阅读说明：本技术 一种基于水洗脱脂超微研磨米渣的蛋白质粉制备方法 (Protein powder preparation method based on water-washing degreasing superfine grinding rice residue ) 是由 刘鸿飞 陈禹 陈岳巍 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于水洗脱脂米渣的蛋白质粉制备方法,属于蛋白质粉制备方法技术领域。本发明采用乳化剂湿法脱脂,洗掉米渣中脂肪7.5～8％。加入纤维素酶进行酶解水洗分离,洗掉米渣中的碳水化合物糖类3.0～5.5％；纤维、灰份等4～7％。经乳化湿法脱脂、酶法对米渣蛋白液水解洗涤,提高了蛋白质含量。洗涤后的米渣蛋白液用物理湿热破碎法将洗涤后的米渣蛋白液研磨为粒度≥800目后,再采用二次蛋白酶轻度酶解,解决了大米蛋白中的谷蛋白、醇蛋白水不溶的难题。应用直接蒸汽对酶解液进行灭酶灭菌,再用闪蒸脱嗅的技术,解决了杀菌难和酶解后蛋白质异味的问题。应用上排风的干燥技术,解决了传统惯用的气流干燥法干燥大米蛋白粉出现美拉德的质量问题。(The invention provides a method for preparing protein powder based on water-washing defatted rice residue, belonging to the technical field of protein powder preparation methods. The invention adopts emulsifier wet degreasing, and washes off 7.5-8% of fat in the rice residue. Adding cellulase for enzymolysis, washing and separating, and washing off 3.0-5.5% of carbohydrate sugars in the rice residue; 4-7% of fiber and ash. The rice residue protein liquid is hydrolyzed and washed by an enzyme method after being degreased by an emulsification wet method, so that the protein content is improved. The washed rice residue protein liquid is ground into a particle size of more than or equal to 800 meshes by a physical damp-heat crushing method, and then is subjected to mild enzymolysis by adopting secondary protease, so that the problem that gluten and alcohol protein in the rice protein are insoluble in water is solved. The direct steam is used for carrying out enzyme deactivation and sterilization on the enzymolysis liquid, and then the flash evaporation deodorization technology is used for solving the problems of difficult sterilization and protein peculiar smell after enzymolysis. The quality problem of Maillard appearing in the drying of rice protein powder by the traditional and conventional air flow drying method is solved by applying the drying technology of upper air exhaust.)

一种基于水洗脱脂超微研磨米渣的蛋白质粉制备方法

技术领域

本发明涉及一种基于水洗脱脂米渣的蛋白质粉制备方法，属于蛋白质粉制备方法技术领域。

背景技术

稻谷在加工过程中产生约55％的整米，15％的碎米，10％的米糠和20％的谷壳。但是碎米和米糠的售价及综合利用水平一直不高，为了提升碎米的附加值，很多企业用碎米生产大米淀粉糖，在大米淀粉糖生产中每消耗7t碎米将产生1t米渣蛋白，因此米渣蛋白资源甚为可观。残渣中蛋白质含量高达55-65％，属于优质谷物蛋白，具有良好的氨基酸组成，含有人体必需的八种氨基酸，是一种提取大米蛋白的上好原料。因此，残渣可作为提取大米蛋白的优质资源。

以前则多是作为饲料利用，其工业附加值低。但是，由于米渣中的蛋白质经过了高温处理，蛋白质结构高度交联，蛋白质变性严重，提取难度大，传统提取方法提取的米渣蛋白，蛋白质纯度低，提取率也低，并未达到综合利用米渣蛋白的目的。

目前，制取米渣蛋白的方法多数为碱浸法。碱法制备的米渣蛋白纯度和提取率较低，碱法提取蛋白质中占蛋白质总量80％以上的碱溶性蛋白，但强碱可能会使氨基酸之间缩合产生有毒物,且产生苦涩怪味；同时，碱法生产过程会产生大量废水和有害物质难以处理，对环境污染严重。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种基于水洗脱脂超微研磨米渣的蛋白质粉制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于水洗脱脂米渣的蛋白质粉制备方法，步骤一、对大米米渣进行粉碎筛选实现粒度≥D90，上料水溶，水温度55～65℃；料水比为1：5～8，剪切调质；PH值7.5～9.5；循环调质时间8～15min。

步骤二、对大米米渣水溶液添加乳化剂，乳化剂的用量为大米米渣原料质量的2～5％，进行水洗脱脂，乳化反应时间20～30min，用三项离心机脱脂分离，分离的固相浓缩蛋白乳，进行一次水洗，料水比为1:6～9、水洗温度65～75℃、搅拌速度35～45y/min、时间15～20min,搅拌后进行一次水洗两相离心机分离，分离的固相浓缩蛋白乳进行二次水洗，水洗温度75～95℃，与一次水洗等同的水料比、搅拌转速、搅拌时间，然后进行二次水洗两相离心分离；所述乳化剂为大豆卵磷脂PC+PE。

步骤三、分离的浓缩蛋白乳进行一次酶解，添加纤维素酶，酶量为干基物料的0.3～0.5％，水洗脱糖和灰分；蛋白乳加水，料水比1：6.5～8.5调浆，PH值为7.5～9.5，搅拌速度25～45y/min、反应温度55℃、反应时间30min。

米渣蛋白酶解液经离心机的高转速下进行固液离心分离，分离的蛋白浓缩液进入水洗工序，加入一次酶解液等量的料水比、温度、搅拌、稀释，然后将水洗液打入一次水洗分离机，进行洗涤分离，离心分离，弃去上清液。

一次水洗分离的固相蛋白浓缩物料进入二次水洗罐，加水稀释、搅拌、进行二次水洗，水洗液用泵打入二次水洗分离机，进行二次水洗分离，二次水洗与一次水洗的料水比、温度、搅拌相同。

对二次洗涤离心所得的固相蛋白物料进入三次水洗，再用与二次水洗等量的水加入三次水洗罐，稀释、搅拌，进行三次水洗，水洗液用泵打入三次水洗分离机，进行三次水洗分离，弃去分离后的上清液，离心所得的蛋白液进入稀释罐，加水稀释的蛋白液达到工艺要求浓度后，进入下工序的调质研磨；加水稀释的蛋白液达到工艺要求浓度是指在蛋白液中加入蛋白液容积五倍的水。

步骤四、均质研磨：将蛋白液调PH值为6.8～7.4、冷却至温度为45～50℃。调质的蛋白液经80～120Mp高压均质机均质，再进行超微磨浆过滤，蛋白液粒度≥1800目的蛋白液。

步骤五、二次酶解：对蛋白液，加蛋白酶进行轻度酶解反应；

首先对米渣蛋白液加温85～95℃灭菌，保持10～15min的灭菌时间，然后蛋白液冷却至55～60℃的温度、校对PH值在7.0～7.4后，添加碱性蛋白酶，添加量为蛋白液干物质的0.5～1.5％，添加中性蛋白酶，添加量为蛋白液干物质的0.3～0.6％，搅拌，碱性蛋白反应25～35min时,加入中性蛋白酶进行酶解反应的DH值10～15％。

步骤六、灭菌闪蒸，把蛋白液打入杀菌管线，再用蒸汽喷射器将洁净蒸汽喷入物料杀菌管中和水解液混合杀菌，再进入闪蒸罐拉真空，进行闪蒸脱嗅。

蒸汽温度115～155℃与蛋白液混合，杀菌时间7～21S，通过闪蒸、气化、拉真空负值0.08Mpa，实现灭菌脱嗅。

步骤七、浓缩干燥：杀菌脱嗅后的蛋白液的浓度固形物含量在10.8～12％，为提高蛋白液的浓度，对其要进行真空浓缩，即得到其固形物20～25％，高于浓缩前的2倍以上的大米蛋白浓缩液，浓缩液由加压泵压入上排风的喷雾干燥塔喷雾获得乳白色蛋白粉。

本发明采用两次酶解法提取的蛋白纯度高，可提取更多的水溶性蛋白,谷蛋白和醇溶蛋白经降解和修饰水溶性小分子活性肽和游离氨基酸,不仅不会破坏大米蛋白生物功能和生物营养价值,而且还可以提高和促进人体对其消化和吸收.因此从营养角度和风昧角度以及生物功能等多方面考虑,两次酶法水解提取蛋白质要优于碱法提取和一般蛋白酶解提取。

本发明的有益效果：

1、采用乳化剂湿法脱脂，洗掉米渣中脂肪7.5～8％。加入纤维素酶进行酶解水洗分离，洗掉米渣中的碳水化合物糖类3.0～5.5％；纤维、灰份等4～7％。

经乳化湿法脱脂、酶法对米渣蛋白液水解洗涤，解决了大米蛋白质含量≤80％的难题，本发明制备的大米蛋白质含量已经超过了90％。

2、洗涤后的米渣蛋白液用物理湿热破碎法将米渣蛋白液研磨为粒度≥800目后，再采用二次蛋白酶轻度酶解，解决了大米蛋白中的谷蛋白、醇蛋白水不溶的难题。

3、应用直接蒸汽对酶解液进行灭酶灭菌，再用闪蒸脱嗅的技术，解决了杀菌难和酶解后蛋白质异味的问题。

4、应用上排风的干燥技术，解决了传统惯用的气流干燥法干燥大米蛋白粉出现美拉德的质量问题。

具体实施方式

下面将对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

本实施例涉及一种基于水洗脱脂超微研磨米渣的蛋白质粉制备方法，本实施例的方法其工艺过程是对蛋白米渣采用水洗法、破乳脱脂、酶解洗糖、对脱脂脱糖的米渣蛋白浆，进行均质研磨加蛋白酶轻度酶解、杀菌脱嗅、真空浓缩、喷雾干燥获得可溶性蛋白粉。具体步骤如下：

步骤一、对大米米渣进行粉碎筛选实现粒度120～160目≥D90通过。上料水溶，水温度55～65℃；料水比为1：5～8，剪切调质；PH值7.5～9.5；循环调质时间8～15min。

(1)步骤一目的:将米渣蛋白粉湿法剪切均质减小颗粒粒径，有利于使包裹粒经网格中的脂肪、灰分、碳水化合物释放出来。

(2)方法原理：蛋白溶液中的蛋白质经碱溶调整PH，通过金属离子与蛋白质的螯合，使蛋白质的分子溶胀，肽链舒展，使杂质得以从紧密网状结构中释放出来，与外界环境接触面积增大，路径缩短，碱液皂化可以提高脂肪的水溶性。可以提高后续工艺中针对杂质、灰分、脂肪和碳水化合物采取措施的作用效果。

步骤二、对大米米渣水溶液添加乳化剂大豆卵磷脂PC+PE添加量为大米米渣原料质量的2～5％，进行水洗脱脂，乳化反应时间20～30min，用三项离心机(清相、液相、固相)脱脂分离。分离的固相浓缩蛋白乳，进行一次水洗，料水比1:6～9、水洗温度65～75℃、搅拌速度35～45y/min、时间15～20min,搅拌后进行一次水洗两相离心机分离。分离的固相浓缩蛋白乳进行二次水洗，水洗温度95～105℃，与一次水洗等同的水料比、搅拌转速、搅拌时间，然后进行二次水洗两相离心分离。

(1)步骤二目的：对蛋白渣液通过添加乳化剂进行脱脂。

(2)选用亲水性和疏水性强的乳化液，为大豆卵磷脂(PC+PE)，大豆卵磷脂与食用脂肪酸的酯类。以磷脂的-OH基为亲水基，脂肪酸的碳链部分为亲油基的一种乳化剂。由于含有固定比例配伍的两种活性物质可形成双分子膜，可得到w/O、O/w型乳化液这就利用其OH亲水基和脂肪酸的亲油基把米渣蛋白液中的脂肪析出使蛋白质与脂肪分离。先乳化剂乳化破乳，再用水洗分离达到脱脂的目的。

(3)该步骤采用添加乳化剂一次破乳。一次破乳后的蛋白液加热二次破乳。

步骤三、分离的浓缩蛋白乳进行一次酶解，添加纤维素酶，酶量为干基物料的0.3～5％，水洗脱糖和灰分。蛋白乳加水，料水比1：6.5～8.5调浆，PH7.5～9.5，搅拌速度25-45ypm/min、反应温度55℃、反应时间30min。

米渣蛋白酶解液经离心机的高转速(3600rpm)下进行固液离心分离。分离的蛋白浓缩液进入水洗工序，加入一次酶解液等量的料水比、温度、搅拌、稀释，然后将水洗液打入一次水洗分离机，进行洗涤分离。离心分离，弃去上层清液，

一次水洗分离的固相蛋白浓缩物料进入二次水洗罐，加水稀释、搅拌、进行二次水洗，水洗液用泵打入二次水洗分离机，进行二次水洗分离。二次水洗与一次水洗的料水比、温度、搅拌相同。

对二次洗涤离心所得的固相蛋白物料进入三次水洗，再用与二次水洗等量的水加入三次水洗罐，稀释、搅拌，进行三次水洗，水洗液用泵打入三次水洗分离机，进行三次洗涤分离。弃去分离后的上清液，离心所得的蛋白液进入稀释罐，在蛋白液中加入蛋白液容积5倍的水，进入下工序的调质研磨。

(1)步骤三目的：将油料细胞内的油脂和蛋白质释放出来是把米渣蛋白溶液进酶解反应罐，获得酶解蛋白液。洗涤分离去除米渣蛋白溶液中的杂质、灰分、脂肪和碳水化合物。

(2)该方法原理

酶解是将米渣蛋白液酶解，采用细胞壁降解酶类降解细胞壁。在一定的水料比、温度、反应时间等要素条件下反应，可以将大分子的糊***解成低聚糖，与蛋白的结合作用减弱，料液粘度降低。再经高速离心机水洗分离，分离洗涤的作用是去除物料中的非蛋白杂质，获得米渣蛋白酶解物料，提高米渣蛋白质的纯度。

步骤四、均质研磨：将蛋白液调PH值为6.8～7.4、冷却至温度为45～50℃。调质的蛋白液经80～120Mp高压均质机均质，再进行超微磨浆过滤，蛋白液粒度≥1800目的蛋白液。

(1)步骤四的目的：将调质的蛋白液进行两级胶体磨超微磨浆过滤，再经两级高压均质实现工艺要求蛋白液粒度。

(2)均质研磨的原理：液相超微粉碎具有微细间隙且高速旋转的动、定刃口间产生的强大剪切、摩擦和挤压力，可对物料产生强大的破坏力；超微粉碎高强的作用力在破坏非蛋白质微粒结构、切断其连接的同时，还有可能对其微粒的结晶状态产生影响，形成结晶疏松区和晶间裂纹，强化破碎效果。

(3)液相研磨的优势

①纤维在湿状态下能够充分吸水伸展、膨胀，组织结构相对疏松、软脆，比干状态下更容易断裂，利用湿胀、干缩有助于得到微细颗粒。

②研磨过程中水的存在，不仅有助于输送物料、提高喂入性，同时还可为系统降温，避免物料过热。

③高速研磨是对大米蛋白渣的液体经高压均质的物料微粒再进行超微化处理。

步骤五、二次酶解：对蛋白质溶液，加酶蛋白酶进行轻度酶解反应。

首先对米渣蛋白液加温85～95℃灭菌，保持10～15min的杀菌时间，然后蛋白质溶液冷却至55～60℃的温度、校对PH值不低于7.0～7.4后，选用杰能科的专用蛋白酶，外切蛋白酶(AP)(添加量为蛋白液干物质的0.5～1.5％)+内切酶(PNL)(添加量为蛋白液干物质的0.3～0.6％)搅拌,蛋白反应25～35min时加入修饰蛋白酶(51FP)进行酶解反的DH值(10～15％)。(在酶解过程中要以水解度DH为指标，准确、定向选用酶制剂和用量为E/S、稳定水解反应温度、准确作用时间、控制底物浓度)。

(1)步骤五目的：酶解方法是把不溶于水的谷蛋白质酶解为可溶性蛋白。

(2)酶解原理：蛋白液经蛋白酶的作用，把部分大分子蛋白质切为小分子蛋白质。将经研磨≤15微米粒经的蛋白液，酶解为≥12000Da～10000Da分子量段应占50％以上。

(3)该方法；为轻度酶解。既要对大分子的蛋白质切为小分子又要控制水解度在DH值≤10～15％，又不能出现苦味肽。在酶解过程中要以水解度DH为指标，准确、定向选用酶制剂和用量为E/S、稳定水解反应温度、准确作用时间、控制底物浓度。

步骤六、灭菌闪蒸把蛋白液打入杀菌管线，再用蒸汽喷射器将洁净蒸汽喷入物料杀菌管中和水解液混合杀菌，再进入闪蒸罐拉真空，进行闪蒸脱嗅。

(1)步骤六目的：将高压蒸汽喷入蛋白溶液中进行瞬时超高温处理，实现灭酶灭菌的目的。

(2)方法原理：蒸汽与蛋白液混合，通过闪蒸、气化、拉真空实现灭菌。

蒸汽温度115～155℃与蛋白液混合，杀菌时间7～21S,通过闪蒸、气化、拉真空负值0.08Mpa,实现灭菌脱嗅。可使最终产品菌落总数(个/克)≤1000～1500菌落总数。

步骤七、浓缩干燥：杀菌脱嗅后的蛋白液的浓度固形物含量在10.8～12％，为提高蛋白液的浓度，对其要进行真空浓缩，即得到其固形物20～25％，高于浓缩前的二倍以上的米蛋白浓缩液。浓缩液由加压泵压入上排风宽体节能型压力喷雾干燥机组”喷雾获得乳白色蛋白粉。(本步骤方法中使用的“上排风宽体节能型压力喷雾干燥机组”，其专利号为ZL201821832504X，授权公告日为2019年6月21日)

上排风宽体节能型压力喷雾干燥机组的特点：

(1)采用四喷枪结构设计，各喷枪喷出的雾滴相互碰撞，聚合成中空的大颗粒，提高了蛋白粉的速溶性。

(2)采用18～20MPa高压喷雾，物料充分雾化，与热风充分接触，增大了受热面积，提高了热效率，产品瞬间干燥。

(3)分风装置采用多个可调节的风筒，确保进入塔内的气流垂直向下，不偏流，无涡流。这样就最大限度地减少了粉尘挂壁。

(4)旋风和袋式除尘器的细粉经过重新从塔顶回到塔内附聚，成为较大颗粒，提高了豆粉的溶解度。同时保护了环境。

(5)塔体内的粉从锥节底口进入振动流化床内，被二次干燥、造粒和冷却。改善了产品质量，提高了溶解度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。