本發(fā)明屬于食品精加工和制糖
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及大米加工副產(chǎn)品(碎米、米糠)高效聯(lián)產(chǎn)環(huán)糊精和米蛋白的方法。
背景技術(shù)：
：稻谷是我國的主要糧食作物，在碾制過程中會(huì)產(chǎn)生10～15％碎米，目前我國每年大米加工產(chǎn)生的碎米約為1700萬噸，由于碎米硬度低、碎米淀粉易溶于水、糊化度高、蒸煮特性差、食用品質(zhì)遠(yuǎn)低于同一品種整米等因素，很少被直接用于蒸煮米飯。碎米中主要成分為淀粉，含量高達(dá)70％-80％，蛋白含量等營養(yǎng)物質(zhì)與大米相近，約8％，碎米營養(yǎng)品質(zhì)好，不存在生理障礙因子，是生產(chǎn)嬰幼兒食品的理想原料，但價(jià)格僅為大米的1/3-1/2，目前我國對碎米資源的利用主要集中在傳統(tǒng)食品開發(fā)以及充飼料和工業(yè)原料上，尚未得到更進(jìn)一步的增值開發(fā)和利用。此外，稻谷在加工成精米的過程中還要去掉外殼和占總重約10％的果皮、種皮、外胚層、糊粉層和胚，生成稻谷加工的主要副產(chǎn)品及即米糠。米糠中含有淀粉、脂質(zhì)和粗蛋白，還含有多種天然活性成分，比如植酸、谷維素、γ-氨基丁酸、脂多糖、生育酚等。其中的米糠蛋白是一種營養(yǎng)價(jià)值很高的植物蛋白質(zhì)，其中可溶性蛋白約占70％，必需氨基酸組成接近人體需要模式，且賴氨酸和蛋氨酸含量高于大米及其它谷物含量，可彌補(bǔ)谷物蛋白某些氨基酸不足的缺陷。米糠蛋白另一個(gè)突出特點(diǎn)是低過敏性，為嬰幼兒斷乳食品理想原料。目前我國米糠年產(chǎn)量已達(dá)到1800萬噸，但利用率只有10％，大部分作為低價(jià)值飼料使用，造成了極大浪費(fèi)。綜上所述，如何使碎米和米糠資源得到最大化利用并提高大米加工副產(chǎn)品的綜合利增值空間是一個(gè)亟待解決的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種稻谷加工副產(chǎn)品高效聯(lián)產(chǎn)環(huán)糊精和米蛋白的方法，該方法可制備得到高品質(zhì)的碎米米糠環(huán)糊精及米蛋白副產(chǎn)品，進(jìn)一步提高大米加工副產(chǎn)品的利用價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：稻谷加工副產(chǎn)品高效聯(lián)產(chǎn)環(huán)糊精和蛋白質(zhì)的方法，該方法以碎米和米糠為原料，包括以下處理步驟：(1)機(jī)械活化：用粉碎機(jī)將碎米和米糠粉碎成分粉末，過70目篩后，先倒入球磨中低速研磨5～10min，再倒入多級旋風(fēng)磨中研磨20～30min，得機(jī)械活化碎米米糠粉混合物；(2)超聲波聯(lián)合低濃度纖維素酶處理：將步驟(1)所得混合物以1∶7～1∶8的料液比加水混合，用超聲波進(jìn)行超聲處理，處理時(shí)間15～20min，超聲強(qiáng)度2.0～2.3W/(g.cm2)，處理溫度35～38℃，超聲結(jié)束，向超聲液中加入終濃度0.1～0.3U/ml的纖維素復(fù)合酶反應(yīng)20～30min；酶解完畢，用蒸餾水沖洗干凈，加水調(diào)漿制成濃度為10～15％的碎米米糠漿；(3)分離：將步驟(2)所得碎米米糠漿于2500～3200r/min離心，得上清液和沉淀；(4)碎米米糠蛋白提?。簩⒉襟E(3)所得上清液減壓濃縮成相對密度為1.25～1.30的濃縮液，加入酸性蛋白酶，加酶量為所述沉淀干基質(zhì)量的0.5～1.0％，于50～55℃反應(yīng)5～7h，所得料液置于沸水中滅酶，離心取上層酶解液；用氫氧化鈉溶液將該酶解液的pH值調(diào)節(jié)至11～12，將所得料液于-25～-15℃進(jìn)行冷凍直至完全凍結(jié)；將凍結(jié)料液粉碎，直至其完全變?yōu)橐后w，用鹽酸中和液體pH值至中性，于1500～2000r/min離心，收集上清液；真空濃縮，冷凍干燥后得碎米米糠蛋白成品；(5)碎米米糠環(huán)糊精提?。篈.脫支處理：取步驟(3)所得沉淀，以pH3.6的醋酸-醋酸鈉緩沖液為溶劑配制成1.5％的溶液，加入6.5～8.5U/g的異淀粉酶，于40～42℃，pH3.2～3.5的條件下反應(yīng)9～11h，沸水浴滅酶；在所得脫支反應(yīng)液中加入5～6倍體積的無水乙醇，離心取沉淀，再向沉淀物中加入Tris-HCl緩沖液至沉淀重量百分濃度為1～1.5wt％，煮沸50～60min，得脫支淀粉液；B.4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和糖化酶改性處理：將4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和糖化酶分別進(jìn)行10～12倍稀釋后，于25～35℃，150～280MPa高壓處理，處理時(shí)間10～12min，分別得到改性4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和改性糖化酶；C.復(fù)合酶處理：向步驟A所得脫支淀粉液中加入8～10U/g的改性4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶，在65～68℃，pH7.2～7.5的條件下反應(yīng)10～20h，沸水浴滅酶；再倒入3.5倍體積的醋酸-醋酸鈉緩沖液混勻后，加入0.5U/ml的改性糖化酶，在55℃，pH5.5的條件下反應(yīng)5h，沸水浴滅酶，離心取上清液；D.沉淀環(huán)糊精：向上述上清液中加入7倍體積的無水乙醇，離心取沉淀，去除殘留水分和乙醇，冷凍干燥后即得碎米米糠環(huán)糊精成品。具體地，步驟(1)所述球磨轉(zhuǎn)速為70～100rpm。優(yōu)選地，步驟(4)所述酸性蛋白酶的酶活為600000U/ml。優(yōu)選地，步驟(5)中，所述4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶的改性條件為：溫度28℃下進(jìn)行280MPa高壓處理12min。優(yōu)選地，步驟(5)中，所述糖化酶的改性條件為：溫度30℃下進(jìn)行180MPa高壓處理10min。本發(fā)明的有益效果為：與傳統(tǒng)的以優(yōu)質(zhì)淀粉(木薯淀粉、大米淀粉、玉米淀粉等)為原料單一制備環(huán)糊精的工藝相比，本發(fā)明申請人采用大米的主要加工副產(chǎn)品——碎米和米糠為原料，經(jīng)過不斷摸索工藝參數(shù)條件，開發(fā)出一種高效聯(lián)產(chǎn)環(huán)糊精和米蛋白的方法：基于原料的特殊性質(zhì)獨(dú)創(chuàng)機(jī)械活化(先低速球磨后多級旋風(fēng)磨研磨，摩擦力、剪切力和高頻振動(dòng)結(jié)合作用)、超聲和低濃度纖維素酶處理相結(jié)合的特殊預(yù)處理工藝，嚴(yán)格控制處理和反應(yīng)程度，經(jīng)處理原料反應(yīng)比表面積增大，表面活性增強(qiáng)，有利于后續(xù)生化反應(yīng)而有助于提高環(huán)糊精和米蛋白的提取率；在提取環(huán)糊精前先進(jìn)行脫支預(yù)處理，可提高底物轉(zhuǎn)化率，同時(shí)發(fā)現(xiàn)分別于特定壓力條件下對4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和糖化酶進(jìn)行改性處理，能改變酶的構(gòu)象，暴露更多的催化部位，從而提高催化活性和效率；提取蛋白過程中采用堿性條件下先冷凍再粉碎解凍的工藝，能改變碎米蛋白構(gòu)象，降低蛋白聚集程度，增加暴露的親水基團(tuán)，提高蛋白質(zhì)溶解性能。本發(fā)明工藝環(huán)糊精轉(zhuǎn)化率達(dá)到32％以上，同時(shí)制備得到可達(dá)嬰幼兒食品及醫(yī)藥級別的具有高溶解性和良好起泡乳化性的高品質(zhì)蛋白副產(chǎn)品，顯著提高了碎米米糠資源的利用價(jià)值，拓展了大米加工副產(chǎn)品的綜合利增值空間，具有良好的應(yīng)用前景。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例，詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。如無特殊說明，下列實(shí)施例所述各原料均為市售商品，所述各試驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器如無特殊說明均屬本領(lǐng)域常規(guī)。實(shí)施例1取大米加工副產(chǎn)品混合物(碎米1000g，米糠1000g)作為處理原料，具體包括以下步驟：(1)機(jī)械活化：用粉碎機(jī)將碎米和米糠粉碎成分粉末，過70目篩后，先倒入球磨中低速研磨25min，球磨轉(zhuǎn)速為100rpm，再倒入多級旋風(fēng)磨中研磨30min，得機(jī)械活化碎米米糠粉混合物；(2)超聲波聯(lián)合低濃度纖維素酶處理：將步驟(1)所得混合物以1∶7的料液比加水混合，用超聲波進(jìn)行超聲處理，處理時(shí)間15min，超聲強(qiáng)度2.3w/(g.cm2)，處理溫度35℃，超聲結(jié)束，向超聲液中加入終濃度0.1U/ml的纖維素復(fù)合酶反應(yīng)30min；酶解完畢，用蒸餾水沖洗干凈，加水調(diào)漿制成濃度為15％的碎米米糠漿；(3)分離：將步驟(2)所得碎米米糠漿于3200r/min離心，得上清液和沉淀；(4)碎米米糠蛋白提?。簩⒉襟E(3)所得上清液減壓濃縮成相對密度為1.25的濃縮液，加入酶活為600000U/ml的酸性蛋白酶，加酶量為沉淀干基質(zhì)量的0.5％，于55℃反應(yīng)7h，所得料液置于沸水中滅酶，離心取上層酶解液；用氫氧化鈉溶液將該酶解液的pH值調(diào)節(jié)至11，將所得料液于-25℃進(jìn)行冷凍直至完全凍結(jié)；將凍結(jié)料液粉碎，直至其完全變?yōu)橐后w，用鹽酸中和液體pH值至中性，于2000r/min離心，收集上清液；真空濃縮，冷凍干燥后得碎米米糠蛋白成品；(5)碎米米糠環(huán)糊精提?。篈.脫支處理：取步驟(3)所得沉淀，以pH3.6的醋酸-醋酸鈉緩沖液為溶劑配制成1.5％的溶液，加入8.5U/g的異淀粉酶，于42℃，pH3.2的條件下反應(yīng)9h，沸水浴滅酶；在所得脫支反應(yīng)液中加入6倍體積的無水乙醇，離心取沉淀，再向沉淀物中加入Tris-HCl緩沖液至沉淀重量百分濃度為1.5wt％，煮沸50min，得脫支淀粉液；B.4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和糖化酶改性處理：將4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和糖化酶分別進(jìn)行12倍稀釋，4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶于25℃，280MPa高壓處理12min，糖化酶于25℃，150MPa高壓處理10min，分別得到改性4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和改性糖化酶；C.復(fù)合酶處理：向步驟A所得脫支淀粉液中加入10U/g的改性4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶，在68℃，pH7.2的條件下反應(yīng)20h，沸水浴滅酶；再倒入3.5倍體積的醋酸-醋酸鈉緩沖液混勻后，加入0.5U/ml的改性糖化酶，在55℃，pH5.5的條件下反應(yīng)5h，沸水浴滅酶，離心取上清液；D.沉淀環(huán)糊精：向上述上清液中加入7倍體積的無水乙醇，離心取沉淀，去除殘留水分和乙醇，冷凍干燥后即得碎米米糠環(huán)糊精成品。實(shí)施例2原料同實(shí)施例1，具體包括以下步驟：(1)機(jī)械活化：用粉碎機(jī)將碎米和米糠粉碎成分粉末，過70目篩后，先倒入球磨中低速研磨20min，球磨轉(zhuǎn)速為90rpm，再倒入多級旋風(fēng)磨中研磨25min，得機(jī)械活化碎米米糠粉混合物；(2)超聲波聯(lián)合低濃度纖維素酶處理：將步驟(1)所得混合物以1∶7的料液比加水混合，用超聲波進(jìn)行超聲處理，處理時(shí)間18min，超聲強(qiáng)度2.2w/(g.cm2)，處理溫度36℃，超聲結(jié)束，向超聲液中加入終濃度0.2U/ml的纖維素復(fù)合酶反應(yīng)25min；酶解完畢，用蒸餾水沖洗干凈，加水調(diào)漿制成濃度為12％的碎米米糠漿；(3)分離：將步驟(2)所得碎米米糠漿于3000r/min離心，得上清液和沉淀；(4)碎米米糠蛋白提?。簩⒉襟E(3)所得上清液減壓濃縮成相對密度為1.28的濃縮液，加入酶活為600000U/ml的酸性蛋白酶，加酶量為沉淀干基質(zhì)量的0.8％，于52℃反應(yīng)6h，所得料液置于沸水中滅酶，離心取上層酶解液；用氫氧化鈉溶液將該酶解液的pH值調(diào)節(jié)至11，將所得料液于-20℃進(jìn)行冷凍直至完全凍結(jié)；將凍結(jié)料液粉碎，直至其完全變?yōu)橐后w，用鹽酸中和液體pH值至中性，于1800r/min離心，收集上清液；真空濃縮，冷凍干燥后得碎米米糠蛋白成品；(5)碎米米糠環(huán)糊精提取：A.脫支處理：取步驟(3)所得沉淀，以pH3.6的醋酸-醋酸鈉緩沖液為溶劑配制成1.5％的溶液，加入7U/g的異淀粉酶，于40～42℃，pH3.3的條件下反應(yīng)10h，沸水浴滅酶；在所得脫支反應(yīng)液中加入5.5倍體積的無水乙醇，離心取沉淀，再向沉淀物中加入Tris-HCl緩沖液至沉淀重量百分濃度為1.5wt％，煮沸55min，得脫支淀粉液；B.4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和糖化酶改性處理：將4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和糖化酶分別進(jìn)行10倍稀釋，4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶于28℃，280MPa高壓處理12min，糖化酶于30℃，180MPa高壓處理10min，分別得到改性4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和改性糖化酶；C.復(fù)合酶處理：向步驟A所得脫支淀粉液中加入10U/g的改性4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶，在66℃，pH7.4的條件下反應(yīng)15h，沸水浴滅酶；再倒入3.5倍體積的醋酸-醋酸鈉緩沖液混勻后，加入0.5U/ml的改性糖化酶，在55℃，pH5.5的條件下反應(yīng)5h，沸水浴滅酶，離心取上清液；D.沉淀環(huán)糊精：向上述上清液中加入7倍體積的無水乙醇，離心取沉淀，去除殘留水分和乙醇，冷凍干燥后即得碎米米糠環(huán)糊精成品。實(shí)施例3原料同實(shí)施例1，具體包括以下步驟：(1)機(jī)械活化：用粉碎機(jī)將碎米和米糠粉碎成分粉末，過70目篩后，先倒入球磨中低速研磨15min，球磨轉(zhuǎn)速為70rpm，再倒入多級旋風(fēng)磨中研磨20min，得機(jī)械活化碎米米糠粉混合物；(2)超聲波聯(lián)合低濃度纖維素酶處理：將步驟(1)所得混合物以1∶8的料液比加水混合，用超聲波進(jìn)行超聲處理，處理時(shí)間20min，超聲強(qiáng)度2.0w/(g.cm2)，處理溫度38℃，超聲結(jié)束，向超聲液中加入終濃度0.3u/ml的纖維素復(fù)合酶反應(yīng)20min；酶解完畢，用蒸餾水沖洗干凈，加水調(diào)漿制成濃度為10％的碎米米糠漿；(3)分離：將步驟(2)所得碎米米糠漿于2500r/min離心，得上清液和沉淀；(4)碎米米糠蛋白提?。簩⒉襟E(3)所得上清液減壓濃縮成相對密度為1.30的濃縮液，加入酶活為600000U/ml的酸性蛋白酶，加酶量為沉淀干基質(zhì)量的1.0％，于50℃反應(yīng)5h，所得料液置于沸水中滅酶，離心取上層酶解液；用氫氧化鈉溶液將該酶解液的pH值調(diào)節(jié)至12，將所得料液于-15℃進(jìn)行冷凍直至完全凍結(jié)；將凍結(jié)料液粉碎，直至其完全變?yōu)橐后w，用鹽酸中和液體pH值至中性，于1500r/min離心，收集上清液；真空濃縮，冷凍干燥后得碎米米糠蛋白成品；(5)碎米米糠環(huán)糊精提?。篈.脫支處理：取步驟(3)所得沉淀，以pH3.6的醋酸-醋酸鈉緩沖液為溶劑配制成1.5％的溶液，加入6.5U/g的異淀粉酶，于40℃，pH3.5的條件下反應(yīng)11h，沸水浴滅酶；在所得脫支反應(yīng)液中加入5倍體積的無水乙醇，離心取沉淀，再向沉淀物中加入Tris-HCl緩沖液至沉淀重量百分濃度為1wt％，煮沸60min，得脫支淀粉液；B.4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和糖化酶改性處理：將4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和糖化酶分別進(jìn)行10倍稀釋后，4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶于25℃，150MPa高壓12min，糖化酶于35℃，200MPa高壓處理12min，分別得到改性4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶和改性糖化酶；C.復(fù)合酶處理：向步驟A所得脫支淀粉液中加入10U/g的改性4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶，在65℃，pH7.5的條件下反應(yīng)10h，沸水浴滅酶；再倒入3.5倍體積的醋酸-醋酸鈉緩沖液混勻后，加入0.5U/ml的改性糖化酶，在55℃，pH5.5的條件下反應(yīng)5h，沸水浴滅酶，離心取上清液；D.沉淀環(huán)糊精：向上述上清液中加入7倍體積的無水乙醇，離心取沉淀，去除殘留水分和乙醇，冷凍干燥后即得碎米米糠環(huán)糊精成品。成品測定采用凱氏定氮法測定實(shí)施例1～實(shí)施例3所得碎米米糠蛋白成品中粗蛋白含量，計(jì)算碎米米糠蛋白提取率，對蛋白質(zhì)性能進(jìn)行測定，結(jié)果參見表1；同時(shí)測定實(shí)施例1～實(shí)施例3所得碎米米糠環(huán)糊精的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果參見表2：表1碎米米糠蛋白質(zhì)提取率及性能分析項(xiàng)目提取率(％)溶解性(％)起泡性乳化性實(shí)施例146.595.814.20.44實(shí)施例248.996.115.30.41實(shí)施例345.994.714.90.40由上表數(shù)據(jù)可知，實(shí)施例1～實(shí)施例3所述方法具有較高的蛋白質(zhì)提取率，可制備得到具有高溶解性及理想起泡乳化性的功能性質(zhì)良好的高品質(zhì)碎米米糠蛋白質(zhì)。表2碎米米糠環(huán)糊精轉(zhuǎn)化率由上表數(shù)據(jù)可知，實(shí)施例1～實(shí)施例3所述方法具有較為理想的環(huán)糊精轉(zhuǎn)化率。可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3