一种具有高可溶性的大米蛋白的制备方法 【技术领域】
一种高可溶性大米蛋白的制备方法，属于植物蛋白资源深加工技术领域。
背景技术
大米蛋白是一种优质的植物蛋白资源，其必需氨基酸含量接近FAO/WHO建议模式，生物价在禾谷类粮食中居第一位，消化率高达85％。同时，作为一种低过敏性的蛋白资源特别适合作为婴幼儿和特殊人群营养食品的基料。但目前国内尚无规模化生产的大米蛋白产品，这是因为采用传统提取法制备的大米蛋白一直存在提取率小、纯度不高及在pH4～10范围内溶解性差等问题，现报道的大米蛋白的氮溶解指数NSI一般不到50％，而不溶性蛋白质在食品领域的应用非常有限，高溶解度是增稠、起泡、乳化和胶凝等其它功能性质的先决条件。因此，对大米蛋白进行改性以提高其溶解性从而拓宽其应用范围是目前国内外研究的热点之一。且目前，国内尚无规模化生产的大米蛋白产品。
【发明内容】
本发明的目的旨在提供一种具有高可溶性大米蛋白的制备方法，不但可适合大规模工业化生产，所得到的大米蛋白还具有较高的氮溶解指数，可进一步提升大米乃至碎米的综合利用率和附加值。
本发明的目的是通过下述方式实现的：
本发明的制备过程包括：以米为原料，经碱提酸沉分离出的大米蛋白在复合酶多位点定向改性后，与多糖接枝共聚，浓缩，喷雾干燥得到；所述的复合酶多位点定向改性是指将大米蛋白与水调浆制成悬浮液，调pH至8.0～9.0后，加入占大米蛋白悬浮液1％～2％w/w复合酶，45～50℃下酶解3～5h，灭酶后离心，收集上清液即酶法改性的大米蛋白液，所述的复合酶为碱性蛋白酶∶胰蛋白酶∶木瓜蛋白酶＝0.90～1.10∶0.60～0.80∶0.40～0.60；所述的多糖接枝共聚是指将大米蛋白液调pH至11～13，按大米蛋白与多糖质量配比1∶5～7加入多糖搅拌，调pH值至10～11，搅拌，90～100℃反应，得到大米蛋白与多糖接枝共聚液。
所述的碱提酸沉分离大米蛋白是指将米加水磨浆，调pH至11.5～12.5常温提取1.5～2.5h，离心取上清液，调pH至4.5～5，静置，离心，收集沉淀，沉淀清洗后离心，收集沉淀大米蛋白。
米加水磨浆过程中的料液比1∶5～8w/v。沉淀清洗时的固液比为1∶10～12。
所述浓缩为真空浓缩，所述的真空度为89～92Kpa，浓缩温度45～50℃，干物质含量35％～40％。
所述喷雾干燥过程中，进风温度180℃，出风温度80℃，干燥室压力-1.9～-3.3Kpa，水分3～5％。
所述的米包括碎米、米渣、米糟、早籼米等。
以上步骤中调pH过程中采用的碱为NaOH，酸为HCl。
本发明通过将碱提酸沉分离出的大米蛋白经复合酶多位点定向改性、与多糖接枝共聚、喷雾干燥等工序制备得到高溶解度的大米蛋白。本发明制备的大米蛋白氮溶解指数NSI≥85％，可广泛用作蛋白饮料、焙烤制品、肉糜制品和营养保健品的功能性配料。
本发明可以碎米为原料，将碱提酸沉分离出的大米蛋白经复合酶多位点定向改性、与多糖接枝共聚、喷雾干燥等工序制备得到氮溶解指数NSI≥85％的高可溶性大米蛋白，弥补了国内外高可溶性大米蛋白的产品空白。以高可溶性大米蛋白为基料可开发婴儿配方产品(高生物效价、低过敏性、高溶解性)、保健或功能性食品配料(高生物效价、低过敏、抗氧化、防腐)、普通食品配料(高溶解性、乳化性、起泡性)、化妆品(乳化性、保湿性、防晒、抗氧化、防腐)等，可为食品、保健品及化妆品领域提供新型的蛋白源，应用领域显著拓宽，从而进一步提升了碎米的综合利用率和附加值。
本发明的具体制备过程为：
以碎米为原料，将碱提酸沉法分离出的大米蛋白经复合酶多位点定向改性、与多糖接枝共聚、喷雾干燥等工序制备得到氮溶解指数NSI≥85％的大米蛋白。其工艺条件为：
(1)碱提酸沉法分离大米蛋白
碎米→磨浆【料液比1∶5～8(w/v)】→NaOH调pH至12.0→常温提取2h→
3000r/min离心15min→取上清液→HCl调pH至4.8→静置30min→4000r/min离心10min→收集沉淀→清洗(固液比1∶10～12)→4000r/min离心10min→收集沉淀→分离大米蛋白
(2)分离大米蛋白复合酶多位点定向改性
分离大米蛋白→按蛋白∶水＝1∶8～10(w/v)调浆→大米蛋白悬浮液→NaOH调pH至8.0～9.0→加入1％～2％(w/w)(碱性蛋白酶∶胰蛋白酶∶木瓜蛋白酶＝0.90～1.10∶0.60～0.80∶0.40～0.60)→45～50℃酶解3～5h→85℃/10min灭酶→3000r/min离心15min→收集上清液→酶法改性的大米蛋白液
(3)酶法改性的大米蛋白与多糖的接枝共聚
酶法改性的大米蛋白液→NaOH调pH至12.0→搅拌30min→按大米蛋白与多糖质量配比为1∶5～7加入多糖→搅拌30min→调pH值至10～11→搅拌10min→100℃反应30min→冷却至45～50℃→蛋白与多糖接枝共聚液；
(4)真空浓缩
蛋白与多糖接枝共聚液冷却至浓缩温度即45～50℃，在真空度89～92Kpa下真空浓缩，浓缩终点的干物质含量35％～40％；
(5)喷雾干燥
喷雾干燥(进风温度180℃，出风温度80℃，干燥室压力-1.9～-3.3Kpa，水分3～5％)→高可溶性大米蛋白
由本发明制备得到的大米蛋白的氮溶解指数NSI的测定
采用以下国际通用方法：准确称取一定量的大米蛋白，配成20mg/mL的溶液，用0.1～2.0mol/L的HCl或NaOH调pH至预定值，搅拌浸提30min，3000r/min离心10min，上清液定容至50mL，取5mL用半微量凯氏定氮法测定上清液中总氮含量；同样用半微量凯氏定氮法测定大米蛋白的总氮。
大米蛋白氮溶解指数NSI(％)＝水溶性氮/总氮×100
本发明的有益效果：传统提取法制备的大米蛋白因存在提取率小、纯度不高及在pH4～10范围内溶解性差等问题，因而目前国内外尚无高可溶性大米蛋白面市。但高溶解度是增稠、起泡、乳化和胶凝等其它功能性质的先决条件，本发明以碎米为原料，将碱提酸沉法分离出的大米蛋白经复合酶多位点定向改性、与多糖接枝共聚、喷雾干燥等工序制备得到氮溶解指数NSI＝85％的高可溶性大米蛋白，可以此为基料开发婴儿配方产品、保健或功能性食品、普通食品、化妆品等，从而为食品、保健品及化妆品领域提供了新型地植物蛋白源，并进一步提升了碎米的综合利用率和附加值。
本发明工艺操作条件稳定，适合大规模工业化生产，能使碎米、米渣、米糟等大米生产的低值副产品资源得到合理的开发利用。
【具体实施方式】
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
(1)碱提酸沉法分离大米蛋白
碎米→磨浆【料液比1∶6(w/v)】→NaOH调pH至12.0→常温提取2h→
3000r/min离心15min→取上清液→HCl调pH至4.8→静置30min→4000r/min离心10min→收集沉淀→清洗(固液比1∶10)→4000r/min离心10min→收集沉淀→分离大米蛋白
(2)分离大米蛋白复合酶多位点定向改性
分离大米蛋白→按蛋白∶水＝1∶9(w/v)调浆→大米蛋白悬浮液→NaOH调pH至8.5→加入1.5％(w/w)复合酶(碱性蛋白酶∶胰蛋白酶∶木瓜蛋白酶＝1.00∶0.75∶0.50)→50℃酶解4h→85℃/10min灭酶→3000r/min离心15min→收集上清液→酶法改性的大米蛋白液
(3)酶法改性的大米蛋白与多糖的接枝共聚
酶法改性的大米蛋白液→NaOH调pH至12.0→搅拌30min→按大米蛋白与多糖质量配比1∶5加入多糖→搅拌30min→调pH值至10.5→搅拌10min→100℃反应30min→冷却至45～50℃→蛋白与多糖接枝共聚液
(4)喷雾干燥
蛋白与多糖接枝共聚液→真空浓缩(真空度89～92Kpa，温度45℃，干物质含量38％)→喷雾干燥(进风温度180℃，出风温度80℃，干燥室压力-1.9～-3.3Kpa，水分4％)→可溶性大米蛋白NSI 88.5％
实施例2
(1)碱提酸沉法分离大米蛋白
碎米→磨浆【料液比1∶5(w/v)】→NaOH调pH至12.0→常温提取2h→
3000r/min离心15min→取上清液→HCl调pH至4.8→静置30min→4000r/min离心10min→收集沉淀→清洗(固液比1∶10)→4000r/min离心10min→收集沉淀→分离大米蛋白
(2)分离大米蛋白复合酶多位点定向改性
分离大米蛋白→按蛋白∶水＝1∶10(w/v)调浆→大米蛋白悬浮液→NaOH调pH至8.5→加入2.0％(w/w)复合酶(碱性蛋白酶∶胰蛋白酶∶木瓜蛋白酶＝1.10∶0.70∶0.45)→50℃酶解4.5h→85℃/10min灭酶→3000r/min离心15min→收集上清液→酶法改性的大米蛋白液(3)酶法改性的大米蛋白与多糖的接枝共聚
酶法改性的大米蛋白液→NaOH调pH至12.0→搅拌30min→按大米蛋白与多糖质量配比1∶6加入多糖→搅拌30min→调pH值至11.0→搅拌10min→100℃反应30min→冷却至45～50℃→蛋白与多糖接枝共聚液
(4)喷雾干燥
蛋白与多糖接枝共聚液→真空浓缩(真空度89～92Kpa，温度48℃，干物质含量40％)→喷雾干燥(进风温度180℃，出风温度80℃，干燥室压力-1.9～-3.3Kpa，水分3.5％)→可溶性大米蛋白NSI 89.5％。