酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法
阅读说明：本技术 酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法 (Method for simultaneously extracting glutinous rice protein and starch by enzyme method-assisted water milling ) 是由 何述栋 廖新亚 孙汉巨 李兴江 王家良 于 2021-03-01 设计创作，主要内容包括：酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法,包括(1)微气泡气浮清除去杂、(2)第一次研磨、(3)超声波辅助果胶酶处理、(4)细化研磨、(5)微波辅助果胶酶处理、(6)离心、(7)制作糯米蛋白和(8)制作糯米淀粉。本发明采用酶法辅助破坏糯米结构,结合水磨法和离心处理,同时制备糯米蛋白质和淀粉,对后续指导产业化运行具有较好的作用。(A method for simultaneously extracting sticky rice protein and starch by using an enzymatic auxiliary water mill comprises (1) removing impurities by micro-bubble air flotation, (2) grinding for the first time, (3) ultrasonic-assisted pectinase treatment, (4) refining grinding, (5) microwave-assisted pectinase treatment, (6) centrifuging, (7) preparing sticky rice protein and (8) preparing sticky rice starch. The invention adopts an enzyme method to assist in destroying the structure of the glutinous rice, combines a water milling method and centrifugal treatment, simultaneously prepares glutinous rice protein and starch, and has better effect on subsequent guidance of industrialized operation.)
技术领域
本发明属于农产品深加工技术领域，涉及一种酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法。
背景技术
安徽省怀远县地处淮河流域腹地，地貌以河间平原为主，气候适宜，全县95%以上水田种植糯稻，是我国最大的糯米生产基地和交易集散地，是当地农民脱贫致富的主导产业。糯米是糯稻脱壳后的产品，在我国北方俗称江米，按照形状、黏度和种植区域分为梗糯和籼糯。糯米营养价值丰富，除含有丰富的淀粉和蛋白质以外，还含有大量的钙、磷、铁等金属元素以及维生素B1、维生素B2、烟酸等微量元素。在我国传统医学中，糯米具有补中益气、健脾养胃、润肌养颜的功效。因此，糯米食品深受我国消费者喜爱，历经千年，形成了独有了糯稻饮食文化，是我国诸多传统食物，如年糕、八宝粥、粽子、汤圆等的重要原材料，也是酿制黄酒的主要来源。然而，由于当地缺乏糯米精深加工能力，传统的糯稻种植输出型区域优势正随着东北、皖南等地区糯稻种植面积的扩大而备受挤压，造成了“怀远糯米”品牌认可度的下滑。另一方面，随着对糯米等粮食作物健康营养价值的认知，以糯米蛋白质和淀粉为原料，开发保健功能性食品，所形成的工业利润诱人，前景巨大。但是，我国相关粮食作物研究多以大米为主，关于糯米的研究和开发报道较少。传统糯米深加工以水磨法制备糯稻淀粉为主，存在着淀粉含量低、废水排污量大、能耗高等问题。
发明内容
本发明旨在提供一种酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法，包括下列步骤：
步骤1：将糯米和纯化水放入到带有微气泡发生器的浸泡清洗容器中，开启微气泡发生器，保持气泡直径10-30μm、压力0.60-0.70MPa，通气量为每小时纯化水体积的100-200倍，气浮处理5-15min，期间不断除去被气泡浮起的颗粒杂质，直至没有颗粒杂质浮起；然后取出清洗后的糯米；
步骤2：在一研磨设备的进料口之前设置喷雾装置，将纯化水使用喷雾的方式匀速喷洒到步骤1得到的糯米上，研磨设备将糯米研磨至细度60-80目，得到糯米浆；
步骤3：将糯米浆放入酶解设备中，添加质量浓度为0.5-1.0%盐酸溶液调节糯米浆的pH值为4.0-5.0，然后添加果胶酶，保持温度45-55℃、转速15-45r/min，酶解50-70min；
步骤4：将酶处理后的混合物料研磨至细度低于50μm，得到细化混合物料；
步骤5：将细化混合物料放入微波炉中，每间隔5-10min，开启微波炉一次；微波炉的微波频率为2450MHz、辐射强度为0.25-0.50w/cm2、每次处理时间15-30s；
步骤6：将步骤5得到的混合物料，采用转速3000-5000 r/min处理5-10min，分别收集上清液和沉淀滤饼；
步骤7：将上清液放置入真空减压浓缩设备中，在真空表压-0.09~-0.10MPa，沸腾浓缩至原体积的5-10%，得到浓缩液；将浓缩液在真空表压-0.09~-0.10MPa、温度-60~-30℃条件下，真空冷冻干燥至含水量低于8%，即得糯米蛋白质；将沉淀滤饼采用42-53℃热风干燥至含水量低于12.5%，即得到糯米淀粉。
优选的技术方案为：步骤1中，糯米和纯化水的质量比为1：10-12。
优选的技术方案为：果胶酶的酶活力为5-20万U，添加量为糯米浆质量的0.6-1.0%。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：
本发明采用酶法辅助破坏糯米结构，结合水磨法和离心处理，同时制备糯米蛋白质和淀粉，对后续指导产业化运行具有较好的作用。
附图说明
图1为酶种类对水磨同时提糯米淀粉和蛋白质的影响。
图2为酶添加量对水磨同时提糯米淀粉和蛋白质的影响。
图3为酶解时间对水磨同时提糯米淀粉和蛋白质的影响。
图4为酶解pH对水磨同时提糯米淀粉和蛋白质的影响。
图5为酶解温度对水磨同时提糯米淀粉和蛋白质的影响。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1-5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1：酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
糯米原料：由安徽湘园食品科技有限公司提供，产地安徽省怀远县，收获年份2019年。纤维素酶（来源于黑曲霉，10000u/g，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），果胶酶（来源于黑曲霉，10000 u/g，北京百灵威科技有限公司）。所用化学试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
UV-可见光分光光度计（UV-1800，上海元析仪器有限公司），数显恒温水浴锅（HH-2，国华（常州）仪器制造有限公司），小型高速万能粉碎机（FW100，上海楚定分析仪器有限公司），胶体磨（JMF\B-80，上海科劳机械设备有限公司），台式高速冷冻离心机（TGL18M，盐城市凯特实验仪器有限公司），电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9140A，上海精宏实验设备有限公司），凯氏定氮装置（K1160，济南海能仪器股份有限公司）。
糯米蛋白质含量的测定：
原料以及烘干蛋白粉的粗蛋白质含量采用凯氏定氮法（GB 5009.5-2016 食品安全国家标准食品中蛋白质的测定第一法）进行测定。
水提上清液中蛋白质含量采用考马斯亮蓝法进行测定，以系列浓度（mg/mL）牛血清白蛋白经考马斯亮蓝G-250染色后在595 nm处的相应吸光度值做标准曲线。
蛋白质提取率（%）=水提上清液中蛋白质质量（m1）/原料中蛋白质质量（m2）×100
糯米淀粉含量的测定：
依据《GB 5009.9-2016 食品安全国家标准食品中淀粉的测定》，采用酸水解法（第二法）对原料中糯米粗淀粉含量进行测定。
淀粉得率（%）=水磨离心沉淀的糯米粉饼淀粉质量（m1）/原料中淀粉质量（m2）×100
糯米水分含量的测定：
糯米粗水分含量的测定采用《GB 5009.3-2016 食品安全国家标准食品中水分的测定》中的直接干燥法（第一法）。
酶种类的选择：
取一定量的糯米样品用蒸馏水洗涤两次，粗粉碎后，加入与糯米质量比1:10的蒸馏水，调节pH至4.5，分别加入物料重0.8%的纤维素酶、果胶酶、纤维素酶和果胶酶的复配（活性比1:1），在50 ℃下酶解45 min后，采用胶体磨碾磨成糯米浆，经低温高速离心处理后，分别获得糯米蛋白质和淀粉产物，测定蛋白质和淀粉含量。
酶添加量的确定：
取一定量的糯米样品用蒸馏水洗涤两次，粗粉碎后，加入与糯米质量比1:10的蒸馏水，调节pH至4.5，分别加入物料重0.4、0.6、0.8、1.0和1.2%的最佳酶种类，在50 ℃下酶解45 min后，采用胶体磨碾磨成糯米浆，经低温高速离心处理后，分别获得糯米蛋白质和淀粉产物，测定蛋白质和淀粉含量。
酶解时间的确定：
取一定量的糯米样品用蒸馏水洗涤两次，粗粉碎后，加入与糯米质量比1:10的蒸馏水，调节pH至4.5，加入最佳物料重的最佳酶种类，在50 ℃下分别酶解30、45、60、75和90min后，采用胶体磨碾磨成糯米浆，经低温高速离心处理后，分别获得糯米蛋白质和淀粉产物，测定蛋白质和淀粉含量。
酶解pH的选择：
取一定量的糯米样品用蒸馏水洗涤两次，粗粉碎后，加入与糯米质量比1:10的蒸馏水，调节pH至3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5和6.0，在50 ℃下加入最佳物料重的最佳酶种类，酶解最优时间后，采用胶体磨碾磨成糯米浆，经低温高速离心处理后，分别获得糯米蛋白质和淀粉产物，测定蛋白质和淀粉含量。
酶解温度的确定：
取一定量的糯米样品用蒸馏水洗涤两次，粗粉碎后，加入与糯米质量比1:10的蒸馏水，调节最佳pH，加入最佳物料重的最佳酶种类，分别在40、50和60℃下酶解最优时间后，采用胶体磨碾磨成糯米浆，经低温高速离心处理后，分别获得糯米蛋白质和淀粉产物，测定蛋白质和淀粉含量。
一种酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法，其特征在于，包括以下技术步骤。
（1）微气泡气浮清除去杂
糯米原料，为脱壳后的新鲜糯米颗粒。
将糯米原料和纯化水放入到带有微气泡发生器的食品级浸泡清洗容器中，开启微气泡发生器，保持气泡直径10-30μm、压力0.65MPa，通气量为每小时纯化水体积的150倍，气浮处理10min，期间不断除去被气泡浮起的颗粒杂质，直至没有颗粒杂质浮起；然后取出清洗后的糯米，备用。
（2）第一次研磨
将（1）中糯米匀速投料进入食品级研磨设备，在食品级研磨设备进料口设置喷雾装置，将食品级纯化水使用喷雾的方式匀速喷洒到进料的糯米上，与糯米一同进入研磨设备中，喷水量为浸泡后糯米重量的10倍；将物料充分研磨至细度60-80目，得到糯米浆，备用。
（3）超声波辅助果胶酶处理
将（2）中糯米浆放入带有搅拌装置的保温酶解设备中，添加质量分数为0.8%盐酸溶液调节糯米浆的pH值为4.5，然后添加果胶酶，保持温度50℃、转速30r/min，酶解60min；果胶酶的酶活力为10万U，添加量为糯米浆质量的0.8%。
（4）细化研磨
将（3）中果胶酶处理后的混合物料采用食品级胶体磨研磨处理至细度低于50μm，得到细化混合物料，备用。
（5）微波辅助果胶酶处理
在常温环境下，将（4）中细化混合物料放入微波处理设备中，每间隔7min，开启微波处理一次，频率2450MHz、辐射强度：0.35w/cm2、每次处理时间20s。
（6）离心
将（5）中果胶酶处理的混合物料，采用转速4000 r/min处理6min，分别收集上清液和沉淀滤饼；所得的上清液，为糯米蛋白质溶液；所得的滤饼，富含糯米淀粉。
（7）制作糯米蛋白
真空浓缩。将（6）中上清液放置入真空减压浓缩设备中，在真空表压-0.09~-0.10MPa条件下，沸腾浓缩至原体积的6%，得到浓缩液，备用。
冷冻干燥。将浓缩液在真空表压-0.09~-0.10MPa、温度-45℃条件下，真空冷冻干燥至含水量低于8%，即得到糯米蛋白质。
（8）制作糯米淀粉
将（6）中沉淀滤饼采用48℃热风干燥含水量低于12.5%，即得到糯米淀粉。
实施例2：酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法
一种酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法，包括下列步骤：
步骤1：将糯米和纯化水放入到带有微气泡发生器的浸泡清洗容器中，开启微气泡发生器，保持气泡直径10μm、压力0.60MPa，通气量为每小时纯化水体积的100倍，气浮处理5min，期间不断除去被气泡浮起的颗粒杂质，直至没有颗粒杂质浮起；然后取出清洗后的糯米；
步骤2：在一研磨设备的进料口之前设置喷雾装置，将纯化水使用喷雾的方式匀速喷洒到步骤1得到的糯米上，研磨设备将糯米研磨至细度60目，得到糯米浆；
步骤3：将糯米浆放入酶解设备中，添加质量浓度为0.5%盐酸溶液调节糯米浆的pH值为4.0，然后添加果胶酶，保持温度45℃、转速15r/min，酶解50min；
步骤4：将酶处理后的混合物料研磨至细度低于50μm，得到细化混合物料；
步骤5：将细化混合物料放入微波炉中，每间隔5min，开启微波炉一次；微波炉的微波频率为2450MHz、辐射强度为0.25w/cm2、每次处理时间15s；
步骤6：将步骤5得到的混合物料，采用转速3000r/min处理5min，分别收集上清液和沉淀滤饼；
步骤7：将上清液放置入真空减压浓缩设备中，在真空表压-0.09MPa，沸腾浓缩至原体积的5%，得到浓缩液；将浓缩液在真空表压-0.09MPa、温度-60℃条件下，真空冷冻干燥至含水量低于8%，即得糯米蛋白质；将沉淀滤饼采用42热风干燥至含水量低于12.5%，即得到糯米淀粉。
优选的实施方式为：步骤1中，糯米和纯化水的质量比为1：10。
优选的实施方式为：果胶酶的酶活力为5万U，添加量为糯米浆质量的-1.0%。
实施例3：酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法
一种酶法辅助水磨同时提取糯米蛋白质和淀粉的方法，包括下列步骤：
步骤1：将糯米和纯化水放入到带有微气泡发生器的浸泡清洗容器中，开启微气泡发生器，保持气泡直径30μm、压力0.70MPa，通气量为每小时纯化水体积的200倍，气浮处理15min，期间不断除去被气泡浮起的颗粒杂质，直至没有颗粒杂质浮起；然后取出清洗后的糯米；
步骤2：在一研磨设备的进料口之前设置喷雾装置，将纯化水使用喷雾的方式匀速喷洒到步骤1得到的糯米上，研磨设备将糯米研磨至细度80目，得到糯米浆；
步骤3：将糯米浆放入酶解设备中，添加质量浓度为1.0%盐酸溶液调节糯米浆的pH值为5.0，然后添加果胶酶，保持温度55℃、转速45r/min，酶解70min；
步骤4：将酶处理后的混合物料研磨至细度低于50μm，得到细化混合物料；
步骤5：将细化混合物料放入微波炉中，每间隔10min，开启微波炉一次；微波炉的微波频率为2450MHz、辐射强度为0.50w/cm2、每次处理时间30s；
步骤6：将步骤5得到的混合物料，采用转速5000 r/min处理10min，分别收集上清液和沉淀滤饼；
步骤7：将上清液放置入真空减压浓缩设备中，在真空表压-0.10MPa，沸腾浓缩至原体积的10%，得到浓缩液；将浓缩液在真空表压-0.10MPa、温度-30℃条件下，真空冷冻干燥至含水量低于8%，即得糯米蛋白质；将沉淀滤饼采用53℃热风干燥至含水量低于12.5%，即得到糯米淀粉。
优选的实施方式为：步骤1中，糯米和纯化水的质量比为1：12。
优选的实施方式为：果胶酶的酶活力为20万U，添加量为糯米浆质量的0.6%。
以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图具以对本发明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。
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