大米蛋白提取分離的研究進(jìn)展

李超楠，鹿保鑫，周義，馬楠，劉雪嬌，劉萌萌

大米蛋白提取分離的研究進(jìn)展

李超楠，*鹿保鑫，周義，馬楠，劉雪嬌，劉萌萌

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶163319）

針對(duì)大米蛋白提取方法不夠完善的情況，綜述目前常見的大米蛋白分離提取方法，包括堿法提取、酶法提取、分步水解法、復(fù)合提取法、溶劑提取法、物理分離法，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)，以期為大米蛋白的提取工藝研究提供借鑒。

大米蛋白；提取工藝；營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

0 引言

稻谷是世界上最重要的谷物之一，我國被稱作世界上的“稻米王國”，每年總產(chǎn)量可達(dá)2×108t，碾米時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)物約3 000×104t，這些副產(chǎn)品集中了64%的營(yíng)養(yǎng)素，但均未得到良好的利用。隨著人們生活水平的提高，副產(chǎn)物的產(chǎn)量將繼續(xù)上升，浪費(fèi)也隨之增加。而在一些大米加工發(fā)達(dá)的國家，副產(chǎn)物的利用率極高，加工業(yè)對(duì)稻谷資源的增值率高達(dá)1∶5，其中大米蛋白的加工已成為大米加工的重要方向。雖然大米蛋白的需求量不斷增加，但其提取方法不夠完善，導(dǎo)致在食品行業(yè)的應(yīng)用存在一定局限性。本文對(duì)大米蛋白的提取工藝進(jìn)行綜述，為大米蛋白的提取工藝研究提供借鑒。

1 大米蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

大米中雖然只含有8%的大米蛋白，但營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高，是公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)谷類蛋白，因其超高的生物價(jià)、較完整的必需氨基酸構(gòu)成，且具有易于被人體消化吸收等特性而備受關(guān)注；同時(shí)大米蛋白又是一種低抗原性蛋白，使之成為過敏人群及嬰幼兒蛋白補(bǔ)充劑的最優(yōu)選擇。大米蛋白還具有抗高血壓、降膽固醇、抗癌變等功能[1]。

2 大米蛋白的提取分離

2.1 堿法提取

堿法提取的原理是利用大米蛋白中有80%以上的蛋白能溶于堿液，且大米蛋白在強(qiáng)酸強(qiáng)堿的條件下溶解度高、在等電點(diǎn)時(shí)溶解度低的特性，通過調(diào)節(jié)酸堿度使大米蛋白從淀粉和纖維素中分離出來。其工藝流程如下：

大米→粉碎→過篩→堿提→離心→取上清液→酸沉→離心→取沉淀→水洗沉淀→干燥→大米蛋白。

堿法提取是目前最常見的提取方法，因其回收率高、成本低，而應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。實(shí)際上，堿法提取大米蛋白受到pH值、溫度、時(shí)間、料液比等因素的影響。王立英等人[2]研究表明，堿法分離大米蛋白最佳工藝條件為堿液濃度0.10mol/L，提取時(shí)間4 h，提取溫度25℃，料液比1∶10，可得到較多的蛋白組分，對(duì)蛋白質(zhì)提取率影響因素排列順序?yàn)榱弦罕?提取時(shí)間>提取溫度>堿液濃度。

2.2 酶法提取

酶法提取的原理是利用蛋白酶對(duì)大米蛋白的降解和修飾作用，使其作為可溶性肽的形式被提取出來。其工藝流程[3]如下：

大米→粉碎→過篩→脫脂→調(diào)節(jié)pH值→加酶→滅菌→離心→取上清→冷凍干燥→大米蛋白。

其與堿法提取相比，酶法提取條件較溫和，但其成本過高而無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。常見的提取大米蛋白蛋白酶有中性蛋白酶、堿性蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶、復(fù)合蛋白酶等，其中堿性蛋白酶是目前效果最好的蛋白酶。葛娜[4]確定了酶法提取大米蛋白的最優(yōu)工藝條件為堿性蛋白酶，提取溫度55℃，pH值8，料液比1∶8，加酶量8%，提取時(shí)間4 h；此時(shí)大米蛋白的提取率為82.50%，純度為66.53%。

2.3 分步水解法

分步水解法是將堿法提取和酶法提取結(jié)合起來進(jìn)行分步提取。其工藝流程[5]如下：

大米→粉碎→稀堿提取→離心→蛋白液→淀粉酶水解→滅酶→離心→沉淀→冷凍干燥→大米蛋白。

分步水解法雖然可提高提取率及蛋白純度，但由于其成本過高，無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。遲明梅等人[6]研究酶堿兩步法從大米中提取大米蛋白，先采用部分酶解淀粉，最優(yōu)條件為pH值6.5，酶添加量14μg，酶解時(shí)間140min，底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%，然后底物對(duì)酶解產(chǎn)物進(jìn)行堿溶酸沉原理，最優(yōu)工藝條件為提取溫度30℃，pH值6.5，料液比1∶9，提取時(shí)間50min，可使產(chǎn)物的蛋白提取率達(dá)80%以上。

2.4 復(fù)合提取法

單獨(dú)的使用一種方法常會(huì)存在一些問題，因此更多的研究者開始注重復(fù)合提取法，希望可以避免這些問題，在提高蛋白的提取率及純度的情況下降低成本。其工藝流程如下：

沉淀物

大米→粉碎→提取→離心分離→上清液→調(diào)等電點(diǎn)→離心分離→沉淀物→水洗→透析→真空冷凍干燥→大米蛋白。

復(fù)合提取法與分布水解法相似，雖然能提高蛋白提取率及純度，但由于工藝復(fù)雜而無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。一些研究以早秈米為原料，將還原劑提取法和堿溶酸沉的方法結(jié)合到一起來提取大米蛋白，并通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得出優(yōu)化的提取條件是堿液濃度0.05 mol/L，Na2SO3添加量為米粉的0.5%，DTT添加量為米粉的2.5%，料液比1∶12（g∶mL），溫度為室溫，提取時(shí)間4 h；在此條件下，大米蛋白提取率可達(dá)95.26%。

2.5 溶劑提取法

蛋白質(zhì)以蛋白體的形式存在，外面被淀粉顆粒包裹著，且胚乳中有約80%蛋白質(zhì)為溶解性差的谷蛋白，因此導(dǎo)致了大米蛋白提取的難度。溶劑提取法提取大米蛋白的可用溶劑主要包括以下幾類：①表面活性劑，如SDS、十六烷基三甲基溴化胺；②脂肪酸鹽；③弱酸，如醋酸、乳酸；④氫鍵破壞劑，如尿素、鹽酸胍；⑤還原劑，如巰基乙醇。溶劑提取法雖然具有較高的回收率，但是由于提取溶劑不易去除，容易引起安全問題，同時(shí)成本也較高，所以無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)[7]。

2.6 物理分離法

據(jù)《世界農(nóng)業(yè)》報(bào)道，美國科學(xué)家利用長(zhǎng)達(dá)4年的時(shí)間研究出了一種效價(jià)比更高的大米蛋白提取方法，其原理就是利用一種特別的均質(zhì)機(jī)所產(chǎn)生的壓力將大米中的淀粉和蛋白質(zhì)聚集塊進(jìn)行物理分離，凡是通過均質(zhì)機(jī)的大米都會(huì)產(chǎn)生水狀、顆粒均勻的淀粉和蛋白質(zhì)，之后再經(jīng)過密度不同的原理，用傳統(tǒng)工藝將淀粉和蛋白質(zhì)進(jìn)行分離，這樣生產(chǎn)出來的大米蛋白可以擁有更好完整性和功能性。美國科學(xué)家認(rèn)為這種方法是未來趨勢(shì)，能為淀粉及蛋白質(zhì)的生產(chǎn)帶來革命性變革。有研究表明，物理分離法增進(jìn)蛋白提取率是可行的，經(jīng)微粉碎和均質(zhì)處理后的大米蛋白溶出濃度比單純水溶液提取率提高75%，原料經(jīng)物理分離法處理后，蛋白質(zhì)的溶出濃度可提高18.7%，且磨漿和均質(zhì)能大大提高溶出組分的分子量差。

3 結(jié)論與展望

經(jīng)幾種方法對(duì)比，現(xiàn)有的提取方法仍然存在一些不足，堿法提取的提取率較高、成本較低，但過多的堿液會(huì)造成環(huán)境污染；酶法提取的條件較溫和，但成本較高、提取率較低；分步水解法和復(fù)合提取法雖能提高提取率，但是操作較復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；溶劑提取法有較高的回收率，但是溶劑不易去除，會(huì)引起安全問題，且成本也較高；物理分離法是一種理想的分離方法，但是目前我國還不具備成熟的提取技術(shù)。因此，尋求一種科學(xué)合理的改性方法對(duì)大米蛋白進(jìn)行改性將是未來研究的新趨勢(shì)。

[1]袁佰華.稻米蛋白質(zhì)研究概述[J].糧食流通技術(shù)，2016（5）：64-67.

[2]王立英，金元寶，王艷珍.大米蛋白提取工藝的研究[J].海峽藥學(xué)，2011，23（4）：13-15.

[3]王章存，聶卉，康延玲.酶法提取大米蛋白研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代食品科技，2006，22（3）：255-258.

[4]葛娜.酶法提取大米蛋白及其應(yīng)用的研究[D].無錫：江南大學(xué)，2006.

[5]陳季旺，姚惠源.大米蛋白的開發(fā)利用[J].食品科技，2002（6）：87-89.

[6]遲明梅，馬鶯.酶堿兩步法提取大米蛋白的研究[J].糧食加工，2004，29（3）：43-45.

[7]彭清輝，林親錄，陳亞泉.大米蛋白研究與利用概述[J].中國食物與營(yíng)養(yǎng)，2008（8）：34-36.◇

The Research Progress on Extraction of Rice Protein

LIChaonan，*LU Baoxin，ZHOU Yi，MA Nan，LIU Xuejiao，LIU Mengmeng
（College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319，China）

Methods for the extraction of rice protein is not perfect，the review of current common rice protein extractionmethods，including alkali extraction，enzyme extraction，hydrolysis，extraction，solvent extraction，physical composite analysis method，and analyze its advantages and disadvantages，in order to provide reference for the extraction of rice protein.

rice protein；extraction process；nutritionalvalue

TS210.9

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.04.020

1671-9646（2017）04a-0063-02

2017-03-18

黑龍江省農(nóng)墾總局攻關(guān)項(xiàng)目（HNK135-05-01）。

李超楠（1994—），女，在讀碩士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。

*通訊作者：鹿保鑫（1972—），男，博士，教授，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工。