謝宇霞，吳家乾，黃 玉，古汶玉，李丹青，潘傳榮

（廣東省糧食科學(xué)研究所，廣州 510050）

廣東是糧食銷區(qū)大省，每年從外部調(diào)入大量糧食，境內(nèi)以優(yōu)質(zhì)稻谷種植為主。珠江三角洲大部分消費人群對米飯品質(zhì)要求有偏好，飯桌上以“絲苗米”類米飯為首選。各處分布的大米種植的產(chǎn)業(yè)園中，有名的產(chǎn)區(qū)有清遠北部“三連”地區(qū)、云浮羅定、江門臺山恩平等地，生產(chǎn)出的絲苗米有米粒細長、米飯清香、飯粒完整油光、米飯爽滑及軟而不粘等特點。在廣東近139個縣級區(qū)劃中，幾乎每個縣區(qū)都有2家以上大米加工廠支撐著當?shù)卮竺紫M市場。企業(yè)為迎合消費者對大米白、亮、美的偏好，大米的過度拋光問題普遍。數(shù)據(jù)表明，每增加一次拋光，稻谷出米率會降低1個百分點[1]，同時米糠的產(chǎn)量會增加。如果將大米副產(chǎn)物均以打包形式一次性轉(zhuǎn)賣為飼料原料必將造成很大的浪費，因而研究提升廣東絲苗米加工副產(chǎn)物米糠的綜合利用率是非常有必要的。

米糠占稻谷重量的5%～7%，有較高的保健開發(fā)價值。根據(jù)溶解度和可萃取性對米糠中的蛋白質(zhì)進行分類，可將米糠蛋白分為清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白等4種蛋白，都屬于儲存蛋白，它們分別溶于水、稀鹽溶液、醇溶液和酸堿溶液[2]。其中清蛋白和球蛋白含量相對較多，谷蛋白和醇溶蛋白則較少。另外米糠中蛋白質(zhì)不含乳糖和麩質(zhì)，營養(yǎng)價與米胚層蛋白質(zhì)一樣好，可用于嬰兒食品、無麩質(zhì)食品等多種產(chǎn)品中。榨油后的脫脂米糠含15%～20%蛋白質(zhì)，用堿液提取和等電點沉淀法可提取出蛋白，再用酒精沉淀、分離，干燥成含量達 90%～94%食用蛋白粉，將其用作食品強化蛋白質(zhì)的添加劑[3-4]。因此，研究提取米糠蛋白質(zhì)的方法具有重要的意義。

目前化學(xué)法、物理法、酶法和多溶劑萃取等是提取米糠蛋白的主要方法，化學(xué)法主要是采用堿法提取，相對廉價簡便。本文以位于“長壽之鄉(xiāng)”之稱的廣東蕉嶺絲苗米產(chǎn)業(yè)園的龍頭企業(yè)梅州建豐糧業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)的“秀才郎絲苗米”的副產(chǎn)物新鮮米糠為原料，探討堿法提取米糠蛋白工藝中料液比、堿的濃度和提取時間等因素對蛋白提取率的影響。

1 定義

米糠粗蛋白：米糠中各種含氮物質(zhì)的總稱。它包括了真蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)含氮物，后者包括游離氨基酸、硝酸鹽、氨等。

米糠粗蛋白提取率:米糠經(jīng)堿提酸沉之后的固形物質(zhì)量所占米糠中粗蛋白質(zhì)量的百分比 (米糠蛋白的提取率=米糠蛋白固形物質(zhì)量/米糠中粗蛋白質(zhì)量×100%)[5]。

2 材料和設(shè)備

2.1 材料

梅州建豐糧業(yè)發(fā)展有限公司提供新鮮米糠，經(jīng)理化測定其中粗脂肪除水后含量高達17.2%，廣東絲苗米油性相對較高。

表1 絲苗米糠的理化組份

2.2 設(shè)備

FSJ-1型糧食試驗粉碎機；101-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱；HHS型四列孔電熱恒溫水浴鍋；KDN-HYPY8型定氮儀-消化裝備；KDN-2C型定氮儀蒸餾裝置測氮儀；ABS204-s型電子天平；Z323K型臺式冷凍高速離心機。

3 提取方法及粗蛋白測定

3.1 粗蛋白提取方法

取米糠磨粉過40目篩，稱20 g，加一定濃度NaOH溶液浸泡提取一定的時間，用離心機4 000 r/min離心15 min后收集蛋白上清液，用0.1 mol/L鹽酸調(diào)節(jié)蛋白上清液中的pH，使其達到大米蛋白的等電點4.5，使蛋白沉淀。再用8 000 r/min離心15min，倒掉上清液，收集沉淀蛋白質(zhì)，離心兩次，獲得米糠蛋白。

3.2 粗蛋白質(zhì)測定

參考GB 5009.5-2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》第一法凱氏定氮法，蛋白質(zhì)折算系數(shù)取5.95。

4 粗蛋白提取率影響因素的探討

影響米糠提取粗蛋白因素主要有：米糠粗蛋白提取的溶劑種類、溶劑用量、提取堿液的濃度值、提取時間、提取溫度等[6]。

4.1 溶劑選擇

一般以隨處可得的水作為提取溶劑，也可考慮一定濃度的乙醇溶液，提取率會增高，但工作中可能會增加成本、降低安全系數(shù)。故本實驗使用水溶液。

4.2 料液比

分別選取 1∶2、1∶4、1∶6、1∶8、1∶10 和 1∶12 的料液比提取米糠粗蛋白，溶液統(tǒng)一為0.08 mol/L氫氧化鈉水溶液，提取時間150 min，提取溫度25℃。提取結(jié)果見圖1。由圖1中看出，隨著溶液的增加，大米蛋白的提取率不斷增加，當料液比達到1∶10提取率為72%，之后提高并不明顯。

圖1 料液比對米糠粗蛋白提取率的影響

4.3 提取時間

堿液濃度為 0.08 mol/L，料液比 1∶6，提取溫度25℃，選取30～210 min每隔30 min遞增提取時間。蛋白提取結(jié)果見圖2。由圖2可看出，隨著提取時間的增加，蛋白提取率不斷升高，當提取時間達150 min時，蛋白提取率可達72.6%。當進一步增加提取時間時，蛋白提取率反而呈下降趨勢。可能由于部分溶出的蛋白質(zhì)與原來的物質(zhì)重新結(jié)合，使得蛋白提取率反而下降。

圖2 提取時間對米糠粗蛋白提取率的影響

4.4 堿液濃度

料液比1∶6，提取時間150 min，提取溫度25℃，分別選取 0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14 mol/L的NaOH溶液做提取米糠蛋白實驗，結(jié)果見圖3所示。

圖3 NaOH溶液濃度對米糠蛋白提取率的影響

由圖3得出，NaOH溶液的濃度對大米蛋白的提取率具有顯著影響，NaOH濃度越低，蛋白的提取率也越低，隨著濃度的不斷升高其提取率也不斷升高，當濃度升高到0.10 mol/L以后，堿液濃度對蛋白提取率的影響不再明顯。當NaOH濃度為0.02 mol/L時，大米蛋白提取率僅有20.2%；當濃度達到0.08 mol/L時，提取率高達70.2%，這可能與米糠蛋白大部分是堿溶性蛋白相關(guān)。實驗表明堿液濃度過高，淀粉易發(fā)生糊化現(xiàn)象，不利于大米蛋白的提取。因此，堿液濃度為0.10 mol/L時大米蛋白提取率最佳，達70.6%。

4.5 提取溫度

料液比 1∶6，提取時間 150 min，堿液濃度0.08mol/L分別選取25℃、30℃、35℃、40℃和45℃不同的溫度條件進行蛋白提取試驗，結(jié)果見圖4。由圖4可以看出，溫度對蛋白提取率的影響并不顯著，過高的溫度有可能引起蛋白質(zhì)變性，從節(jié)能的角度考慮常溫25℃是較佳的提取溫度。

圖4 提取溫度對大米蛋白提取率的影響

5 結(jié)果與討論

（1）開發(fā)米糠蛋白、米糠油和膳食纖維等一直是米糠研究的重點方向。根據(jù)以上單因子影響因素的實驗4.1～4.5分析看出，影響廣東絲苗米糠中粗蛋白提取率的因素從大到小為提取時間、NaOH濃度、料液比和提取溫度。較優(yōu)的提取工藝條件為NaOH濃度為0.10 mol/L，料液比為1∶10，提取溫度為25℃，提取時間為150 min。表2看出根據(jù)該工藝條件提取米糠中蛋白提取率達74.3%，這對指導(dǎo)廣東大規(guī)模工業(yè)化提取米糠蛋白有一定現(xiàn)實意義。

表2 最佳工藝提取米糠中粗蛋白的理化分析

（2）目前廣東稻谷加工企業(yè)眾多，米糠總產(chǎn)量大，但多數(shù)企業(yè)規(guī)模小且分散，加上新鮮米糠穩(wěn)定性差，米糠難以集中處理，不容易儲存和運輸?shù)戎T多原因，米糠的利用尚未形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，與國際水平差距很大。另一方面，米糠作為一種優(yōu)質(zhì)的動物能量來源，在畜牧和飼料業(yè)中有重要作用，因而廣東大部分米糠仍以轉(zhuǎn)賣給飼料企業(yè)為主。展望未來，我們要進一步開發(fā)米糠蛋白提取利用技術(shù)、采取多技術(shù)結(jié)合的方式進一步優(yōu)化米糠蛋白的提取工藝，穩(wěn)定提高米糠蛋白的提取率和應(yīng)用價值，加快米糠產(chǎn)業(yè)鏈體系的建設(shè)。