專利名稱:一種用酶法水解分離制備大米淀粉和大米肽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用酶法水解分離制備大米淀粉和大米肽的方法，本發(fā)明涉及應(yīng)用蛋白酶水解大米蛋白來分離大米淀粉與大米蛋白(肽)的技術(shù)，屬食品工藝學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為食品三大營養(yǎng)成分之一，淀粉除主要作為能量源隨食物一同被食用外，工業(yè)化分離得到的高純度淀粉及其衍生物還因其優(yōu)異的功能性質(zhì)而被廣泛地應(yīng)用于食品、紡織、造紙、醫(yī)藥、能源等各個(gè)領(lǐng)域。目前，加工淀粉的主要原料為玉米、小麥和土豆，大米淀粉的產(chǎn)量極其微小，但這并不能掩蓋其在食品領(lǐng)域中的重要性。相對(duì)于玉米、小麥和馬鈴薯等其它淀粉，大米淀粉具有顆粒小、顏色白、不含風(fēng)味物質(zhì)、易消化等特異的功能性質(zhì)。這使其成為淀粉家族中的頗為醒目的一員。但由于大米淀粉的價(jià)格比較昂貴，使其生產(chǎn)利用受到了一定的限制。隨著生活水平的提高，人們對(duì)高品質(zhì)食品的追求將不斷上升，高價(jià)格并不能阻斷人們對(duì)高品質(zhì)食品的購買欲望，目前大米淀粉在整個(gè)淀粉市場(chǎng)上的銷量逐年上升，大米淀粉的生產(chǎn)也受到科學(xué)家和制造商的關(guān)注。
淀粉分離的方法因原料不同而異，玉米及小麥淀粉加工中的關(guān)鍵步驟為面筋蛋白的分離，木薯淀粉加工則主要采用篩分的方法。隨著科學(xué)技術(shù)和制造業(yè)的進(jìn)步，這些關(guān)鍵步驟的生產(chǎn)工藝日新月異，面筋蛋白的分離方法已由最初的搖床分離發(fā)展到旋風(fēng)分離。然而由于大米的主要成分是淀粉和蛋白質(zhì)，分別占74.2％～77.6％、6.7％～8.3％，與玉米和小麥淀粉相比，大米中的淀粉和蛋白質(zhì)結(jié)合非常緊密，另外，小的顆粒使得大米淀粉很難沉于水中，這也增加了分離和純化的困難，所以大米淀粉的分離方法在過去的60年里沒有出現(xiàn)創(chuàng)新性的進(jìn)步，直至今日，大米淀粉的工業(yè)化生產(chǎn)仍采用堿水解蛋白質(zhì)結(jié)合離心分離的工藝。這種方法雖能有效的分離出高純度的大米淀粉和蛋白質(zhì)，但是在用堿液處理過程中蛋白分子的無序降解以及由酸中和引入的大量鹽分一方面導(dǎo)致分離的蛋白產(chǎn)品無法食用，另一方面也增加了廢水處理及排放的成本。此外，強(qiáng)堿性條件下部分淀粉分子的水解導(dǎo)致大米淀粉顆粒的性質(zhì)改變，使得大米淀粉原有的品質(zhì)優(yōu)勢(shì)也大打折扣。
酶法水解分離是利用蛋白酶對(duì)大米蛋白質(zhì)的降解和修飾作用，使其變成可溶性的肽而被抽提出來，實(shí)現(xiàn)淀粉與蛋白的分離。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是制備的大米淀粉可保持天然淀粉的原有品質(zhì)；水解生成的大米蛋白質(zhì)的溶解性、乳化性、起泡性能得到明顯的改善，因此可以廣泛應(yīng)用于食品及保健品等行業(yè)，蛋白酶解物中含有的多肽保持了原有的生物活性，可作為生物活性肽研究的原料。但是，目前酶法水解制備大米淀粉的工藝條件并不成熟，存在著反應(yīng)時(shí)間長、成本高、分離得到的大米淀粉的純度不高等問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種酶法分離制備大米淀粉和大米肽的方法，是對(duì)現(xiàn)有的酶法分離提取大米淀粉技術(shù)的改善和發(fā)展，在保持酶法提取大米淀粉技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的前提下，降低了所用蛋白酶的成本。
本發(fā)明的技術(shù)方案以大米為原料，經(jīng)過清洗、浸泡、打漿、保溫、調(diào)pH至酸性加纖維素酶水解、調(diào)pH至8.0～12.0加蛋白酶水解、離心分離、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、離心沉淀物和蒸發(fā)濃縮物分別干燥后制得大米淀粉和大米肽。具體工藝為1.浸泡以大米為原料，清洗后加入大米原料重量5倍體積的水在室溫下浸泡18小時(shí)；2.打漿選用組織搗碎機(jī)高速打漿，每次打漿持續(xù)時(shí)間為1分鐘，共4次。
3.加纖維素酶水解反應(yīng)溫度為40℃～60℃，將起始pH調(diào)至酸性，加酶量為大米原料重量的1％～4％，反應(yīng)1～2小時(shí)。
4.加蛋白酶水解然后將反應(yīng)體系的pH調(diào)至8.0～10.0，加入大米原料重量0.3％～1.0％的Protease N中性蛋白酶，在40℃～60℃反應(yīng)2～8小時(shí)；或?qū)⒎磻?yīng)體系的pH調(diào)至9.0～12.0，加入大米原料重量1.0％～3.0％的Alcalase堿性蛋白酶，在40℃～60℃反應(yīng)2～8小時(shí)。
5.離心分離8000轉(zhuǎn)/分鐘，離心10分鐘，得到沉淀物和上清液；沉淀物進(jìn)行3～4次離心水洗，至水洗液的pH值中性。
6.旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)離心后上清液，溫度控制在50℃左右進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得蒸發(fā)濃縮物。
7.干燥水洗后的沉淀物和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后的濃縮物分別干燥后得大米淀粉和大米肽。
本發(fā)明使用的蛋白酶，是從眾多的蛋白酶中逐一篩選出來的。篩選在各類蛋白酶的最適作用條件下進(jìn)行。所選的蛋白酶包括Alcalase堿性蛋白酶、ProteaseN、AS1.398、Neutrase中性蛋白酶、Protamex、Flavourzyme、真菌蛋白酶和GC710谷物蛋白酶。從中篩選出Alcalase堿性蛋白酶或Protease N中性蛋白酶，用它們水解所得大米淀粉中的蛋白含量分別為0.8％、1.1％。再用這兩種蛋白酶結(jié)合纖維素酶進(jìn)行自然水解，最終得到的大米淀粉中的蛋白含量為0.5％左右。
本發(fā)明的有益效果可實(shí)現(xiàn)大米淀粉與蛋白質(zhì)的同時(shí)回收利用。蛋白酶對(duì)大米蛋白質(zhì)具有降解和修飾作用，可以使大米蛋白質(zhì)變成可溶性的肽而被抽提出來，實(shí)現(xiàn)大米淀粉與蛋白的分離。纖維素酶能將大米分子中的另一主要成分纖維素水解，這樣更有利于大米蛋白的溶出，而且纖維素酶的來源廣泛，價(jià)格低廉，因此將纖維素酶和蛋白酶結(jié)合使用。纖維素酶作用的最適pH值為酸性。
制備的大米淀粉可保持天然淀粉的原有品質(zhì)；蛋白酶解物中含有的大米肽保持了原有的生物活性，可作為生物活性肽研究的原料，大米肽具有抗氧化作用和降膽固醇作用；較高pH下的自然水解不會(huì)引入很多鹽分，無須進(jìn)行脫鹽。本發(fā)明通過對(duì)所用的蛋白酶品種的選擇和工藝參數(shù)的優(yōu)化，在保證大米淀粉高純度的前提下，縮短了反應(yīng)的時(shí)間，降低了所用蛋白酶的成本。
具體實(shí)施方式實(shí)施例150g大米，清洗后加入250ml水，在室溫下浸泡18個(gè)小時(shí)，用高速組織搗碎機(jī)打漿，每次1min，共4次，漿料保溫在45℃，將pH調(diào)至5，加入纖維素酶0.5g反應(yīng)2小時(shí)，2小時(shí)后將反應(yīng)體系的pH調(diào)至9，加入Protease N中性蛋白酶0.5g再反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后離心分離，沉淀物多次水洗后，干燥得大米淀粉35g～38g。離心分離的上清液部分在50℃左右進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、蒸發(fā)后的濃縮物干燥得大米活性肽2.5～2.8g。
實(shí)施例2蛋白酶水解時(shí)加入的蛋白酶為Alcalase堿性蛋白酶，pH調(diào)至9.5，加酶量0.5g，其余步驟同實(shí)施例1。分別制得大米淀粉和大米活性肽。
實(shí)施例350g大米，清洗后加入250ml水，在室溫下浸泡18個(gè)小時(shí)，用高速組織搗碎機(jī)打漿，每次1min，共4次，漿料保溫在40～60℃，將pH調(diào)至5，加入纖維素酶0.5g～2g反應(yīng)1～2小時(shí)，1～2小時(shí)后將反應(yīng)體系的pH調(diào)至8.0～10.0，加入ProteaseN中性蛋白酶0.15g～0.5g再反應(yīng)2～8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后離心分離，沉淀物多次水洗后，干燥得大米淀粉。離心分離的上清液部分在50℃左右進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、蒸發(fā)后的濃縮物干燥得大米活性肽。
實(shí)施例4蛋白酶水解時(shí)加入的蛋白酶為Alcalase堿性蛋白酶，pH調(diào)至9.0～12.0，加酶量0.5g～1.5g，其余步驟同實(shí)施例3。分別制得大米淀粉和大米活性肽。
實(shí)施例1和實(shí)施例2制備的大米淀粉的性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。包括大米淀粉中的蛋白含量、大米淀粉中的淀粉含量、大米淀粉的糊化性質(zhì)、大米淀粉顆粒的粒徑大小、大米淀粉顆粒的破損率；表1列出了實(shí)施例1和實(shí)施例2條件下制備的大米淀粉的性質(zhì)與原淀粉性質(zhì)的比較。
經(jīng)酶法分離以后淀粉的粒徑明顯減小，這是因?yàn)榈鞍酌负屠w維素酶能將大米分子中絕大部分的蛋白質(zhì)和纖維素水解，去除了大分子對(duì)淀粉粒徑的影響。本發(fā)明研究過程采用AR-1000流變儀測(cè)定了經(jīng)酶法分離制備的大米淀粉的糊化過程曲線，得出了淀粉糊化的起始溫度和峰溫。酶法分離的大米淀粉的糊化起始溫度和峰溫與原淀粉接近，protease N中性蛋白酶水解得到的大米淀粉的峰溫粘度和終粘度與原大米淀粉基本一致；酶法水解僅對(duì)淀粉顆粒有輕微的損壞，測(cè)得其破損率為1.85％。
表1酶法水解的大米淀粉與原淀粉性質(zhì)的比較
d(0.1)淀粉顆粒從小到大分布后，體積達(dá)到10％時(shí)最大的顆粒直徑。
d(0.5)淀粉顆粒從小到大分布后，體積達(dá)到50％時(shí)最大的顆粒直徑。
d(0.9)淀粉顆粒從小到大分布后，體積達(dá)到90％時(shí)最大的顆粒直徑。
To、Tp分別為淀粉糊化的起始溫度和峰值溫度。
Vp、Vf分別淀粉糊化的峰溫粘度和最終粘度。
權(quán)利要求
1.一種用酶法水解分離制備大米淀粉和大米肽的方法，其特征是以大米為原料，經(jīng)過清洗、浸泡、打漿、保溫、調(diào)pH至酸性加纖維素酶水解、調(diào)pH至8.0～12.0加蛋白酶水解、離心分離、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、離心沉淀物和蒸發(fā)濃縮物分別干燥后制得大米淀粉和大米肽；工藝為(1)浸泡以大米為原料，清洗后加入大米原料重量5倍體積的水在室溫下浸泡18小時(shí)；(2)打漿用組織搗碎機(jī)高速打漿，每次打漿持續(xù)時(shí)間為1分鐘，共4次；(3)加纖維素酶水解反應(yīng)溫度為40℃～60℃，將起始pH調(diào)至酸性，加酶量為大米原料重量的1％～4％，反應(yīng)1～2小時(shí)；(4)加蛋白酶水解然后將反應(yīng)體系的pH調(diào)至8.0～10.0，加入大米原料重量0.3％～1.0％的Protease N中性蛋白酶，在40℃～60℃反應(yīng)2～8小時(shí)；或?qū)⒎磻?yīng)體系的pH調(diào)至9.0～12.0，加入大米原料重量1.0％～3.0％的Alcalase堿性蛋白酶，在40℃～60℃反應(yīng)2～8小時(shí)；(5)離心分離8000轉(zhuǎn)/分鐘，離心10分鐘，得到沉淀物和上清液；沉淀物進(jìn)行3～4次離心水洗，至水洗液的pH值中性；(6)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)離心后上清液，溫度控制在50℃進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得蒸發(fā)濃縮物；(7)干燥水洗后的沉淀物和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后的濃縮物分別干燥后得大米淀粉和大米肽。
專利摘要
一種用酶法水解分離制備大米淀粉和大米肽的方法，屬于食品工藝學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明以大米為原料，經(jīng)過清洗、浸泡、打漿、40℃～60℃保溫、調(diào)pH至酸性加入纖維素酶反應(yīng)1～2小時(shí)、然后將pH調(diào)至8.0～12.0加入蛋白酶進(jìn)行酶法水解反應(yīng)、離心分離、上清液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、離心后經(jīng)水洗的沉淀物和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后的濃縮物分別干燥，干燥后分別得到大米淀粉和大米肽。制備的大米淀粉可保持天然淀粉的原有品質(zhì)；大米肽保持了原有的生物活性，是一種生物活性肽的原料；較高pH下的自然水解不會(huì)引入很多鹽分，無須進(jìn)行脫鹽。本發(fā)明通過對(duì)所用的蛋白酶品種的選擇和工藝參數(shù)的優(yōu)化，在保證大米淀粉高純度的前提下，縮短了反應(yīng)的時(shí)間，降低了所用蛋白酶的成本。
文檔編號(hào)C12P21/02GK1995368SQ200610166429
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月15日
發(fā)明者鐘芳, 麻建國, 申雪然, 李玥, 王戈莎 申請(qǐng)人:江南大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan