米糠蛋白質(zhì)的開發(fā)與利用

唐 玲

(1.暨南大學(xué) 食品科學(xué)與工程系，廣東 廣州510632；2.汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 汕尾516600)

0 引言

據(jù)統(tǒng)計資料表明，我國1997 年稻谷產(chǎn)量20073·73 萬噸，約占全國糧食總產(chǎn)量的42%， 但在加工過程中有近1000 萬噸的米糠未被食品工業(yè)充分利用。從營養(yǎng)角度看，米糠的營養(yǎng)價值較高，它集中了稻谷64%的營養(yǎng)成分[1]，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂類、維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維，其中蛋白質(zhì)的含量占12-15%大米中為7%)（Saunders,1990），相當(dāng)于禽蛋中的蛋白質(zhì)含量，同時，其必需氨基酸組成接近于人體需要量模式，尤其是賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸含量高于大米及其它谷物的含量)(Juliano,1985),這補償了谷物蛋白中賴氨酸不足的缺陷，大大提高了米糠蛋白的營養(yǎng)價值，使其成為可與動物蛋白比擬的優(yōu)質(zhì)蛋白)蛋白質(zhì)功效比值為2·0-2·5，牛乳蛋白為2·5[2]。除此之外，米糠蛋白的消化率＞90%，過敏率極低，非常適合用作嬰兒食品的添加蛋白。 研究和開發(fā)米糠蛋白產(chǎn)品，充分發(fā)揮其營養(yǎng)功能和作用，已成為谷物科學(xué)領(lǐng)域新的研究熱點。

1 米糠蛋白的分離

米糠蛋白的營養(yǎng)價值雖然較高，但較難分離，主要原因是：①溶解性低這種蛋白質(zhì)聚合程度強，含有很多S-S 鍵)(Morita,1993)[3]；②米糠中含有較高的植酸鹽(1·7%)和纖維（12%）（Grossman,1983）,它們都可與蛋白質(zhì)結(jié)合，使蛋白質(zhì)很難從其它成分中分離出來[4]。 目前，資料報道的分離方法主要有以下兩類：堿處理法和酶提取法。

1.1 堿處理法

國外從米糠中提取蛋白最常用的方法是堿處理(Cagampang,etal,1966;Betschart,et al,1979;Haykawa,S.,1985)[5]， 一般條件是pH9～11，或0.05mol/LNaOH 溶液提取2～3 小時，然后過濾，用酸調(diào)節(jié)pH 值到4.5～5.0，達(dá)到等電點或采用加熱使蛋白質(zhì)沉淀分離出來。

堿處理法雖然簡便易行，但堿性條件下會產(chǎn)生不利反應(yīng)和生成潛在的有毒物，如賴-丙氨酸的生成，使其失去了營養(yǎng)價值。除此之外，高堿條件下還會產(chǎn)生以下不利反應(yīng)：①蛋白質(zhì)變性和水解；②加速美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生黑褐色物質(zhì)；③提取物中非蛋白物含量增加，分離效果降低。

1.2 酶提取法

除了堿處理法以外，1995 年Hamada 采用堿性蛋白酶分離米糠蛋白，提取率隨水解度的增加而增加，分離率超過90%則需要很高的水解度[6]，但是蛋白的功能和營養(yǎng)特性卻隨蛋白水解度增加而降低(一般＜5%的水解度為最佳)，因此，此方法沒有很好的實效性。 另有報道表明，糖酶被用來改善植物蛋白的提取率，糖酶可以分解細(xì)胞壁組織，有利于蛋白質(zhì)提取。 植物細(xì)胞壁主要由D-木糖聚合成的短鏈木聚多糖組成，可采用木聚糖酶水解木聚糖，有利于細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的釋放。此外，植酸鹽與蛋白的相互作用，降低了蛋白的溶解性，植酸酶水解植酸鹽的磷酸鹽殘基，有利于增加蛋白的溶解性和提高蛋白純度。 木聚糖酶和植酸酶共同作用提取米糠蛋白將成為可能。

1.3 物理方法提取米糠蛋白

Anderson 等人[12]將全脂或脫脂米糠采用膠體磨和均質(zhì)方法，通過破碎米糠的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使米糠蛋白溶出而提取米糠蛋白。據(jù)報道，經(jīng)膠體磨研后，全脂米糠漿料上清液中蛋白質(zhì)回收率可以從21.8%增加到33%，進(jìn)一步均質(zhì)增加到38.2%，相當(dāng)于總體增加75.2%蛋白質(zhì)含量。而脫脂米糠經(jīng)膠體磨研后， 上清液中蛋白質(zhì)回收率從13.9%增加到14.7%，均質(zhì)后達(dá)到16.5%，總體上蛋白質(zhì)回收率增加18.7%，物理方法提取蛋白質(zhì)，回收率低，但為提取米糠蛋白提供有益的嘗試。

2 米糠蛋白的營養(yǎng)特性

2.1 米糠蛋白中的四大蛋白質(zhì)含量

米糠蛋白中的四大蛋白質(zhì)含量為：37%的清蛋白，36%球蛋白，22%的谷蛋白和5%的醇溶蛋白(Betschart,et al,1977)。 從營養(yǎng)的觀點看，清蛋白和球蛋白有很好的氨基酸平衡，賴氨酸、質(zhì)氨酸、色氨酸含量較高，含量高于大米以及其它谷麩中的含量(Juliano,1985[7])，這補償了谷物蛋白中賴氨酸不足的缺陷，大大提高了營養(yǎng)價值，其蛋白質(zhì)功率比值為2.0-2.5(牛乳蛋白為2.5)。 而大米中蛋白質(zhì)的主要成分是谷蛋白和醇溶蛋白，清蛋白和球蛋白的含量較低，致使賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸含量極低，由于限制氨基酸的存在，使大米中蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值偏低。

2.2 米糠蛋白中氨基酸的組成

米糠蛋白中必需氨基酸含量及組成較合理，米糠蛋白中必需氨基酸含量及組成較合理，表1 列舉了米糠蛋白提取物中必需氨基酸的組成，以及與人體需求量、酪蛋白、大豆蛋白的比較結(jié)果。 從比較結(jié)果中可以看出米糠蛋白中必需氨基酸含量接近1985 年FAO/WHO 推薦的理想蛋白質(zhì)中的必需氨基酸組成，是一種較優(yōu)質(zhì)蛋白，雖然賴氨酸和蘇氨酸含量略低，但氨基酸分值已達(dá)到85 和93。 與酪蛋白、大豆蛋白相比較，米糠蛋白有相似或更高的必需氨基酸含量，尤其是蛋氨酸含量高于大豆蛋白(蛋氨酸是大豆蛋白的限制氨基酸，氨基酸分值只有71)；同時，根據(jù)2～5 歲兒童的必需氨基酸需要量，除賴氨酸以外，米糠蛋白基本可達(dá)到此年齡段兒童的需求量。因此，值得一提的是，米糠蛋白質(zhì)還有一個最大的優(yōu)點即低過敏性，它是已知谷物中過敏性最低的蛋白質(zhì)[11]。 人對大米中的蛋白質(zhì)有不良反應(yīng)的非常少見。 美國的一項臨床調(diào)查表明，在700 個易敏感人群中，僅有不足1%的人對稻米有過敏反應(yīng)(癥狀僅表現(xiàn)在皮膚上)。 目前還未見兒童對稻米有過敏反應(yīng)的報道，因此米粉是最常見的嬰幼兒輔助食品.從大米或米糠中提取的蛋白質(zhì)可作為低敏性蛋白質(zhì)原料用于嬰幼兒食品中。作為一種過敏率極低，消化率在90%以上的蛋白質(zhì)，米糠蛋白是一種良好的蛋白來源。

表1 米糠蛋白中必需氨基酸含量及與人體需求量、酪蛋白、大豆蛋白的比較結(jié)果（mg/100g）

米糠中除含有豐富的蛋白質(zhì)以外，還含有13～16%的油脂，由于多不飽和脂防酸含量豐富，對心腦血管疾病有預(yù)防作用，是一種很好的可利用資源。 除此之外，米糠中的VB 和VE 以及脂多糖、α-硫辛酸、γ-谷維醇、角鯊烯等多種天然抗氧化劑和生物活性物質(zhì)也是很好的開發(fā)資源。

總之，米糠蛋白中的賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸含量較高，高過其它谷物食品，其消化率在90%以上，并且，過敏率極低，如加以大力開發(fā)，不僅原料廣泛、成本低廉，而且，將成為一種新型蛋白資源。 我國是一個農(nóng)業(yè)大國，稻谷資源非常豐富，按5%的米糠產(chǎn)率計算，可年產(chǎn)800～1000 萬噸米糠，如果蛋白提取率以85%計算，每年可獲取82～100 萬噸的優(yōu)質(zhì)米糠蛋白。 除此之外，高品質(zhì)膳食纖維和米糠油也會帶來很高的利潤回報，因此，綜合開發(fā)米糠產(chǎn)品會帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 米糠蛋白的功能性質(zhì)

米糠蛋白功能特性如溶解性，乳化性及起泡穩(wěn)定性方面較其他蛋白質(zhì)存在較大差距。 米糠蛋白濃縮或分離產(chǎn)品通過不同提取工藝提取，由于蛋白質(zhì)含量不一樣，其功能性質(zhì)有明顯差異。 另外，采取全脂或脫脂米糠為原料提取米糠蛋白，由于脂肪和多糖含量不同，米糠蛋白的功能性質(zhì)也存在明顯差異。

3.1 溶解性

由于米糠蛋白存在大量二硫鍵和聚集體，大部分蛋白質(zhì)一般不能溶解于水溶液中。 取200mg 樣品分散在0.1mol/L 的NaCl 溶液（低鹽）和1.0mol/L 的NaCl 溶液（高鹽）中，調(diào)整pH 值（2～10.5）；另一組實驗是各種離子CaCl2 溶液中，分散樣品振蕩30mins 后離心（20mins）,分析上清液中蛋白質(zhì)含量，這樣總氮和可溶性氮可評價出來，米糠蛋白的溶解性很差[14]。 經(jīng)改性后能較好提高蛋白質(zhì)溶解度，Hamada[15]利用蛋白酶提高米糠蛋白可溶性，在10%水解度溶解性可達(dá)92%，在限制水解到2%水解度，蛋白質(zhì)復(fù)水可溶性增加從74%到80%，在Na2CO3或SDS 存在或二者同時存在時可達(dá)84%。

3.2 乳化性和乳化穩(wěn)定性

采用Beuchat 等（1975）定義的乳化性為每克蛋白質(zhì)乳化的油脂毫克數(shù)[16]。牛血清蛋白良好的乳化性，一般作為評價乳化性的標(biāo)準(zhǔn)。米糠蛋白乳化能力均低于牛血清蛋白，表面疏水性是影響蛋白質(zhì)的重要因素，米糠分離蛋白表面的疏水基團(tuán)較少，與油脂結(jié)合性比牛血清蛋白低。 而適度的水解和脫氨能增加蛋白的乳化能力和乳化穩(wěn)定性。

3.3 起泡性和泡沫穩(wěn)定性

蛋清蛋白具有良好的起泡性，常作為評價起泡性標(biāo)準(zhǔn)。 米糠分離蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性約為（18.9±1.04）ml 和（108±1.3）min，其起泡性與蛋清蛋白相近（20.5±0.3）ml,泡沫穩(wěn)定性略低于蛋清蛋白（120±1.4）min[17]。

4 米糠蛋白的開發(fā)利用

4.1 生產(chǎn)嬰兒配方食品

米糠蛋白作為一種必需氨基酸齊全、生物效價高、低過敏性、良好消化性優(yōu)質(zhì)植物蛋白資源，可作為生產(chǎn)嬰兒食品蛋白原料。 目前我國嬰幼兒食品發(fā)展較快，市售母乳化奶粉或其他一些具有生理活性的嬰兒配方奶粉，其主要用途是添加免疫球蛋白和乳鐵蛋白，以期望達(dá)到提高嬰兒免疫目的。 然而，絕大多數(shù)嬰兒食品忽略了一些敏感體質(zhì)嬰兒由于攝入某種蛋白質(zhì)而引起過敏現(xiàn)象，開發(fā)和利用米糠蛋白作為嬰兒食品低過敏性蛋白源具有十分重要的意義[13]。

4.2 功能性多肽開發(fā)

功能性多肽是具有調(diào)節(jié)生理節(jié)律、增強機(jī)體防御功能、預(yù)防疾病等功能的生物活性分子，蛋白質(zhì)水解可產(chǎn)生某些活性肽，這已成為目前蛋白質(zhì)水解研究的熱門課題，據(jù)資料報道，在一定條件下米糠蛋白經(jīng)酶解，可獲得具有鎮(zhèn)痛作用類阿片拮抗肽和具有降血壓、增強免疫功能活性肽[14]。 據(jù)日本研究報道，以大米中清蛋白為原料，通過酶解生成有增強免疫功能活性肽（八肽）；而米糠中清蛋白含量是大米的6～7倍。若能利用米糠中清蛋白開發(fā)活性肽，從理論上講則更為經(jīng)濟(jì)可行。

4.3 營養(yǎng)強化劑及改善食品功能特性

米糠蛋白營養(yǎng)價值可與大米內(nèi)胚層蛋白質(zhì)相當(dāng)，是制作高蛋白保健、營養(yǎng)食品理想強化劑。米糠蛋白及其系列水解物，可應(yīng)用于很多食品，如焙烤食品、咖啡伴侶、攪打奶油、糖果、填充料、強化飲料、小吃、湯料、醬料、肉鹵及其它調(diào)味品。

天然植物蛋白物化功能性普遍較差。用蛋白酶提取米糠蛋白即可改善蛋白質(zhì)溶解性、起泡性等功能性質(zhì)。 酶法水解或改性后米糠蛋白在食品生產(chǎn)中具有廣泛用途， 如在焙烤食品和糖果中起發(fā)泡作用，在肉制品中起增稠和粘合作用，在液體或半固體食品中起穩(wěn)定、增稠作用等。

4.4 生產(chǎn)替代谷氨酸鈉風(fēng)味肽

長期以來，谷氨酸及其鈉鹽作為調(diào)味劑在食品中廣泛使用，但過量使用會有一定的毒副作用。米糠蛋白含有豐富谷氨酰胺和天門冬酰胺，通過蛋白酶水解和脫酰胺作用，使7.6%肽鍵水解，生產(chǎn)谷氨酰胺風(fēng)味增強劑，可開發(fā)將取代可能對人體有害的味精風(fēng)味增強劑。

4.5 蛋白飲料保健食品

米糠經(jīng)高溫處理，然后用番木瓜蛋白酶使米糠蛋白成為可溶性物質(zhì)，經(jīng)過加酸味劑分離出固體物質(zhì)，即能制成一種呈透明狀、大眾化米糠蛋白飲料。 另外，酶水解可制成功能性飲品如Rice Choice 和Rice X等產(chǎn)品，具有柔和風(fēng)味、良好營養(yǎng)性和一定保健功能。

5 展望

米糠蛋白的用途很多，能夠添加到很多的食品中。 從全脂米糠和脫脂米糠中得來的蛋白質(zhì)濃縮物可以應(yīng)用于很多方面， 比如面包、飲料、粘連劑、蜜餞以及嬰兒食品。盡管人們對于米糠的用途和保健作用做了很多研究，但實際商業(yè)上的應(yīng)用還不是很多。 在那些資源相對比較缺乏的國家，這將是一種很有潛力的資源。 作為大米主產(chǎn)國的我們則更應(yīng)該好好利用這一資源優(yōu)勢，積極進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，提高米糠蛋白的產(chǎn)量和進(jìn)一步加強對其功能性研究，讓米糠蛋白成為我國的特色優(yōu)勢產(chǎn)品。

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