米渣蛋白改性研究進(jìn)展及其應(yīng)用

耿肖倩,龍肇*,劉寧

1(中南林業(yè)科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長沙,410004) 2(陜西科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院,陜西 西安,710021)

大米是一種非常重要的谷物,世界上50%的人口都將它作為主食。大米蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白,但大米中蛋白含量僅為8%左右,并不是生產(chǎn)蛋白質(zhì)的良好原料。我國一半的葡萄糖和味精生產(chǎn)廠家都采用大米進(jìn)行制糖發(fā)酵,發(fā)酵后的殘?jiān)疵自嘧鳛閯?dòng)物飼料。米渣中的蛋白質(zhì)含量在60%以上,遠(yuǎn)高于大米中的蛋白質(zhì)含量。因此,從米渣中提取蛋白質(zhì)對(duì)于擴(kuò)大植物蛋白質(zhì)資源和提高大米加工副產(chǎn)物的利用率有很重要的意義,從米渣中提取出的蛋白質(zhì)被稱為米渣蛋白。本文主要對(duì)米渣蛋白的提取、改性及其應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1 米渣蛋白的提取

米渣是大米經(jīng)高溫液化后剩余的殘?jiān)?其所含有的蛋白質(zhì)已發(fā)生一定程度的變性。大米蛋白主要由清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白構(gòu)成,這4種蛋白在加熱條件下會(huì)產(chǎn)生一定程度的聚集。與大米蛋白相比,米渣中這4類蛋白組分都有所下降,殘?jiān)鞍缀吭黾?。此?米渣中的纖維和植酸等物質(zhì)會(huì)阻礙米渣中蛋白質(zhì)的提取,使用普通的提取方法很難得到米渣蛋白。目前米渣蛋白的提取方法主要有堿溶酸沉法、排雜法、酶法、復(fù)合法等。

堿溶酸沉法提取植物蛋白由來已久,因米渣蛋白中堿溶性蛋白含量高,利用堿溶液將蛋白溶解之后,離心取上清液,再根據(jù)蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)會(huì)發(fā)生沉淀的原理將蛋白質(zhì)沉淀出來,將離心后的沉淀冷凍干燥即可得到米渣蛋白。肖旭華[1]利用0.05 mol/L的NaOH溶液在料液比為1∶10(g∶mL)的條件下提取米渣蛋白,離心后取上清液,用HCl溶液調(diào)節(jié)pH為4.5使蛋白沉淀,冷凍干燥得到蛋白質(zhì)含量為87.77%的米渣蛋白。利用堿溶酸沉法提取出的米渣蛋白純度較高,且操作方便,但因提取過程中用到較高濃度的堿溶液,會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生變性。HOU等[2]的研究表明,高堿濃度會(huì)導(dǎo)致美拉德反應(yīng)增強(qiáng),產(chǎn)生棕色物質(zhì),降低蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值,甚至可能產(chǎn)生有毒物質(zhì)—賴丙氨酸。因此,使用堿溶酸沉法提取米渣蛋白在營養(yǎng)性和安全性方面仍有缺陷。

米渣主要由蛋白質(zhì)、脂肪和未完全除去的糖類物質(zhì)組成,排雜法使用一些常見手段去除米渣中的非蛋白成分,進(jìn)而得到高純度的米渣蛋白。去除米渣中脂肪的方法主要有有機(jī)溶劑法和脂肪酶法,其他非蛋白成分一般用淀粉酶和纖維素酶等去除。因有機(jī)溶劑法去除脂肪會(huì)用到大量對(duì)人體有害的試劑,所以脂肪酶法更受歡迎。董瑞晨等[3]先利用脂肪酶除去米渣中所含脂肪,再利用α-淀粉酶除去米渣中殘留的淀粉,以期得到蛋白含量更高的米渣蛋白。SHIH[4]用α-淀粉酶、葡萄糖酶、木質(zhì)素酶和纖維素酶先后對(duì)米渣進(jìn)行酶解處理,得到蛋白質(zhì)含量高達(dá)91%的米渣蛋白。盡管排雜法得到的米渣蛋白純度高,但其所用到的酶種類較多,生產(chǎn)成本較昂貴,不適合應(yīng)用于食品工業(yè)。

蛋白酶能將米渣蛋白水解,使其降解成可溶性的多肽并被提取出來。常用到的蛋白酶有酸性蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、復(fù)合蛋白酶等。陳升軍等[5]使用中性蛋白酶、堿性蛋白酶、復(fù)合胰蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶提取米渣蛋白,其中堿性蛋白酶提取率為58.30%,是這4種酶中提取率最高的,但得到的產(chǎn)品味道苦澀,不適合應(yīng)用于食品生產(chǎn)。與其他提取方法相比,酶法提取條件溫和,不會(huì)造成溶劑的浪費(fèi),對(duì)米渣蛋白的營養(yǎng)成分破壞較小,并且提取過程對(duì)米渣蛋白進(jìn)行了一定程度的改性,使其水溶性提高,得到的多肽也更容易被人體消化吸收。但由于酶制劑價(jià)格昂貴,酶對(duì)作用條件有很高的要求,且與其他方法相比,蛋白提取率較低,目前使用蛋白酶提取米渣蛋白還未在工業(yè)生產(chǎn)中普及。

單一的提取方法均有各種缺陷,并不能很好的滿足人們的各種需求,因此將2種或2種以上的提取方法結(jié)合起來提取米渣蛋白更受歡迎。宋騰等[6]為提高米渣蛋白的純度,對(duì)凍融處理后的米渣進(jìn)行超聲波處理,然后再利用糖化酶去除米渣中的淀粉,凍融處理使蛋白質(zhì)與其他物質(zhì)形成的高分子結(jié)構(gòu)疏松,超聲波使化學(xué)鍵斷裂,從而增加酶與底物的接觸。利用該復(fù)合提取法得到的米渣蛋白純度可達(dá)90%以上。DU等[7]利用堿溶法得到米渣谷蛋白的粗提液后加入淀粉酶使淀粉水解,然后酸沉得到高純度的米渣谷蛋白。使用復(fù)合法提取在得到高純度米渣蛋白的同時(shí),溶劑和酶制劑的消耗也較少,生產(chǎn)成本降低,不失為一個(gè)好的提取方法。

目前工業(yè)上常用的提取米渣蛋白的方法仍然是堿溶酸沉法,排雜法工序較為復(fù)雜且成本較高,多在科研領(lǐng)域進(jìn)行使用,還未投入工業(yè)生產(chǎn)中去。使用酶法提取出的米渣蛋白營養(yǎng)價(jià)值較其他方法高,但酶法提取率低,而且可能會(huì)有苦味肽的產(chǎn)生,因此也未進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。復(fù)合提取法得到的米渣蛋白純度高,并且能減輕單一法提取時(shí)出現(xiàn)的問題,是現(xiàn)在米渣蛋白提取的新趨勢(shì),目前最常用的復(fù)合提取方法是堿法和酶法相結(jié)合,作為一種新型處理手段,物理提取法或許是一個(gè)新的方向。

2 米渣蛋白的改性

在食品的生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)藏和銷售過程中應(yīng)用到的蛋白質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)被統(tǒng)稱為蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)。蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)可分為三大類：水化性質(zhì)、凝膠性質(zhì)和表面性質(zhì),主要包括溶解性、持水/持油性、凝膠性、乳化性、起泡性等。這幾種性質(zhì)是相輔相成的,蛋白質(zhì)的溶解性是一切功能特性的基礎(chǔ),與其他功能性質(zhì)有很大的聯(lián)系。蛋白質(zhì)所擁有的各種性質(zhì)使其在食品工業(yè)發(fā)揮著重大作用,將蛋白質(zhì)添加到食品中,不僅具有較高的營養(yǎng)價(jià)值,還能加工出更具有特色的食品。

米渣蛋白的組分主要是不溶于水的谷蛋白和其他殘?jiān)鞍?因此,米渣蛋白的溶解性較差。蛋白質(zhì)的溶解性對(duì)其他功能性質(zhì)來說至關(guān)重要,如乳化性、起泡性、凝膠性等通常要求蛋白質(zhì)是處于可溶狀態(tài)下,且不溶性的蛋白質(zhì)只能應(yīng)用于固態(tài)食品中,限制了米渣蛋白在食品行業(yè)的應(yīng)用。因此,改善米渣蛋白的功能性質(zhì)對(duì)擴(kuò)大其在食品行業(yè)中的應(yīng)用具有很重要的意義。蛋白質(zhì)改性是指通過某種手段使蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象改變,從而改變其理化性質(zhì)的過程。目前米渣蛋白的改性方法主要有酶法改性、化學(xué)改性、物理改性和復(fù)合改性。

2.1 酶法改性

在蛋白酶的作用下發(fā)生水解使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變,從而改善其功能性質(zhì)的方法稱為酶法改性。酶法改性和酶法提取米渣蛋白具有一定的相似性,酶法提取的原理就是酶解使蛋白的溶解性增加,使米渣蛋白溶于水中并被提取出來。酶法改性關(guān)注點(diǎn)不在于蛋白質(zhì)的提取率和純度,而是結(jié)構(gòu)性質(zhì)和功能性質(zhì)的改變。酶法改性條件溫和、安全性高,能更好地實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)功能的多樣化,但其水解度低、所需時(shí)間長、酶利用率低和產(chǎn)物可能具有不良風(fēng)味等,使酶解改性具有一定的局限性。

近年來酶解改性米渣蛋白的研究較多,一般集中在改性后蛋白質(zhì)性質(zhì)的變化和不同酶處理對(duì)米渣蛋白結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響等方面。黃金梅等[8]用雙酶法水解米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)胰蛋白酶與風(fēng)味蛋白酶組合處理的米渣蛋白表面疏水性變化更大,且二級(jí)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。ZHAO等[9]利用不同的酶水解米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)堿性蛋白酶和胰蛋白酶水解的蛋白質(zhì)水解度更高,產(chǎn)物的溶解度和乳化活性均有顯著提高。綜合各研究結(jié)果,蛋白酶處理米渣蛋白后溶解性和蛋白回收率一般成負(fù)相關(guān),王素芳[10]利用不同酶處理米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)鞍谆厥章首畲髸r(shí),蛋白的溶解性最小。另外,黃聲芳等[11]利用復(fù)合蛋白酶水解蛋白質(zhì),回收率為37.52%,溶解性達(dá)到90%左右。而陳升軍等[5]的研究表明,回收率為57.67%時(shí),蛋白質(zhì)的溶解性僅為80%左右。通過選擇合適的酶和酶解條件對(duì)米渣蛋白的酶解過程進(jìn)行控制,以改善其功能性質(zhì)還任重道遠(yuǎn)。

2.2 化學(xué)改性

化學(xué)改性是指運(yùn)用化學(xué)手段在蛋白質(zhì)側(cè)鏈上引入各種外來基團(tuán),以改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和帶電荷量等,使蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)得到改善的一種方法?；瘜W(xué)改性主要包括?；?、脫酰胺和糖基化等,反應(yīng)過程簡單且效果較好,但會(huì)涉及到一些化學(xué)副反應(yīng),營養(yǎng)性和安全性需要更深一步的研究。

2.2.1 ?；男?/p>

蛋白質(zhì)分子中,氨基或羧基和?；噭┫嗷プ饔?將新功能基團(tuán)導(dǎo)入蛋白質(zhì)中的改性方法被稱為?；男?。?；男酝ㄟ^改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)來改善其功能性質(zhì)。常用的?；噭┯戌晁狒鸵宜狒?/p>

有研究表明,?；男院蟮鞍踪|(zhì)乳化性的變化較大,并且?；某潭扰c蛋白質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。任仙娥等[12]的研究結(jié)果指出,米渣蛋白暴露巰基的含量與乙?；潭瘸收嚓P(guān),乙?；潭仍黾?總游離巰基含量減少、二硫鍵增多,表面疏水性則呈先減后增的趨勢(shì),最終表現(xiàn)為乳化活性增加。何榮海等[13]利用琥珀酸酐酰化改性提高米渣蛋白的乳化性,結(jié)果顯示,在反應(yīng)溫度36 ℃、pH 8.5、琥珀酸酐添加量5.39%的條件下反應(yīng)1 h,產(chǎn)物的乳化性是未酰化的3倍左右。因此利用?；幚淼玫礁呷榛缘拿自鞍撞皇橐粋€(gè)好方法。

2.2.2 脫酰胺改性

米渣蛋白不僅在水中的溶解度較小,懸浮性也不好,出現(xiàn)這種情況可能是因?yàn)槊自鞍字械孽０坊鶊F(tuán)在疏水作用和氫鍵的共同作用下使蛋白聚集在一起。脫酰胺是將蛋白質(zhì)側(cè)鏈的酰胺基團(tuán)脫去,從而使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)和電子分布狀態(tài)發(fā)生改變,使蛋白質(zhì)具有更好的功能性質(zhì)。與蛋白質(zhì)?；男韵嗤?脫酰胺的程度也會(huì)影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)。蛋白質(zhì)脫酰胺改性主要包括酶法、非酶法和混合法,非酶法中又包括了物理法和化學(xué)法。在米渣蛋白的研究中,使用化學(xué)法和酶法進(jìn)行脫酰胺的研究更為常見。

聶小華等[14]用鹽酸對(duì)米渣蛋白進(jìn)行脫酰胺處理,發(fā)現(xiàn)處理4 h的米渣蛋白在中性條件下溶解性與對(duì)照組相比增加了近8倍,乳化活性提高了近5倍,起泡性在脫酰胺處理2 h后達(dá)到最大。HU等[15]利用谷氨酰胺酶實(shí)現(xiàn)米渣蛋白的脫酰胺,發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的理化、結(jié)構(gòu)和感官性質(zhì)均發(fā)生了改變。其中,α-螺旋結(jié)構(gòu)略有減少,β折疊和β-轉(zhuǎn)角增多,蛋白溶液的總體口感提高了12%左右。說明酰胺基團(tuán)的存在對(duì)米渣蛋白的感官性質(zhì)造成了一定的影響,脫酰胺處理后的米渣蛋白可能會(huì)更受消費(fèi)者的歡迎。

2.2.3 糖基化改性

蛋白質(zhì)的糖基化改性是指蛋白質(zhì)分子和親水性的糖類物質(zhì)通過共價(jià)鍵相連形成糖蛋白的一種改性方式,糖基化改性后的糖蛋白既具有糖類物質(zhì)的親水性,又具有蛋白質(zhì)的各種特性。

美拉德反應(yīng)在米渣蛋白的糖基化改性中應(yīng)用較多。DU等[7]利用美拉德反應(yīng)制備米渣蛋白-卡拉膠接枝物,發(fā)現(xiàn)二者質(zhì)量比為2∶1、反應(yīng)溫度60 ℃、反應(yīng)室相對(duì)濕度79%的條件下反應(yīng)24 h,產(chǎn)品的接枝度達(dá)到最大,接枝產(chǎn)物表面疏水性顯著降低,水溶性和乳化性都有一定程度的增加。王治平等[16]利用葡萄糖接枝米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度79 ℃、pH 10.6、米渣蛋白和葡萄糖質(zhì)量比為1∶1的條件下反應(yīng)16 min,產(chǎn)物的表面疏水性降低、表面結(jié)構(gòu)分散、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,乳化性是對(duì)照組的1.5倍左右。

2.3 物理改性

物理改性是指采用一定的物理方法,例如加熱、機(jī)械處理、超聲波、脈沖電場等,使蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)和分子聚集方式發(fā)生改變,進(jìn)而引起蛋白質(zhì)的性質(zhì)改變。物理改性費(fèi)用低、對(duì)產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值保留較高、毒副作用較小且所需時(shí)間短。

目前關(guān)于米渣蛋白的純物理改性方法較少。WANG等[17]將米渣蛋白進(jìn)行凍融處理,研究表明凍融處理使蛋白質(zhì)二硫鍵的含量增加,蛋白質(zhì)的溶解性、乳化性和起泡性有所提升。任仙娥等[18]研究了水力空化對(duì)米渣蛋白的作用,發(fā)現(xiàn)在0.4 MPa的出口壓力下處理60 min,溶解度能提高約2倍,乳化活性在低出口壓力下更大,起泡性與壓力和時(shí)間呈正相關(guān)。ZHANG等[19]利用超聲波處理米渣蛋白,結(jié)果顯示超聲波處理后無規(guī)卷曲和β-折疊含量降低、α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角的含量增加,總巰基和游離巰基的含量增加、表面疏水性升高。超聲模式在一定程度上也會(huì)影響蛋白質(zhì)的性質(zhì),YANG等[20]的研究發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)超聲相比,雙頻、三頻等多頻超聲能更大程度地提高米渣蛋白的表面疏水性和溶解性。至于在其他植物蛋白的改性中經(jīng)常使用的微波、高壓均質(zhì)等物理方法,在米渣蛋白中并未涉及。將其他的物理改性方法應(yīng)用于米渣蛋白的改性有可能成為一個(gè)新的方向。

2.4 復(fù)合改性

復(fù)合改性是將以上提到的改性方式結(jié)合起來,主要有3種組合形式：物理改性預(yù)處理結(jié)合化學(xué)/酶法改性；蛋白酶有限水解預(yù)處理結(jié)合化學(xué)改性；2種不同的化學(xué)改性相組合。對(duì)于米渣蛋白的復(fù)合改性,目前研究較多的是前2種復(fù)合方法,2種不同的化學(xué)改性并沒有涉及。

2.4.1 超聲波預(yù)處理輔助酶法改性

在復(fù)合改性中,超聲波預(yù)處理在米渣蛋白的研究中涉及較多,其產(chǎn)生的機(jī)械作用會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的改變,進(jìn)而暴露更多的酶切位點(diǎn),因此超聲波輔助酶解對(duì)米渣蛋白進(jìn)行改性的研究較為普遍。

超聲波預(yù)處理能提高蛋白酶的作用效果,也可能與更多的酶切位點(diǎn)暴露有關(guān)。林洮等[21]研究發(fā)現(xiàn),超聲波處理可以有效地促進(jìn)胰蛋白酶對(duì)米渣蛋白的水解。研究顯示,超聲功率90 W、頻率36 kHz、超聲時(shí)間10 min時(shí),蛋白質(zhì)的水解度可提高10%,但對(duì)所得產(chǎn)物的其他結(jié)構(gòu)及性質(zhì)并沒有進(jìn)行深入的研究。張婧倩等[22]以常規(guī)酶解米渣蛋白作為對(duì)照,考察超聲波預(yù)處理對(duì)酶解改性米渣蛋白的影響。結(jié)果表明,隨著超聲功率和超聲時(shí)間的增加,米渣蛋白的水解度和蛋白質(zhì)回收率升高、蛋白質(zhì)的表面疏水性增大。YANG等[23]研究了超聲波輔助α-淀粉酶處理米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)處理后蛋白質(zhì)的二硫鍵發(fā)生斷裂,米渣蛋白溶解性和乳化性等都有所改善。

2.4.2 糖基化與其他改性結(jié)合

將糖基化改性與其他改性方法相結(jié)合可提高接枝程度,使改性效果更加顯著。MENG等[24]利用微波輔助海藻酸鈉對(duì)米渣蛋白進(jìn)行糖基化改性,接枝后的米渣蛋白溶解度最高可增至90.97%,乳化能力也相應(yīng)提高,免疫調(diào)節(jié)活性也有所增強(qiáng)。采用此種方法得到的糖基化米渣蛋白或許在醫(yī)藥方面具有很大的前景。還有學(xué)者將酶處理與糖基化結(jié)合在一起進(jìn)行復(fù)合改性的研究。朱小燕等[25]發(fā)現(xiàn)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶使米渣蛋白糖基化的接枝度增加,在葡萄糖、核糖、麥芽糊精這3種不同種類的糖中,核糖與米渣蛋白的接枝度最高。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶處理還能提高被糖基化反應(yīng)降低的表面疏水性。黃正花等[26]也得到了同樣的結(jié)果,并且研究了糖基化后的米渣蛋白的部分功能性質(zhì),發(fā)現(xiàn)溶解度和乳化活力都有所上升,并且核糖接枝對(duì)這些性質(zhì)的改善更加明顯。

2.4.3 其他改性方法的結(jié)合

前文提到的兩大類復(fù)合改性方式在米渣蛋白的研究中最為常見,還有少量研究聚焦了不同類型的復(fù)合方法對(duì)米渣蛋白的影響。例如ZHANG等[27]發(fā)現(xiàn)超聲波輔助堿處理可將米渣蛋白的溶解度提高至原來的230倍,并且乳化性和發(fā)泡性均有提高。電子束輻照(electron beam irradiation,EBI)技術(shù)是一種新興的非熱處理技術(shù),它是將電子加速器產(chǎn)生的電子束射線作用于產(chǎn)品,使水等小分子發(fā)生分解,形成活性自由基,作用于產(chǎn)品。ZHANG等[28]將EBI與酶同時(shí)作用于米渣蛋白,研究結(jié)果顯示,EBI能夠顯著促進(jìn)蛋白質(zhì)的水解,改變其二級(jí)結(jié)構(gòu),提高米渣蛋白水解物的抗氧化能力。王素芳[10]使用高壓均質(zhì)輔助酶解處理米渣蛋白,發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的表面疏水性和溶解性均有一定程度的改善。陳露等[29]研究發(fā)現(xiàn),在堿性蛋白酶水解100 min后再加入復(fù)合蛋白酶水解80 min、加酶比例1∶1的條件下水解脫酰胺米渣蛋白能增加蛋白質(zhì)的起泡性和泡沫穩(wěn)定性。

除以上常見改性方法外,有研究發(fā)現(xiàn)蛋白與其他化合物復(fù)配之后也會(huì)導(dǎo)致蛋白性質(zhì)發(fā)生一定程度的變化。例如DAI等[30]將大米谷蛋白與原花青素B2進(jìn)行復(fù)合,發(fā)現(xiàn)大米蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,表面疏水性下降。另有研究發(fā)現(xiàn)大米蛋白和乳清分離蛋白水溶液混合后會(huì)產(chǎn)生絡(luò)合,絡(luò)合后大米蛋白的溶解度得到較大改善[31]。這些研究在不使用物理或化學(xué)方法的情況下就能得到高溶解性的大米蛋白,與以往的研究有很大的不同,也是改善米渣蛋白功能性質(zhì)的潛在方法。

上述改性研究中,物理改性方法操作簡便,所需時(shí)間短,但對(duì)設(shè)備要求較高,有時(shí)效果不太明顯；化學(xué)改性所需試劑較多,安全性需進(jìn)一步研究,不適于食品生產(chǎn)中的應(yīng)用；酶法改性安全性高,但可控性較差,且酶解過程中產(chǎn)生不良風(fēng)味的問題暫時(shí)沒有得到解決。復(fù)合改性綜合了上述的一些優(yōu)點(diǎn),使得到的米渣蛋白改性產(chǎn)物具有更優(yōu)異的性能。

3 米渣蛋白的應(yīng)用

米渣蛋白致敏性低且原料豐富,并且在成本上比其他蛋白質(zhì)更加低廉,將米渣蛋白應(yīng)用到食品行業(yè)里,對(duì)擴(kuò)大蛋白質(zhì)資源和降低食品成本都是有益的。高純度的蛋白質(zhì)自身可作為蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑或可食用膜應(yīng)用在食品行業(yè)中,改性后的蛋白質(zhì)因乳化性或發(fā)泡性得到較大改善可作為食品添加劑使用,酶解改性可得到功能性肽,其具有一定的生理活性,也具有很大的應(yīng)用潛能。目前對(duì)米渣蛋白的應(yīng)用主要集中在食品添加劑、功能性肽、微膠囊壁材和可食用膜等方面。

3.1 食品添加劑

3.1.1 蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑

在將生肉加工成肉制品的過程中,經(jīng)常會(huì)用到植物蛋白如大豆蛋白、小麥蛋白等,該類蛋白質(zhì)的添加可以增強(qiáng)肉類的水黏性,增大肉制品的產(chǎn)量,提高肉制品的蛋白含量,降低肉制品的生產(chǎn)成本。SHOAIB等[32]將大米分離蛋白加入到肉塊中,發(fā)現(xiàn)大米蛋白能增加肉制品的營養(yǎng),并且大米蛋白的添加對(duì)肉類的各種理化性質(zhì)無不良影響。米渣蛋白與大米蛋白組成相似,是經(jīng)高溫變性過的大米蛋白,盡管蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的聚集,但營養(yǎng)成分和氨基酸組成與大米蛋白并無太大區(qū)別,將米渣蛋白添加到肉制品中或許是一個(gè)新的研究方向。

3.1.2 發(fā)泡劑

蛋白質(zhì)本身具有起泡性和泡沫穩(wěn)定性,經(jīng)一定的改性方式處理后,蛋白質(zhì)的起泡性能會(huì)得到很大的提升。高俊等[33]發(fā)現(xiàn),使用堿性蛋白酶水解脫酰胺的米渣蛋白后,得到的酶解液具有良好的起泡性,能生產(chǎn)出功能良好的米渣發(fā)泡蛋白粉,可代替雞蛋清和牛奶,應(yīng)用于蛋糕、飲料等食品中。

3.1.3 乳化劑

人們希望找出更天然的物質(zhì)替代常用的表面活性劑,蛋白質(zhì)的乳化性一直是研究的重點(diǎn)。關(guān)于大米蛋白作為乳化劑的應(yīng)用已有研究,JIA等[34]將大米分離蛋白和阿魏酸混合,發(fā)現(xiàn)生成的復(fù)合物能夠抑制大米分離蛋白穩(wěn)定的乳狀液的氧化。該研究結(jié)果表明,在有抗氧化物質(zhì)存在的情況下,大米蛋白作為乳化劑的效果更好,為將大米蛋白作為乳化劑應(yīng)用于食品工業(yè)提供了理論參考。使用米渣蛋白單獨(dú)作為乳化劑的研究較少,一般是與其他物質(zhì)聯(lián)合使用,CHEN等[35]發(fā)現(xiàn)米渣蛋白水解物和黃原膠聯(lián)合使用對(duì)乳狀液中脂質(zhì)的物理穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性更有好處。因此,將米渣蛋白與其他物質(zhì)復(fù)合后再應(yīng)用于乳狀液中或許能得到更好的效果。

3.2 微膠囊壁材

通過適當(dāng)?shù)氖侄螌⒛承┪镔|(zhì)包裹在天然或人工合成的大分子物質(zhì)中,使之形成更穩(wěn)定的微小粒子的技術(shù)被稱為微膠囊技術(shù)。由于蛋白質(zhì)具有兩親性,很多研究將其作為包埋油脂的壁材使用。李湘等[36]利用米渣蛋白酶解物包埋調(diào)和油,發(fā)現(xiàn)微膠囊化效率最高可達(dá)83.6%,并且產(chǎn)物非常光滑均勻,溶解性好,具有較好的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。其他蛋白還被應(yīng)用于包埋色素[37]、活性物質(zhì)[38]等,而米渣蛋白在此方面的應(yīng)用還未有人研究。

3.3 功能性肽

蛋白質(zhì)經(jīng)深度水解后得到的多肽具有一定的生物活性,分子質(zhì)量較小、消化性好并且沒有毒副作用。關(guān)于米渣蛋白功能性肽的研究日益增多,主要集中在抗氧化肽、降壓肽和抗疲勞肽等方面。

ZHANG等[39]發(fā)現(xiàn)堿性蛋白酶和胰蛋白酶水解得到的米渣蛋白水解物對(duì)H2O2誘導(dǎo)的HepG-2細(xì)胞氧化損傷抑制效果最佳。CHEN等[35]的研究表明米渣蛋白水解物可以作為各種乳化型食品系統(tǒng)的天然抗氧化劑。ZHAO等[40]指出,米渣蛋白水解產(chǎn)物是通過清除自由基和螯合過渡金屬來抑制水包油型乳狀液中脂肪的氧化,減少合成抗氧化劑使用中存在的潛在危險(xiǎn)。此外,YAN等[41]用復(fù)合蛋白酶水解米渣蛋白得到4種抗氧化肽,這4種肽具有協(xié)同抗氧化作用。因此,將米渣蛋白水解物作為天然抗氧化劑有可能應(yīng)用于食品、醫(yī)療等行業(yè)。

除抗氧化作用之外,還有學(xué)者研究了米渣蛋白肽的降壓和抗疲勞的作用。LEE[42]使用乳酸菌中的戊糖片球菌L11處理米渣,分離得到米渣蛋白肽,發(fā)現(xiàn)米渣蛋白肽有明顯的降壓作用,并且在體內(nèi)外均無副作用。劉晶等[43]利用超濾法分離米渣蛋白水解產(chǎn)物,得到各種分子質(zhì)量的米渣蛋白肽,發(fā)現(xiàn)相對(duì)分子質(zhì)量低的米渣肽具有抗疲勞的作用。YANG等[20]研究發(fā)現(xiàn),多頻超聲預(yù)處理后再進(jìn)行酶解能得到更高活性的ACE抑制肽。

3.4 可食用膜

將蛋白質(zhì)涂抹在食物的表面可達(dá)到保鮮的效果。PIRES等[44]利用添加了甘油的大米蛋白溶液涂抹雞蛋,發(fā)現(xiàn)涂層過的雞蛋比未涂層的儲(chǔ)存期更長,雞蛋的品質(zhì)較穩(wěn)定。有學(xué)者將米渣蛋白與阿魏酸的復(fù)合物作為可食用膜進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)經(jīng)阿魏酸或殼聚糖復(fù)配后的米渣蛋白膜與對(duì)照組相比表面結(jié)構(gòu)更均勻平整,抗拉強(qiáng)度提高、水溶性降低,膜的熱穩(wěn)定性也有所提高[45]。

3.5 其他

除上述提到的常見的應(yīng)用外,還有學(xué)者將米渣蛋白直接作為發(fā)酵底物進(jìn)行使用。醬油作為一種傳統(tǒng)的調(diào)味品,一般是由大豆、小麥等經(jīng)微生物發(fā)酵制成的,目前我國的大豆主要為進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆,但消費(fèi)者對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的褒貶不一。YUAN等[46]利用米渣蛋白生產(chǎn)醬油,發(fā)現(xiàn)當(dāng)含鹽量為13%、發(fā)酵溫度35 ℃、魯氏酵母添加量0.01%時(shí),得到的醬油品質(zhì)較好。發(fā)酵時(shí)間與產(chǎn)品的質(zhì)量呈正相關(guān),使用米渣蛋白生產(chǎn)的醬油口感與普通醬油類似,且還具有米香味。除可用來發(fā)酵醬油外,許尨等[47]用米渣蛋白水解物和牛乳作為原料發(fā)酵酸奶,發(fā)現(xiàn)在適當(dāng)?shù)臈l件下,得到的酸奶色澤均勻、具有米香味。此研究說明使用米渣蛋白水解物部分代替牛乳生產(chǎn)酸奶是可行的。

4 結(jié)論與展望

米渣蛋白氨基酸含量較為均衡,具有低過敏性、資源豐富的特點(diǎn),有很好的發(fā)展前景,非常適用于嬰幼兒等特殊人群的食品加工。米渣中蛋白質(zhì)含量比大米中的高,成本較低,且2種蛋白的營養(yǎng)價(jià)值并沒有很大不同。若能將提取出的米渣蛋白應(yīng)用于食品行業(yè),不僅可以擴(kuò)大植物蛋白質(zhì)資源,還能降低生產(chǎn)成本。本文主要介紹了米渣蛋白的提取、改性及其應(yīng)用。提取方法主要包括堿溶酸沉法、排雜法、酶法和復(fù)合提取法,目前生產(chǎn)中常用的仍是堿溶酸沉法,但因該方法具有明顯的缺點(diǎn),復(fù)合提取法在米渣蛋白的提取中已占據(jù)重要地位。米渣蛋白的改性方法主要包括酶法、化學(xué)法、物理法和復(fù)合法,上文已提到這幾種改性方法各有優(yōu)劣。與提取方法相同的是,最常用的改性方法也是復(fù)合改性,它綜合了其他改性方法的優(yōu)點(diǎn),改性出的蛋白性能優(yōu)良,具有很好的應(yīng)用前景。單一的提取或改性方法已無法滿足社會(huì)的需求,尋找更好的方法得到純度更高和功能性質(zhì)更好的米渣蛋白是目前的趨勢(shì)。

因米渣蛋白的營養(yǎng)價(jià)值高,將其應(yīng)用于食品行業(yè)能使其發(fā)揮出更大的價(jià)值。開發(fā)米渣蛋白的新應(yīng)用對(duì)提高大米加工副產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)附加值和擴(kuò)大植物蛋白資源的開發(fā)利用很有幫助。本文主要介紹了米渣蛋白作為食品添加劑、微膠囊壁材、功能性肽和可食用膜的應(yīng)用。與其他植物蛋白相比,關(guān)于米渣蛋白的應(yīng)用研究仍較為缺乏。目前關(guān)于植物蛋白的研究主要集中在乳化性和與其他生物大分子的復(fù)合上,將米渣蛋白與其他大分子物質(zhì)復(fù)合,形成功能更優(yōu)異的復(fù)合分子,再應(yīng)用于食品中,不失為一種新的途徑。