碎米淀粉提取條件的優(yōu)化

陳立諾， 別 珍， 劉愛紅

（湖北大學(xué)知行學(xué)院生物工程系，湖北 武漢 430011）

碎米是稻谷加工成大米過程中不可避免的副產(chǎn)物，可以食用，也可以利用，開發(fā)出淀粉糖、糊精、果葡糖、低聚糖、抗性淀粉、多孔淀粉等［1］。隨著經(jīng)濟(jì)條件和生活水平的提高及人們對精米消費(fèi)量的逐年增長，大米的加工精度不斷提高，產(chǎn)品分級整理逐步加強(qiáng)，產(chǎn)生的碎米量也呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。目前，我國以年產(chǎn)稻谷約1.85億t位居世界之首。但受現(xiàn)有碾米技術(shù)的限制，生產(chǎn)加工過程中通常產(chǎn)生10%～15%的碎米，即1 850萬t～3 000萬t［2］。碎米中的主要成分是80%左右的淀粉和8%左右的蛋白質(zhì)，與整米成分含量相似。大米淀粉及其衍生物是重要的工業(yè)原料，已廣泛應(yīng)用于造紙、食品、紡織、醫(yī)藥、養(yǎng)殖、廢水處理等多個(gè)領(lǐng)域。提取、分離、純化大米淀粉的方法有堿法［3-4］、酶法［5］、堿酶復(fù)合法［6］等。本文采用單因素水平實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化堿法提取碎米中淀粉的工藝條件，旨在為碎米的深度開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

碎米，先禾糧機(jī)有限公司；氫氧化鈉，分析純，天津市廣成化學(xué)試劑有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

7DL-5-A離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；FW-100高速組織粉碎機(jī)，北京市中興偉業(yè)儀器有限公司；101-2AB電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

碎米經(jīng)高速組織粉碎機(jī)粉碎，過篩得碎米粉。然后，取一定量的碎米粉于稀NaOH溶液中浸泡一定時(shí)間，離心，去掉黃色上清液。用去離子水清洗沉淀物，離心，去掉上清液，調(diào)節(jié)pH值至中性，重復(fù)清洗3次。沉淀物先于45℃去除大部分水分，再在105℃條件下烘干獲得粗淀粉。

2 結(jié)果與討論

2.1 碎米粉粉碎程度對提取粗淀粉的影響

在堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、浸泡溫度為25℃、液固質(zhì)量比為3∶1、離心時(shí)間為4min、浸泡時(shí)間為2.5h的條件下，分別選取0.425mm～0.850mm（20目～40目）、0.250mm～0.425mm（40目～60目）、0.180mm～0.250mm（60目 ～80 目）、0.150mm～0.180mm（80目～100目）、≥0.150mm（100目）等不同范圍的碎米粉進(jìn)行粗淀粉提取，結(jié)果見第29頁圖1所示。

由圖1可知，隨著篩子目數(shù)的增加，碎米粉的顆粒越來越小，粗淀粉的提取率逐漸變小。這是因?yàn)?，碎米粉顆粒越小，其中蛋白質(zhì)越易溶解于NaOH溶液中而被去除。但碎米粉顆粒小于0.150mm（100目）篩后又易產(chǎn)生糊化作用，難與蛋白質(zhì)分離。因此，碎米粉顆粒在0.150mm～0.250mm（60目～100目）較適宜。

圖1 碎米粉顆粒大小與粗淀粉提取率關(guān)系

2.2 堿液濃度對粗淀粉提取率的影響

取0.150mm～0.250mm（60目～100目）碎米粉，在固液質(zhì)量比為1∶6，浸泡時(shí)間為2h，浸泡溫度為25℃，NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%條件下進(jìn)行提取碎米淀粉，其結(jié)果如圖2所示。

圖2 NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)對粗淀粉提取率的影響

從圖2中可以看出，隨著NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，碎米粗淀粉的提取率下降。這是因?yàn)?，一方面，大米蛋白質(zhì)在胚乳中與淀粉結(jié)合緊密，較難溶出，適當(dāng)濃度的NaOH可以使其結(jié)構(gòu)變得疏松，促使蛋白質(zhì)與大米淀粉分離，溶解出來被去除；另一方面，NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到一定值時(shí)，提取中淀粉糊化量又會增加，導(dǎo)致淀粉提取率降低。綜合兩方面的原因，當(dāng)NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%左右時(shí)，蛋白質(zhì)去除較為完全，淀粉糊化程度很低，提取的碎米淀粉純度高。

2.3 固液比對粗淀粉提取率的影響

取一定量碎米粉，在堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%、浸泡溫度為25℃、浸泡時(shí)間為2h，分別在固液質(zhì)量比為1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8下提取碎米淀粉，結(jié)果如圖3所示。

圖3 固液比對粗淀粉提取率的影響

從圖3中可以看出，當(dāng)固液質(zhì)量比小于1∶6時(shí)，碎米粗淀粉提取率逐漸下降。這是因?yàn)?，隨著固液質(zhì)量比的增加，碎米中蛋白質(zhì)溶解，被去除量增加。當(dāng)固液質(zhì)量比達(dá)到1∶6時(shí)，碎米中蛋白質(zhì)基本都被去除，因此再增加固液比時(shí)，碎米粗淀粉提取率基本不再變化。

2.4 浸泡時(shí)間對碎米粗淀粉提取率的影響

在堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%、浸泡溫度為25℃、固液質(zhì)量比為1∶6條件下，分別選取浸泡時(shí)間為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5h做提取碎米淀粉實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖4所示。

圖4 浸泡時(shí)間對粗淀粉提取率的影響

從圖4中可以看出，隨著浸泡時(shí)間的增加，粗淀粉的提取率增加，但當(dāng)浸泡時(shí)間達(dá)到2.5h后，提取率增加緩慢。這可能是因?yàn)?，隨著時(shí)間的延長，NaOH溶液腐蝕并破壞了大米的結(jié)構(gòu)，不利于蛋白質(zhì)從淀粉中分離出來，使粗淀粉的提取率增加。考慮到成本和效率，浸泡時(shí)間應(yīng)選擇2.5h。

3 結(jié)論

利用堿法提取碎米淀粉時(shí)，先將碎米粉碎為0.150mm～0.250mm（60目～100目），然后在NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%、固液質(zhì)量比為1∶6，浸提時(shí)間為2.5h條件下，粗淀粉的提取率可達(dá)72%，比較適合大量提取。

［1］ 遲明梅，方偉森.碎米資源的綜合利用［J］.糧食加工，2006，31（4）：39-41.

［2］ 騰碧蔚.碎米資源及其綜合利用概述［J］.食品與生物，2013（1）：12-13，31.

［3］ 劉一洋，林親錄，田蔚，等.堿消化法提取大米淀粉的研究［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2009（12）：66-67，70.

［4］ 易翠平，姚惠源.高純度大米蛋白和淀粉的分離提?。跩］.食品與機(jī)械，2004，20（6）：18-21.

［5］ 倪凌燕，王立，易翠平，等.高純度大米淀粉的提取分離純化［J］.糧油加工，2006（9）：72-76.

［6］ 盛志佳，林親祿，肖華西.大米淀粉的提取及純化方法研究［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（7）：80-84.