張兆琴，萬(wàn)小保

米糠蛋白提取研究進(jìn)展

張兆琴，萬(wàn)小保

（江西省糧油科學(xué)技術(shù)研究所，江西南昌330029）

我國(guó)稻米加工仍處于初級(jí)加工階段，米糠作為稻米加工后的主要副產(chǎn)品，富含油脂和蛋白質(zhì)。從米糠中提取米糠蛋白，不僅能提高產(chǎn)品附加值，而且具有良好的開(kāi)發(fā)前景。米糠蛋白營(yíng)養(yǎng)高、過(guò)敏性低，而且是非轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品，是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白資源，在食品、醫(yī)藥、保健品、化妝品等工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)綜述米糠蛋白的主要提取技術(shù)，對(duì)米糠的綜合利用提供參考。

米糠蛋白；提取；進(jìn)展

我國(guó)稻谷產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的30%以上，然而稻米加工一直處于初級(jí)加工階段，有效利用率僅為60%~65%，加工前后的價(jià)值比例僅為1∶1.04，幾乎持平[1]。作為稻米加工的主要副產(chǎn)品，米糠年產(chǎn)量達(dá)1 200×104t以上。米糠中含有蛋白質(zhì)、油脂、多糖和維生素、不飽和脂肪酸及膳食纖維等各種生物活性物質(zhì)。目前，我國(guó)的米糠大部分用于飼料，用于提取米糠油等高價(jià)值產(chǎn)品的米糠只有不到10%，利用率極低。米糠中蛋白質(zhì)含量為12%~15%[2]，脫脂米糠中約含20%的蛋白質(zhì)[3]，其中可溶性蛋白質(zhì)約為70%，與大豆蛋白相近。米糠蛋白中必需氨基酸含量及組成較合理，氨基酸組成更接近FAO/WHO的推薦模式。

從當(dāng)今食品工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)看，植物蛋白在膳食補(bǔ)充和食品加工中的地位日益重要。為了減少飽和脂肪酸的攝入，不能食用過(guò)多動(dòng)物蛋白，植物蛋白不僅可以彌補(bǔ)膳食中蛋白質(zhì)的不足，還含有一些生物活性物質(zhì)，有利于人體健康。米糠蛋白具有易消化、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、過(guò)敏性低等優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白資源。米糠蛋白在食品、化妝品工業(yè)中應(yīng)用極其廣泛，可作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑添加到食品中，也作為穩(wěn)定劑和增稠劑添加到液體和半固體飲料中，還可作為發(fā)泡劑添加到蛋糕中，而在肉制品中起乳化、增稠及黏結(jié)的作用，米糠蛋白的衍生物（乙?；嚯拟淃}）是化妝品的重要配料。

1 米糠蛋白提取技術(shù)

堿法、物理法和酶法是目前報(bào)道米糠蛋白的主要提取方法，這幾種方法各有優(yōu)劣。

1.1 堿法

高濃度的堿液可以破壞米糠結(jié)構(gòu)，使其變得疏松，也能水解蛋白質(zhì)中的氫鍵、酰胺鍵、二硫鍵等次級(jí)鍵，使某些極性基團(tuán)發(fā)生解離，從而使蛋白質(zhì)分子表面具有相同電荷，促進(jìn)結(jié)合物與蛋白質(zhì)分離，有利于蛋白質(zhì)的溶出。該方法簡(jiǎn)單易行，米糠蛋白得率隨著堿液濃度的增加而增大，但堿液濃度過(guò)高，蛋白質(zhì)中賴氨酸與丙氨酸、胱氨酸發(fā)生縮合反應(yīng)，生成有毒化合物[4]，使賴氨酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值大大降低。此外，堿液濃度較高時(shí)會(huì)產(chǎn)生蛋白質(zhì)變性和水解、美拉德反應(yīng)，從而促使產(chǎn)品顏色加深[5]、非蛋白成分增加等一些不利反應(yīng)，降低提取率。此外，堿液濃度過(guò)高，對(duì)設(shè)備的腐蝕及后續(xù)處理帶來(lái)許多不便。

1.2 物理法

物理法是將全脂或脫脂米糠采用膠體磨、均質(zhì)、超微粉碎及超聲波、亞臨界萃取等破壞米糠細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使米糠蛋白溶出。據(jù)報(bào)道，全脂米糠經(jīng)微粉碎和均質(zhì)后，蛋白質(zhì)得率比單純水溶液得率提高75%，脫脂米糠經(jīng)物理方法處理，其蛋白質(zhì)得率可提高18.7%[6]。該法存在得率較低、對(duì)設(shè)備投資的要求高等缺點(diǎn)。

1.3 酶法

近年來(lái)，關(guān)于酶法提取米糠蛋白的報(bào)道較多。酶法反應(yīng)條件溫和、蛋白提取得率較高，且能更多保留蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；同時(shí)也避免傳統(tǒng)堿法提取米糠蛋白所帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)。糖酶、蛋白酶、植酸酶由于作用機(jī)理不同，被廣泛地應(yīng)用于米糠蛋白的提取中。

糖酶被稱為細(xì)胞破壁酶，主要有纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶，作用方式是通過(guò)降解細(xì)胞纖維、破碎植物細(xì)胞壁，使其內(nèi)容物充分游離出而達(dá)到提取蛋白的目的。此外，木質(zhì)素酶、木聚糖酶也能達(dá)到提高米糠蛋白提取率的目的[7-8]。

適當(dāng)采用蛋白酶可以提高米糠蛋白得率。蛋白酶對(duì)米糠蛋白具有降解和修飾作用，使其變成可溶性肽，從而將蛋白提取出，同時(shí)也會(huì)將與蛋白相連其他物質(zhì)水解，提高蛋白質(zhì)得率；且蛋白質(zhì)多肽鏈被水解成短肽鏈，提高蛋白質(zhì)消化率；同時(shí)，經(jīng)蛋白酶部分水解米糠蛋白，其功能性質(zhì)發(fā)生變化，如溶解性增強(qiáng)，乳化性和乳化穩(wěn)定性提高。

米糠含植酸鹽10%左右，蛋白質(zhì)分子與植酸陰離子結(jié)合會(huì)引起結(jié)構(gòu)改變，形成不溶性蛋白質(zhì)-植酸復(fù)合體[9]。植酸酶水解植酸磷酸鹽殘基，有利于增加蛋白溶解性和提高蛋白純度。采用2種或2種以上復(fù)合酶提取米糠蛋白可以更好地提高蛋白得率或改善蛋白風(fēng)味，目前研究一般是糖酶與蛋白酶或植酸酶結(jié)合使用。有研究采用復(fù)合多糖酶分別與戊聚糖酶、蛋白酶作用提取米糠蛋白，得率比使用單一酶高10%左右。將半纖維素酶和植酸酶按比例復(fù)合后，米糠蛋白的提取率達(dá)到92%[10]。

1.4 物理法結(jié)合酶法

有研究表明，首先對(duì)脫脂米糠進(jìn)行熱穩(wěn)定化，再采用酶水解提取蛋白質(zhì)，米糠蛋白提取率提高。Tang SH等人[11]的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，分別單獨(dú)采用反復(fù)凍融、超聲波、高速剪切和高壓時(shí)，米糠蛋白提取率分別是12%，15%，16%和11%；分別采用淀粉酶和蛋白酶從經(jīng)超聲波處理的米糠中提取米糠蛋白，米糠蛋白提取率達(dá)到33.9%和57.8%；若將淀粉酶和蛋白酶同時(shí)用于經(jīng)高壓處理的米糠，米糠蛋白提取率達(dá)到66.6%。試驗(yàn)結(jié)果表明，物理法和酶法相結(jié)合更有利于米糠蛋白的提取[12]。

2 米糠蛋白市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

在世界范圍的蛋白質(zhì)資源供給中，植物蛋白占蛋白質(zhì)總量的70%，而動(dòng)物蛋白僅為30%。此外，植物蛋白具有經(jīng)濟(jì)性、營(yíng)養(yǎng)性和功能性等優(yōu)點(diǎn)，在建立健康的飲食結(jié)構(gòu)方面所起的作用也越來(lái)越受人們重視。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的植物蛋白主要是大豆蛋白，廣泛應(yīng)用于肉制品、乳制品、面制品和蛋白飲料等行業(yè)。添加2%~5%的大豆蛋白，可以更好地防止肉制品肉汁離析，起到保水、保脂的作用，而且能改善肉制品的品質(zhì)、口感。冰激凌的乳化性質(zhì)、乳糖結(jié)晶、“起砂”等，采用大豆分離蛋白代替脫脂奶粉后得到明顯改善。添加5%的大豆分離蛋白，面包體積明顯增大、貨架期延長(zhǎng)。

米糠蛋白中，清蛋白∶球蛋白∶谷蛋白∶醇溶蛋白的比例約為37∶36∶22∶5[13]。米糠蛋白的消化率達(dá)90%以上，生物效價(jià)與酪蛋白相近，其賴氨酸含量高于大豆蛋白，氨基酸組成符合FAO/WHO推薦模式，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的植物蛋白。隨著人口增長(zhǎng)和國(guó)民收入水平提高，城鄉(xiāng)居民對(duì)食品消費(fèi)需求不但繼續(xù)保持較快增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而且從生存型消費(fèi)轉(zhuǎn)向健康型、享受型消費(fèi)，從“吃飽、吃好”向“安全、健康”轉(zhuǎn)變，食品消費(fèi)更加多樣化，消費(fèi)總量持續(xù)增長(zhǎng)。以稻米加工的副產(chǎn)品米糠為原料制備的米糠蛋白符合天然、安全、保健等要求，市場(chǎng)需求巨大。按照蛋白平均添加量3%計(jì)算，2015年肉類總產(chǎn)量8 500×104t、肉類制品及副產(chǎn)品1 500× 104t，需要蛋白45×104t，市場(chǎng)前景十分廣闊。

3結(jié)語(yǔ)

“十二五”食品工業(yè)發(fā)展規(guī)劃把“安全衛(wèi)生、營(yíng)養(yǎng)健康”作為基本原則，把“安全、優(yōu)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)、健康、方便”作為發(fā)展方向，倡導(dǎo)適度加工，保護(hù)食品的有效營(yíng)養(yǎng)成分，引導(dǎo)健康消費(fèi)。研究和推廣米糠精深加工及米糠蛋白提取技術(shù)，不僅能推動(dòng)我國(guó)米糠蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)，提供米糠蛋白的利用價(jià)值和應(yīng)用范圍，而且對(duì)緩解我國(guó)蛋白質(zhì)資源緊缺現(xiàn)狀具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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[13]Hamada JS．Characterization and functionalpropertiesof rice bran proteinsmodified by commercialexoproteases and endoproteases[J].Journal of Food Science，2000，65（2）：305-310.◇

Advance Research on Extraction Technology of Rice Bran Protein

ZHANG Zhaoqin，WAN Xiaobao
（JiangxiResearch Institute of Cereal and Oils Science and Technology，Nanchang，Jiangxi330029，China）

The processing of rice in our country is still at original state.As themain by-product in rice processing，the rice bran is rich in oil and protein.The protein extraction from rice bran not only increases utilization of rice，but also has very good development prospects.As a high quality plant protein，the rice bran protein is highly nutritious，low anaphylactic and non-GMO，can be widely used in food processing，medicine，health products and cosmetics.This article briefly summarizes the extraction technology of rice bran protein，presents the reference for the comprehensive utilization of rice bran.

rice bran protein；extraction；advance

TS210.9

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.06.047

1671-9646（2017）06b-0054-02

2017-04-28

張兆琴（1983—），女，碩士，工程師，研究方向?yàn)榧Z油食品加工技術(shù)。