專利名稱：高變性米糠蛋白的亞臨界水提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于植物蛋白加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)是稻谷生產(chǎn)大國(guó)，稻谷年產(chǎn)量約2億噸，米糠作為稻谷加工的副產(chǎn)物，其年產(chǎn)量在1000萬(wàn)噸以上，約占世界總產(chǎn)量的1/3。米糠是稻谷制米過程中，被碾去的表皮層部分，由外果皮、中果皮、交聯(lián)層、種皮及糊粉層組成，富含近百種營(yíng)養(yǎng)成分和數(shù)十種功能性生物活性因子，具有非常高的開發(fā)價(jià)值?，F(xiàn)代研究證明，米糠是稻谷籽粒的精華所在，它集中了 64%的營(yíng)養(yǎng)成分。其中米糠含蛋白質(zhì)約12%，其必需氨基酸組成平衡合理，其中賴氨酸含量較高，蛋白消化率達(dá)90%，是唯一可以免于過敏實(shí)驗(yàn)的谷物蛋白。然而，在我國(guó)僅有 10 15%的米糠用于精深加工，如榨油或提取植酸鈣、肌醇、谷維素等，大部分米糠主要作為畜禽飼料，這就造成了資源的極大浪費(fèi)。米糠蛋白的營(yíng)養(yǎng)和藥理特性已被廣泛認(rèn)可，但目前為止，米糠濃縮蛋白和分離蛋白并沒有商品化，主要原因有1)米糠蛋白是一種混合蛋白，其中1/3以上的蛋白不能在水、鹽、乙醇中溶解；2)米糠蛋白聚合度高，分子間二硫鍵的交聯(lián)使蛋白溶解性差；3)米糠中植酸和纖維含量高，它們與蛋白質(zhì)結(jié)合，使蛋白不易與其它成分分離。因此，如何提高米糠蛋白的溶出率和改善其功能特點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。依據(jù)米糠榨油工藝和穩(wěn)定化處理方法的區(qū)別，可以分為高溫糠粕和低溫糠粕兩大類。其中低溫糠粕因油脂產(chǎn)率低和能耗高，在國(guó)內(nèi)尚未工業(yè)化，只有北大荒米業(yè)集團(tuán)與韓國(guó)希杰公司的中試車間在進(jìn)行相關(guān)的研究工作，其它企業(yè)生產(chǎn)的糠粕均為高溫糠粕。高溫糠粕因經(jīng)過了高溫處理，米糠穩(wěn)定性得以保證，但是其中所含的蛋白已經(jīng)高度變性，屬于高變性蛋白，采用一般的提取方法已經(jīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。關(guān)于米糠蛋白的提取方法主要有化學(xué)提取法(堿法提取)、物理提取法(凍融法、 超聲法、高速攪拌法和高壓法)和酶提取法(糖酶、植酸酶、蛋白酶)。堿法提取方法簡(jiǎn)單， 但堿液濃度低時(shí)，蛋白提取率過低，而堿液濃度過高，會(huì)使美拉德反應(yīng)加快，不但影響產(chǎn)品風(fēng)味和色澤，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生不利反應(yīng)而降低蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；酶法提取具有反應(yīng)條件溫和、蛋白提取率高等優(yōu)點(diǎn)，但是有提取時(shí)間長(zhǎng)，加工成本高等缺點(diǎn)，而且會(huì)引入外源性酶蛋白；目前采用的物理法提取也存在著提取率低、設(shè)備投資較高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種亞臨界水提取米糠蛋白的方法，該方法所需時(shí)間短，環(huán)境友好，過程簡(jiǎn)單，并能最大限度地提高米糠蛋白提取得率。所述目的是通過如下方案實(shí)現(xiàn)的—種高變性米糠蛋白的亞臨界水提取方法，其特征在于依次包括以下過程原料粉碎將脫脂米糠粉碎過60目篩；第一次萃取將脫脂粉碎的米糠裝入萃取釜中，按照水料比為10 25 1 (mL/g)的比例泵入pH8. 0的水；亞臨界水萃取壓力控制在5 20MPa，萃取溫度為100 200°C，萃取時(shí)間為10 60分鐘，冷卻，得到含米糠蛋白的提取液；第一次離心將提取液離心5500r/min，10分鐘，收集上清液；第二次萃取將第一次離心后收集的沉淀物轉(zhuǎn)入萃取釜中，按照第一次萃取用水量的60%的比例泵入pH8. 0的水；亞臨界水萃取壓力控制在5 20MPa，萃取溫度為100 200°C，萃取時(shí)間為10 40分鐘，冷卻，得到含米糠蛋白的提取液，然后與第一次離心的上清液混合備用；沉淀蛋白向上述混合上清液加入2M鹽酸，使其終點(diǎn)pH為4. 4 4. 5，攪拌均勻后自然沉降60min，離心沉淀得粗蛋白；水洗按照粗蛋白質(zhì)量的5 8倍加入去離子水，在萃取罐中攪拌洗滌，水溫控制 45 50°C ；然后5500r/min離心10分鐘，收集沉淀物即為精制蛋白；將精制蛋白溶于凈水中，開啟攪拌裝置，使固形物質(zhì)量達(dá)到10 15%，然后用高壓泵送入噴霧干燥塔，噴霧壓力3 5MPa，進(jìn)風(fēng)溫度150 180°C，出口溫度60 80°C ；收集干粉即為米糠蛋白粉。采用該法可達(dá)到的以干基計(jì)的蛋白提取率(米糠蛋白粉/米糠量)可達(dá)85%以上，蛋白含量大于90%，水分含量小于5%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)米糠蛋白提取得率高，較之傳統(tǒng)的熱堿水浸提法，提取得率提高50%以上；較之酶水解法，提取得率提高20%以上。(2)提取時(shí)間短，經(jīng)過高溫高壓處理得到的亞臨界水，對(duì)米糠蛋白具有更好的溶出性能，提取時(shí)間一般在5 60分鐘。(3)環(huán)境友好，亞臨界水提取以水為提取溶劑，不會(huì)環(huán)境帶來污染。(4)操作簡(jiǎn)單，物料無(wú)需干燥處理，直接將物料和水置于萃取釜中后，在一定壓力和溫度下萃取一定時(shí)間后，冷卻即得米糠蛋白的提取液。(5)產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于熱堿水浸提法和酶水解法。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明利用亞臨界水進(jìn)行高變性脫脂米糠中蛋白質(zhì)的提取，與傳統(tǒng)堿法提取相比較，此方法有著更高的蛋白提取率。亞臨界水即將水加熱至沸點(diǎn)以上，臨界點(diǎn)以下，并控制系統(tǒng)壓力使水保持為液態(tài)，這種狀態(tài)的水被稱為亞臨界水(subcritical water)，又稱超熱水和高溫水，是一種無(wú)毒價(jià)格低廉的溶劑，常溫常壓下水是極性很大的溶劑，只能溶解極性的有機(jī)物質(zhì)，對(duì)中等極性和非極性的物質(zhì)溶解度極小。但通過對(duì)水的溫度和壓力的控制可以改變水的極性、表面張力和粘度，增加有機(jī)物在水中的溶解度。在適當(dāng)壓力下，當(dāng)水溫加熱到100-250°C之間時(shí)，水仍然保持液體狀態(tài)，但水的極性隨溫度的變化而改變，與常溫常壓水相比更類似于有機(jī)溶劑。目前利用亞臨界水萃取對(duì)環(huán)境樣品、污水和土壤進(jìn)行預(yù)處理用于分析領(lǐng)域的研究報(bào)道較多，近年來國(guó)內(nèi)外已有利用亞臨界水萃取天然活性成分如揮發(fā)油、黃酮、多酚、菇烯、皂苷以及蒽酮類物質(zhì)的相關(guān)報(bào)道，但蛋白類物質(zhì)的亞臨界水萃取專利未見報(bào)道。鑒于亞臨界水萃取對(duì)蛋白成分的回收率高，萃取時(shí)間短而且無(wú)加工助劑消耗，而且原料無(wú)需干燥，簡(jiǎn)化了樣品預(yù)處理，無(wú)環(huán)境污染，無(wú)有機(jī)溶劑殘留，且具有高效、省時(shí)和成本低等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例1取脫脂米糠粉10kg，投入萃取釜，加入250LpH8.0的水于萃取釜中，控制萃取釜內(nèi)壓力為5MPa，溫度為140°C，萃取50min后，冷卻，5500r/min離心lOmin，收集上清液；將第一次離心后收集的沉淀物轉(zhuǎn)入萃取釜中，加入150L pH8. O的水，控制萃取釜內(nèi)壓力為 5MPa，溫度為140°C，萃取30min后，冷卻，5500r/min離心lOmin，收集上清液；合并兩次離心的上清液混合備用。向上述混合上清液加入2M鹽酸，使其終點(diǎn)pH為4. 4，攪拌均勻后自然沉降60min， 離心沉淀得粗蛋白；加入30L去離子水，在萃取罐中攪拌洗滌，水溫控制45°C。然后5500r/ min離心10分鐘，收集沉淀物即為精制蛋白。將精制蛋白溶于凈水中，開啟攪拌裝置，使固形物含量達(dá)到10 15%，然后用高壓泵送入噴霧干燥塔，噴霧壓力5MPa，進(jìn)風(fēng)溫度180°C，出口溫度78°C。收集干粉即為米糠蛋白粉。稱重得蛋白粉1. Olkg，蛋白含量90. 6 %，水分含量4. 5 %。實(shí)施例2取脫脂米糠粉10kg，投入萃取釜，加入100LpH8.0的水于萃取釜中，控制萃取釜內(nèi)壓力為20MPa，溫度為200°C，萃取60min后，冷卻，5500r/min離心lOmin，收集上清液； 將第一次離心后收集的沉淀物轉(zhuǎn)入萃取釜中，加入150L PH8.0的水，控制萃取釜內(nèi)壓力為 20MPa，溫度為200°C，萃取40min后，冷卻，5500r/min離心lOmin，收集上清液；合并兩次離心的上清液混合備用。向上述混合上清液加入2M鹽酸，使其終點(diǎn)pH為4. 5，攪拌均勻后自然沉降60min， 離心沉淀得粗蛋白；加入30L去離子水，在萃取罐中攪拌洗滌，水溫控制50°C。然后5500r/ min離心10分鐘，收集沉淀物即為精制蛋白。將精制蛋白溶于凈水中，開啟攪拌裝置，使固形物含量達(dá)到10 15%，然后用高壓泵送入噴霧干燥塔，噴霧壓力3MPa，進(jìn)風(fēng)溫度150°C，出口溫度80°C。收集干粉即為米糠蛋白粉。稱重得蛋白粉1.08kg，蛋白含量90.2%，水分含量4.8%。實(shí)施例3取脫脂米糠粉10kg，投入萃取釜，加入180LpH8.0的水于萃取釜中，控制萃取釜內(nèi)壓力為lOMPa，溫度為100°C，萃取IOmin后，冷卻，5500r/min離心lOmin，收集上清液； 將第一次離心后收集的沉淀物轉(zhuǎn)入萃取釜中，加入150L PH8.0的水，控制萃取釜內(nèi)壓力為 lOMPa，溫度為100°C，萃取IOmin后，冷卻，5500r/min離心lOmin，收集上清液；合并兩次離心的上清液混合備用。向上述混合上清液加入2M鹽酸，使其終點(diǎn)pH為4. 4，攪拌均勻后自然沉降60min， 離心沉淀得粗蛋白；加入30L去離子水，在萃取罐中攪拌洗滌，水溫控制48°C。然后5500r/ min離心10分鐘，收集沉淀物即為精制蛋白。將精制蛋白溶于凈水中，開啟攪拌裝置，使固形物含量達(dá)到10 15%，然后用高壓泵送入噴霧干燥塔，噴霧壓力4MPa，進(jìn)風(fēng)溫度165°C，出口溫度70°C。收集干粉即為米糠蛋白粉。稱重得蛋白粉1.06kg，蛋白含量90.4%，水分含量4.7%。本實(shí)施方式只是對(duì)本專利的示例性說明而并不限定它的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域人員還可以對(duì)其進(jìn)行局部改變，只要沒有超出本專利的精神實(shí)質(zhì)，都視為對(duì)本專利的等同替換，都在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高變性米糠蛋白的亞臨界水提取方法，其特征在于依次包括以下過程 第一次萃取將脫脂粉碎的米糠裝入萃取釜中，按照水料比為10 25 l(mL/g)的比例泵入pH8. 0的水；亞臨界水萃取壓力控制在5 20MPa，萃取溫度為100 200°C，萃取時(shí)間為10 60分鐘，冷卻，得到含米糠蛋白的提取液；第一次離心將提取液離心5500r/min，10分鐘，收集上清液； 第二次萃取將第一次離心后收集的沉淀物轉(zhuǎn)入萃取釜中，按照第一次萃取用水量的60%的比例泵入pH8. 0的水；亞臨界水萃取壓力控制在5 20MPa，萃取溫度為100 2000C，萃取時(shí)間為10 40分鐘，冷卻，得到含米糠蛋白的提取液，然后與第一次離心的上清液混合備用；沉淀蛋白向上述混合上清液加入2M鹽酸，使其終點(diǎn)pH為4. 4 4. 5，攪拌均勻后自然沉降60min，離心沉淀得粗蛋白；水洗按照粗蛋白質(zhì)量的5 8倍加入去離子水，在萃取罐中攪拌洗滌，水溫控制45 500C ；然后5500r/min離心10分鐘，收集沉淀物即為精制蛋白；將精制蛋白溶于凈水中，開啟攪拌裝置，使固形物質(zhì)量達(dá)到10 15%，然后用高壓泵送入噴霧干燥塔，噴霧壓力3 5MPa，進(jìn)風(fēng)溫度150 180°C，出口溫度60 80°C ； 收集干粉即為米糠蛋白粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高變性米糠蛋白的亞臨界水提取方法，其特征在于在第一次萃取之前進(jìn)行原料粉碎將脫脂米糠粉碎過60目篩。
全文摘要
本發(fā)明提供一種亞臨界水提取米糠蛋白的方法，該方法所需時(shí)間短，環(huán)境友好，過程簡(jiǎn)單，并能最大限度地提高米糠蛋白提取得率。一種高變性米糠蛋白的亞臨界水提取方法，依次包括第一次萃取、第一次離心、第二次萃取、沉淀蛋白、水洗、噴霧干燥的過程，最后收集干粉即為米糠蛋白粉。本發(fā)明具有米糠蛋白提取得率高、提取時(shí)間短、環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，所得產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于熱堿水浸提法和酶水解法。
文檔編號(hào)C07K1/14GK102516375SQ20111042232
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者付紅菊, 劉軍, 周雪松, 孫愛景, 張智, 律丹, 韓冬梅 申請(qǐng)人:黑龍江省北大荒米業(yè)集團(tuán)有限公司