豆色拉油，10000r/min攪拌Imin ;用注射器從底部取0.1ml乳狀液，迅速與5ml0.1% (w/v)十二烷基硫酸鈉(SDS)溶液混合均勻，在500nm波長(zhǎng)下比色,記錄吸光度AO。
[0034]蛋白質(zhì)的乳化能力用下式表示:
[0035]EA=A0
[0036]式中:EA——乳化性；
[0037]A0——乳狀液稀釋后的吸光度。
[0038](4)起泡性
[0039]根據(jù)本發(fā)明，起泡性應(yīng)該理解為幫助分散氣相的形成的性質(zhì)。
[0040]將大米蛋白樣品用50mmol/L磷酸二氫鉀-氫氧化鈉(pH7.0)緩沖液配成0.3%濃度溶液，取IOOml倒入高速組織搗碎機(jī)中，10000r/min攪拌Imin ;轉(zhuǎn)入250ml量筒，盡快記錄泡沫體積％。[0041]蛋白質(zhì)的起泡性根據(jù)下式計(jì)算:
[0042]FC=V0
[0043]式中:FC——起泡性；
[0044]V0——泡沫體積。
[0045]本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果:
[0046]本發(fā)明全程采用物理方法(分散和堿處理、冷凍一粉碎、酸中和、離心、噴霧干燥等)對(duì)大米蛋白進(jìn)行改性，首先，分散和堿處理能適當(dāng)降低大米蛋白的聚集程度，增加蛋白質(zhì)分子與水分子的作用位點(diǎn)；堿性條件(PH10.5?12.5)下的冷凍-粉碎處理可改變大米蛋白的聚集程度以及蛋白構(gòu)象，蛋白聚集程度降低，蛋白構(gòu)象展開(kāi)，使得蛋白的親水基團(tuán)暴露，達(dá)到一種溶解大米蛋白的效果。通過(guò)本發(fā)明各處理步驟協(xié)同作用可制備得到具有高可溶性的大米蛋白產(chǎn)品(蛋白溶解性> 98%，乳化性> 0.50，起泡性> 17.39)，與原料大米蛋白相比，大米蛋白溶解度、乳化性和起泡性最高分別可提高79倍、132%和112%，大大提高了大米蛋白的利用率和附加值；特別的，在堿處理PH值為12.5時(shí)，蛋白回收率可達(dá)50.43%。本發(fā)明避免了化學(xué)改性或酶法改性過(guò)程中引入外源基因或改變蛋白質(zhì)組成，改性效果顯著，所制高品質(zhì)、高可溶性大米蛋白可應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品和高端保健品行業(yè)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0047]圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]以下結(jié)合附圖，并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0049]制備實(shí)施例
[0050]實(shí)施例1
[0051]本實(shí)施例方法步驟如下:
[0052](I)分散和堿處理:將IOOOg原料大米蛋白分散于15L水中，攪拌混勻，用NaOH溶液將所得大米蛋白分散液PH值調(diào)節(jié)至10.5 ；
[0053](2)冷凍:將步驟(I)所得料液于-10°C進(jìn)行冷凍處理，直至料液完全凍結(jié)；
[0054](3)粉碎:將步驟(2)所得固體冷凍料液用粉碎機(jī)粉碎，直至固體完全變成液體；
[0055](4)酸中和:用HCl溶液將步驟(3)所得料液pH值調(diào)節(jié)至7.0 ；
[0056](5)離心:將步驟(4)所得料液于IOOOg離心IOmin,收集上清液；
[0057](6)重復(fù):將步驟(5)所得沉淀物按步驟(I)?(5)重復(fù)處理2次；
[0058](7)干燥:將步驟(5)和步驟(6)所得上清液合并后進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥過(guò)程中控制噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為110°c，出口溫度為80°C，得到高可溶性大米蛋白成品53.7g。
[0059]實(shí)施例2
[0060]本實(shí)施例方法步驟如下:
[0061](I)分散和堿處理:將IOOOg原料大米蛋白分散于20L水中，攪拌混勻，用NaOH溶液將所得大米蛋白分散液PH值調(diào)節(jié)至11.5 ；[0062](2)冷凍:將步驟(I)所得料液于_15°C進(jìn)行冷凍處理，直至料液完全凍結(jié)；
[0063](3)粉碎:將步驟(2)所得固體冷凍料液用粉碎機(jī)粉碎，直至固體完全變成液體；
[0064](4)酸中和:用HCl溶液將步驟(3)所得料液pH值調(diào)節(jié)至7.0 ；
[0065](5)離心:將步驟(4)所得料液于IOOOg離心15min,收集上清液；
[0066](6)重復(fù):將步驟(5)所得沉淀物按步驟(I)?(5)重復(fù)處理2次；
[0067](7)干燥:將步驟(5)和步驟(6)所得上清液合并后進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥過(guò)程中控制噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為125°C，出口溫度為90°C，得到高可溶性大米蛋白成品140.6g0
[0068]實(shí)施例3
[0069]本實(shí)施例方法步驟如下:
[0070](I)分散和堿處理:將IOOOg原料大米蛋白分散于20L水中，攪拌混勻，用NaOH溶液將所得大米蛋白分散液PH值調(diào)節(jié)至11.5 ；
[0071](2)冷凍:將步驟(I)所得料液于_15°C進(jìn)行冷凍處理，直至料液完全凍結(jié)；
[0072](3)粉碎:將步驟(2)所得固體冷凍料液用粉碎機(jī)粉碎，直至固體完全變成液體；
[0073](4)酸中和:用HCl溶液將步驟(3)所得料液pH值調(diào)節(jié)至7.0 ；
[0074](5)離心:將步驟(4)所得料液于IOOOg離心15min,收集上清液；
[0075](6)重復(fù):將步驟(5)所得沉淀物按步驟(I)?(5)重復(fù)處理2次；
[0076](7)干燥:將步驟(5)和步驟(6)所得上清液合并后進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥過(guò)程中控制噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為125°C，出口溫度為90°C，得到高可溶性大米蛋白成品140.6g0
[0077]實(shí)施例3
[0078]本實(shí)施例方法步驟如下:
[0079](I)分散和堿處理:將IOOOg原料大米蛋白分散于25L水中，攪拌混勻，用NaOH溶液將所得大米蛋白分散液PH值調(diào)節(jié)至12.5 ；
[0080](2)冷凍:將步驟(I)所得料液于-20°C進(jìn)行冷凍處理，直至料液完全凍結(jié)；
[0081](3)粉碎:將步驟(2)所得固體冷凍料液用粉碎機(jī)粉碎，直至固體完全變成液體；
[0082](4)酸中和:用HCl溶液將步驟(3)所得料液pH值調(diào)節(jié)至7.0 ；
[0083](5)離心:將步驟(4)所得料液于IOOOg離心20min,收集上清液；
[0084](6)重復(fù):將步驟(5)所得沉淀物按步驟(I)?(5)重復(fù)處理2次；
[0085](7)干燥:將步驟(5)和步驟(6)所得上清液合并后進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥過(guò)程中控制噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為140°C，出口溫度為100°C，得到高可溶性大米蛋白成品504.3g。
[0086]大米蛋白成品性能測(cè)定
[0087]按上述方法對(duì)實(shí)施例1?實(shí)施例3所制大米蛋白成品的溶解性、乳化性和乳化性進(jìn)行測(cè)定和分析，結(jié)果如表I所示。
[0088]表I高可溶性大米蛋白性能測(cè)定結(jié)果
[0089]
【權(quán)利要求】
1.一種高可溶性大米蛋白的物理改性制備方法，其特征在于:將原料大米蛋白分散于水中，經(jīng)堿液處理，冷凍，粉碎，酸中和后，離心取上清液，噴霧干燥，即得高可溶性大米蛋白成品。
2.如權(quán)利要求1所述高可溶性大米蛋白的物理改性制備方法，其特征在于具體包括以下步驟: (1)分散和堿處理:將大米蛋白分散于水中，料液比1:15?25，攪拌混勻，用NaOH溶液將上述大米蛋白分散液pH值調(diào)節(jié)至10.5?12.5 ; (2)冷凍:將步驟(I)所得料液于-20?-10°C進(jìn)行冷凍，直至料液完全凍結(jié)； (3)粉碎:將步驟(2)所得固體冷凍料液用粉碎機(jī)粉碎，直至該固體完全變成液體； (4)酸中和:用HCl溶液將步驟(3)所得料液pH值調(diào)節(jié)至7.0?7.5 ; (5)離心:將步驟(4)所得料液于IOOOg離心10?20min,收集上清液； (6)重復(fù):將(5)所得沉淀物按步驟(I)?(5)重復(fù)處理2?3次； (7)干燥:將步驟(5)和步驟(6)所得上清液合并后進(jìn)行噴霧干燥，即得高可溶性大米蛋白成品。
3.如權(quán)利要求2所述高可溶性大米蛋白的物理改性制備方法，其特征在于:步驟(I)所述堿處理中，將所述大米蛋白分散液pH值調(diào)節(jié)至12.5。
4.如權(quán)利要求2所述高可溶性大米蛋白的物理改性制備方法，其特征在于:步驟(7)所述噴霧干燥控制噴霧干燥器進(jìn)口溫度110?140°C，出口溫度80?100°C。
【文檔編號(hào)】A23J3/14GK103859141SQ201410109957
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】陳正行, 王濤, 王韌, 王莉 申請(qǐng)人:江南大學(xué)