一种高乳化性脱镉米渣蛋白及其酸沉淀方法
阅读说明：本技术 一种高乳化性脱镉米渣蛋白及其酸沉淀方法 (High-emulsibility cadmium-removed rice residue protein and acid precipitation method thereof ) 是由 赵强 游洋 熊华 刘欢 谢明勇 饶世平 刘胜国 于 2021-08-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高乳化性脱镉米渣蛋白及其酸沉淀方法,属于大米产品加工技术领域,本发明以米渣为原料,经原料预处理、脱脂、酶解、灭酶、碱提、酸沉、干燥等步骤制备。本发明所得产品米渣蛋白的乳化性得到改善,镉含量远低于国家标准中食品中镉的限量,能够大幅提升米渣副产物的附加值,且操作简单,绿色环保,成本低,适合在食品工业生产中使用。(The invention discloses a high-emulsibility cadmium-removed rice residue protein and an acid precipitation method thereof, belonging to the technical field of rice product processing. The emulsibility of the rice residue protein obtained by the invention is improved, the cadmium content is far lower than the limit of cadmium in food in national standard, the added value of the rice residue by-product can be greatly improved, the operation is simple, the method is green and environment-friendly, the cost is low, and the method is suitable for being used in food industrial production.)
技术领域
本发明涉及大米产品加工技术领域，具体涉及一种高乳化性脱镉米渣蛋白及其酸沉淀方法。
背景技术
大米蛋白的品质在谷类蛋白中被公认为是最佳的，其营养价值高，可与鸡蛋、牛乳、牛肉相媲美，是人们日常膳食的重要蛋白来源。大米蛋白主要由清蛋白、球蛋白、醇溶性蛋白和谷蛋白四种蛋白组成，大米蛋白是低抗原形蛋白，不会产生过敏反应，对生产婴幼儿食品是十分有利的。大米蛋白不仅具有独特的营养功能，还有其它一些保健功能，近来的研究表明，大米蛋白能够降低血清胆固醇的含量。大米蛋白含有丰富的必需氨基酸，第一限制性氨基酸赖氨酸的含量高于其他谷类，且氨基酸组成模式与WHO/FAO的推荐模式相接近，易于被人体消化吸收。与其他谷类蛋白相比，大米蛋白的生物价(BV)和蛋白质利用率(PER)更高，生物价可高达77，大米蛋白为食品行业提供了一种优质蛋白资源，其营养价值无可取代。
我国米渣蛋白资源丰富，在淀粉糖生产中每消耗7吨大米将产生1吨米渣。米渣蛋白的研究及其产品开发不仅可以充分利用大米蛋白资源，也有利于提高淀粉糖生产企业的经济效益。米渣蛋白是以早釉稻或碎米为原料生产淀粉糖或发酵生产谷氨酸、柠檬酸、乳酸以及生化药品时，米粉液化或糖化后的副产品。米渣是将大米粉经高温淀粉酶液化并经板框过滤除去部分糖类物质后的残渣，蛋白含量约50％,米渣蛋白具有大米蛋白的一切优点，如：氨基酸组成平衡合理，口感温和，低过敏性和降低胆固醇等。然而，米渣蛋白中的重金属镉含量较高，极大的制约了米渣蛋白的加工再利用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种高乳化性脱镉米渣蛋白及其酸沉淀方法，解决米渣蛋白镉含量过高的问题，是一种应用价值高，操作简单，绿色环保，成本较低的高乳化型米渣蛋白的制备方法。
本发明提出一种高乳化性脱镉米渣蛋白的酸沉淀方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将米渣去杂，粉碎过筛，得过筛米渣；
(2)脱脂：将正己烷加入步骤(1)所得过筛米渣，脱脂，挥发，得脱脂米渣；
(3)酶解：将步骤(2)所得脱脂米渣加入水，调节温度，调节pH，加入高温α-淀粉酶，进行酶解，得酶解分散液；
(4)灭酶：将步骤(3)所得酶解分散液调节pH，进行灭酶处理，得灭酶混合液；
(5)碱提：将步骤(4)所得灭酶混合液冷却，搅拌，加入氢氧化钠溶液，调节pH，进行碱提，离心，取上清液；
(6)酸沉：向步骤(5)所得上清液中加入柠檬酸溶液，调节pH，静置，离心，取沉淀；
(7)干燥：将步骤(6)所得沉淀透析，真空冷冻干燥，得高乳化性脱镉米渣蛋白。
进一步的，
步骤(1)中，所述粉碎过筛为米渣粉碎后过60～120目筛。
进一步的，
所述步骤(2)中，每1g过筛米渣加入5～10ml正己烷；优选的，所述每1g过筛米渣加入8～10ml正己烷；
步骤(2)中，所述脱脂的时间为2h。
进一步的，
所述步骤(3)中，每1g脱脂米渣加入10～20ml水；
步骤(3)中，所述调节温度至90～95℃，所述调节pH至6.0～7.0；
步骤(3)中，所述高温α-淀粉酶的添加量为脱脂米渣质量的0.05～0.1％；
步骤(3)中，所述酶解的时间为1～2h。
进一步的，
步骤(4)中，所述调节pH至9.0～10.0。
进一步的，
步骤(5)中，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5～1mol/L；
步骤(5)中，所述调节pH至11.0～12.0，搅拌3h，进行碱提。
进一步的，
步骤(6)中，所述柠檬酸溶液的浓度为0.5～1mol/L；
步骤(6)中，所述调节pH至4.5～5.0；
步骤(6)中，所述静置的时间为0.5～1h。
进一步的，
步骤(5)-(6)中，所述离心的转速为4000～5000rpm，离心的时间为15～20min。
进一步的，
步骤(7)中，所述透析的温度为4℃，透析的时间为72h；
步骤(7)中，所述真空冷冻干燥的温度为-40℃～-50℃。
本发明还提供了一种利用上述任一制备方法制备得到的高乳化性脱镉米渣蛋白。
本发明具有以下优势：
本发明提供了一种应用价值高，操作简单，绿色环保，成本低廉的制备方法，能提高米渣蛋白的乳化性，解决米渣蛋白镉含量过高的问题。本发明能去除90％以上的镉，产品米渣蛋白的镉含量低于0.1mg/kg，远低于国家标准中规定的食品中镉的限量，能有效解决米渣蛋白镉含量超标而不宜食用的问题，且米渣蛋白的得率、纯度和蛋白乳化性提高，适宜大规模的推广和应用。
具体实施方式
面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。所用方法为常规方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明一实施例提出一种高乳化性脱镉米渣蛋白的酸沉淀方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将米渣去杂，粉碎过筛，得过筛米渣；
(2)脱脂：将正己烷加入步骤(1)所得过筛米渣，脱脂，挥发，得脱脂米渣；
(3)酶解：将步骤(2)所得脱脂米渣加入水，调节温度，调节pH，加入高温α-淀粉酶，进行酶解，得酶解分散液；
(4)灭酶：将步骤(3)所得酶解分散液调节pH，进行灭酶处理，得灭酶混合液；
(5)碱提：将步骤(4)所得灭酶混合液冷却，搅拌，加入氢氧化钠溶液，调节pH，进行碱提，离心，取上清液；
(6)酸沉：向步骤(5)所得上清液中加入柠檬酸溶液，调节pH，静置，离心，取沉淀；
(7)干燥：将步骤(6)所得沉淀透析，真空冷冻干燥，得高乳化性脱镉米渣蛋白。
本发明采用限制性酶解和柠檬酸酸沉协同作用，柠檬酸和米渣中的镉进行络合，在酸沉过程中可以更大程度的去除米渣中的镉，制得镉含量更低的米渣蛋白，通过高温α-淀粉酶，限制性的酶解除去原料米渣中残留的淀粉，使米渣中的蛋白富集，提高米渣蛋白的得率和纯度，且制取得到的米渣蛋白乳化性提高。
本发明一实施例中，步骤(1)中，粉碎过筛为：将米渣粉碎后，过60～120目筛。
本发明一实施例中，步骤(1)中，去杂为将米渣机械去除杂质。
本发明一实施例中，步骤(2)中，每1g过筛米渣加入5～10ml正己烷。
优选的，步骤(2)中，每1g过筛米渣加入8～10ml正己烷。
更优选的，步骤(2)中，每1g过筛米渣加入10ml正己烷。
本发明一实施例中，步骤(2)中，将步骤(1)所得过筛米渣加入正己烷后，搅拌，进行脱脂，至没有正己烷残留；搅拌的时间为3～4h；优选的，搅拌的时间为4h。
本发明一实施例中，步骤(2)中，脱脂的时间为2h。
本发明一实施例中，步骤(2)中，挥发为脱脂后将米渣中残留的正己烷进行挥发。
本发明一实施例中，步骤(3)中，每1g脱脂米渣加入10～20ml水。
优选的，步骤(3)中，每1g脱脂米渣加入20ml水。
本发明一实施例中，步骤(3)中，调节温度至90～95℃，调节pH至6.0～7.0。
本发明一实施例中，步骤(3)中，高温α-淀粉酶的生产厂家为诺维信酶制剂(北京)有限公司，高温α-淀粉酶的型号为Termamyl120L。高温α-淀粉酶是一种活性催化剂，本发明温度和pH可以提高酶的活性，米渣中的淀粉酶解，使蛋白提取得率和蛋白质纯度得以提高。
本发明一实施例中，步骤(3)中，高温α-淀粉酶的添加量为脱脂米渣质量的0.05～0.1％；步骤(3)中，酶解的时间为1～2h。
本发明一实施例中，步骤(3)中，酶解为限制性酶解。通过高温α-淀粉酶，限制性的酶解除去原料米渣中残留的淀粉，使米渣中的蛋白富集，提高米渣蛋白的得率和纯度。
本发明一实施例中，步骤(4)中，调节pH至9.0～10.0。
本发明一实施例中，步骤(5)中，在搅拌的条件下，加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的浓度为0.5～1mol/L；步骤(5)中，调节pH至11.0～12.0，持续搅拌3h，进行碱提。本发明碱提的pH碱度，不会使非蛋白物质溶解，也不会使氨基酸间发生反应，不影响营养价值、食用性和蛋白产品品质。
本发明一实施例中，步骤(6)中，在搅拌的条件下，加入柠檬酸溶液，柠檬酸溶液的浓度为0.5～1mol/L。相比于传统碱溶酸沉制取米渣蛋白用盐酸进行酸沉，本发明采用柠檬酸用于酸沉步骤，柠檬酸和米渣中的镉进行络合，在酸沉过程中可以更大程度的去除米渣中的镉，从而获得镉含量更低的米渣蛋白，且制取得到的米渣蛋白乳化性得到很大的提高。此外，柠檬酸相比于盐酸，污染性更低，绿色环保。
本发明一实施例中，步骤(6)中，调节pH至4.5～5.0；步骤(6)中，静置的时间为0.5～1h。通过调节分散体系的pH，将蛋白质与淀粉和纤维素分离。
优选的，步骤(6)中，调节pH至4.8～5.0；步骤(6)中，静置的时间为0.5～1h。
更优选的，步骤(6)中，调节pH至4.8；步骤(6)中，静置的时间为0.5～1h。
本发明一实施例中，步骤(5)-(6)中，离心的转速为4000～5000rpm，离心的时间为15～20min。
本发明一实施例中，步骤(7)中，透析的温度为4℃，透析的时间为72h；步骤(7)中，真空冷冻干燥的温度为-40℃～-50℃。
本发明一实施例还提出上述任一项制备方法制备得到的高乳化性脱镉米渣蛋白。
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明书，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1一种高乳化性脱镉米渣蛋白的柠檬酸沉淀方法
本实施例原料：镉超标米渣(江西省恒顶食品有限公司采样)，镉含量检测结果为0.43mg/kg。
本实施例包括以下步骤：
(1)原料预处理：将100g米渣去除杂质后粉碎过80目筛；
(2)脱脂：将步骤(1)所得过筛米渣以料液比1：5分散于正己烷，搅拌机搅拌4h，进行脱脂处理，脱脂后将米渣中残留的正己烷挥发干，即得脱脂米渣；
(3)限制性酶解：将步骤(2)所得脱脂米渣以1：10料液比分散于水中，得米渣分散液，调节分散液至温度90℃、pH6.5，加入0.1g(米渣质量的0.1％)的高温α-淀粉酶进行酶解处理1.0h，得酶解分散液；
(4)灭酶：将步骤(3)中所得酶解分散液调节pH至9.5，进行灭酶处理，得灭酶混合液；
(5)碱提：将步骤(4)所得灭酶混合液冷却，在搅拌机搅拌下，向灭酶混合液内添加1mol/L的氢氧化钠溶液调节混合液的pH至11.0，持续搅拌3h，进行碱提，4000rpm离心15min，保留上清液；
(6)酸沉制取：在搅拌机搅拌下，向步骤(5)所得上清液中添加0.5mol/L柠檬酸溶液调节pH至4.5后，静置0.5h，4200rpm离心20min，保留沉淀；
(7)干燥：将步骤(6)中所得沉淀在温度4℃下透析72h，-40℃真空冷冻干燥，得高乳化性脱镉米渣蛋白。
实施例2一种高乳化性脱镉米渣蛋白的柠檬酸沉淀方法
本实施例原料：镉超标米渣(江西省恒顶食品有限公司采样)，镉含量检测结果为0.38mg/kg。
本实施例包括以下步骤：
(1)原料预处理：将100g米渣去除杂质后粉碎过100目筛；
(2)脱脂：将步骤(1)所得过筛米渣以料液比1：10分散于正己烷，搅拌机搅拌4h，进行脱脂处理，脱脂后将米渣中残留的正己烷挥发干，即得脱脂米渣；
(3)限制性酶解：将步骤(2)中脱脂米渣以1：20料液比分散于水中，得米渣分散液，调节分散液至温度95℃、pH7.0，加入0.1g(米渣质量的0.1％)的高温α-淀粉酶进行酶解处理1.5h，得酶解分散液；
(4)灭酶：将步骤(3)中所得酶解分散液调节pH至9.5，进行灭酶处理，得灭酶混合液；
(5)碱提：将步骤(4)所得灭酶混合液冷却，在搅拌机搅拌下，向灭酶混合液内添加1mol/L的氢氧化钠溶液调节混合液的pH至12.0，持续搅拌3h，进行碱提，4000rpm离心15min，保留上清液；
(6)酸沉制取：在搅拌机搅拌下，向步骤(5)所得上清液中添加1.0mol/L柠檬酸溶液调节pH至4.8后，静置1.0h，4800rpm离心20min，保留沉淀；
(7)干燥：将步骤(6)中所得沉淀在温度4℃下透析72h，-45℃真空冷冻干燥，得高乳化性脱镉米渣蛋白。
实施例3一种高乳化性脱镉米渣蛋白的柠檬酸沉淀方法
本实施例原料：镉超标米渣(江西省恒顶食品有限公司采样)，镉含量检测结果为0.40mg/kg。
本实施例包括以下步骤：
(1)原料预处理：将100g米渣去除杂质后粉碎过120目筛；
(2)脱脂：将步骤(1)所得过筛米渣以料液比1：8分散于正己烷，搅拌机搅拌4h，进行脱脂处理，脱脂后将米渣中残留的正己烷挥发干，即得脱脂米渣；
(3)限制性酶解：将步骤(2)中脱脂米渣以1：15料液比分散于水中，得米渣分散液，调节分散液至温度90℃、pH7.0，加入0.1g(米渣质量的0.1％)的高温α-淀粉酶进行酶解处理1.5h，得酶解分散液；
(4)灭酶：将步骤(3)中所得酶解分散液调节pH至9.0，进行灭酶处理，得灭酶混合液；
(5)碱提：将步骤(4)所得灭酶混合液冷却，在搅拌机搅拌下，向灭酶混合液内添加1mol/L的氢氧化钠溶液调节混合液的pH至11.5，持续搅拌3h，进行碱提，4000rpm离心15min，保留上清液；
(6)酸沉制取：在搅拌机搅拌的情况下，向步骤(5)所得上清液中添加0.8mol/L柠檬酸溶液调节pH至5.0后，静置0.5h，4500rpm离心15min，保留沉淀；
(7)干燥：将步骤(6)中所得沉淀在温度4℃下透析72h，-48℃真空冷冻干燥，得高乳化性脱镉米渣蛋白。
实施例4一种高乳化性脱镉米渣蛋白的柠檬酸沉淀方法
本实施例原料：镉超标米渣(江西省恒顶食品有限公司采样)，镉含量检测结果为0.46mg/kg。
本实施例包括以下步骤：
(1)原料预处理：将100g米渣去除杂质后粉碎过120目筛；
(2)脱脂：将步骤(1)所得过筛米渣以料液比1：10分散于正己烷，搅拌机搅拌4h，进行脱脂处理，脱脂后将米渣中残留的正己烷挥发干，即得脱脂米渣；
(3)限制性酶解：将步骤(2)中脱脂米渣以1：20料液比分散于水中，得米渣分散液，调节分散液至温度95℃、pH7.0，加入0.1g(米渣质量的0.1％)的高温α-淀粉酶进行酶解处理2h，得酶解分散液；
(4)灭酶：将步骤(3)中所得酶解分散液调节pH至10.0，进行灭酶处理，得灭酶混合液；
(5)碱提：将步骤(4)所得灭酶混合液冷却，在搅拌机搅拌下，向灭酶混合液内添加1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节混合液的pH至12.0，持续搅拌3h，进行碱提，4000rpm离心15min，保留上清液；
(6)酸沉制取：在搅拌机搅拌的情况下，向步骤(5)所得上清液中添加0.5mol/L柠檬酸溶液调节pH至4.8后，静置1.0h，4000rpm离心15min，保留沉淀；
(7)干燥：将步骤(6)中所得沉淀在温度4℃下透析72h，-50℃真空冷冻干燥，即得高乳化性脱镉米渣蛋白。
对比例1一种米渣蛋白的盐酸沉淀方法
同实施例3，不同之处在于，镉超标米渣原料的镉含量检测结果为0.42mg/kg；步骤(6)酸沉制取中，向步骤(5)所得上清液中添加1.0mol/L盐酸溶液。
对比例2一种米渣蛋白的酒石酸沉淀方法
同实施例4，不同之处在于，镉超标米渣原料的镉含量检测结果为0.44mg/kg；步骤(6)酸沉制取中，向步骤(5)所得上清液中添加0.8mol/L酒石酸溶液。
对比例3一种米渣蛋白的苹果酸沉淀方法
同实施例2，不同之处在于，镉超标米渣原料的镉含量检测结果为0.41mg/kg；步骤(6)酸沉制取中，向步骤(5)所得上清液中添加1.0mol/L苹果酸溶液。
试验例1不同酸进行酸沉对米渣蛋白的镉含量和乳化性质的影响
为了便于对比不同酸进行酸沉对米渣蛋白的镉含量和乳化性质的影响，分别对实施例1-4、对比例1-3的干燥后的米渣蛋白粉产品使用原子吸收法进行检测，将结果统计列于表1。
表1不同酸对米渣蛋白的镉含量和乳化性质的影响
由表1可得，实施例1-4使用柠檬酸进行酸沉制取的米渣蛋白的镉含量均低于0.1mg/kg，远低于国家标准中规定的食品中镉的限量。且实施例1-4均能去除90％以上的镉，能有效的解决米渣蛋白镉含量超标而不宜食用的问题。实施例1-4使用柠檬酸进行酸沉制取的米渣蛋白的乳化活性均高于9.0m2/g，且均高于对比例1-3。实施例1-4使用柠檬酸进行酸沉制取的米渣蛋白的乳化稳定性均高于85％，且均高于对比例1-3。实施例1-4使用柠檬酸进行酸沉制取的米渣米渣蛋白质含量均高于对比例1-3。说明使用柠檬酸进行酸沉较盐酸、酒石酸进行酸沉制取米渣蛋白的得率和纯度高，乳化性质好。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但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所述以权利要求的保护范围为准。
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