工業化米糠蛋白制取工藝研究

王丕新

(丹東老東北農牧有限公司，遼寧丹東　118300)

米糠蛋白在醫學、保健、化妝品和蛋白質工程等高新領域應用廣泛，具有其他谷物蛋白無可比擬的低過敏和生物效價高等特性。工業化米糠蛋白的制取，是國內外食品工業技術上的一個新的突破[1-2]。

1　米糠蛋白質的營養特性

中國米糠的產量在1 400萬t左右，其中米糠蛋白約200萬t[3]。米糠中的蛋白質是米糠的主要成分，可溶性蛋白質比重超過70%，其氨基酸構成與FAO/WHO的蛋白質氨基酸構成的理想模式基本一致，還含有一般谷物蛋白質中罕見的長壽因子谷胱甘肽。在人體內，米糠蛋白有傳遞氨基酸的作用，可與過氧化物發生反應，具有保護大腦及有助于體制健康的作用。米糠蛋白質中的清蛋白占37%、球蛋白36%、谷蛋白22%、醇溶蛋白5%，含有3%～4%的賴氨酸[4]。

米糠蛋白質中的必需氨基酸的含量和其相互比值符合人體的需求，特別是適合生長發育速度快以及胃腸消化功能不完全的老年、嬰幼兒等特殊人群[5]。

2　米糠蛋白的制取工藝及方法

2.1　上料階段

原料低溫脫脂米糠從浸出車間輸送至原料暫存庫。脫脂米糠輸送采用風力輸送系統，經引風機吸入上料管道，經振動篩去除雜質后進入暫存倉，篩上物經管道單獨包裝；粉塵通過旋風分離器和布袋過濾器進行收集后進入暫存倉，粉塵收集率可達99%以上。暫存倉內物料經連續計量秤后進入水化罐進行水化(水溫15℃)。

2.2　一次浸出

物料進入水化罐后以1∶5的水料比進行混合，在特定的溫度下，加入適當濃度的氫氧化鈉，調整pH至9.0。經連續順流浸出器進行蛋白制取，保持浸出時間不低于2h，以最大限度地提取物料中的蛋白質，物料提取后，經物料輸送泵進入一次分離機進行分離。

一次分離：分離過程是米糠蛋白制取的重要環節，直接影響到米糠蛋白的得率。由于米糠蛋白較常見的大豆蛋白具有分子量小、粘度低的特點，因此采用普通的分離機難以保證產品得率，造成成本提高、分離液中蛋白懸浮物含量偏高，給污水處理增加了難度。通過對國內外分離機的反復實驗，選用德國維斯法利亞的臥式分離機作為一次分離的設備，具有分離因數高、固相含水量低、液相懸浮物少的特點，物料經分離后固相進入二次浸出罐進行二次浸出，液相進入米糠浸出液罐。一次浸出所浸出的蛋白量占總可浸出蛋白量的80%以上。

2.3　二次浸出

一次分離的固體米糠渣中仍含有未浸出的米糠蛋白，需進行二次浸出以提取殘留的蛋白質。米糠渣進入二次浸出罐后，連續加入浸出水，同時加入氫氧化鈉調整pH至9.2，混合物經1h的浸提后，進入二次分離進程，兩次浸出的蛋白質占總米糠蛋白含量的50%以上。

2.4　二次分離

米糠渣二次浸出后，經泵輸送到二次分離機進行分離，二次分離機采用德國維斯法利亞的臥式分離機進行分離，分離后的部分固相物質經螺旋輸送機輸送至管束干燥機進行干燥，所得產品為脫蛋白米糠粕，作為飼料，二次分離的液相同樣進入米糠分離液罐。

2.5　酸沉

本工藝采用連續酸沉的方式，米糠分離液(一次、二次分離混合液)經分離液泵輸送進入在線混合器，同時鹽酸經精密計量泵輸送入在線混合器，在在線混合器內完成米糠分離液與鹽酸的充分混合，然后經輸送泵送入酸沉反應罐。在反應罐內米糠液與鹽酸進一步反應，使米糠液中的蛋白質充分沉淀析出，析出的蛋白質進入酸沉分離機內進行分離。

2.6　酸沉分離

酸沉分離根據米糠蛋白的特性，通過比較仍選定德國維斯法利亞的高分離因數臥式分離機用于酸沉工序的分離。分離過程：蛋白酸沉液經充分混合反應后，由泵輸送到酸沉分離機，經分離機分離后，分為液固兩相，液相送入暫存罐，固相經乳化泵乳化分散后輸送到中和罐準備中和。

2.7　水洗

分離機分離出來的固體物質稱為凝乳。一次分離凝乳顏色略深，蛋白含量偏低，同時灰分也偏高。為提高蛋白純度，本工藝的制定過程中采用水洗工序，很好地解決了上述問題，蛋白凝乳經水洗后，灰分可下降2個百分點，蛋白含量可提高2個百分點左右。

水洗分離機的分離效果至關重要，常規的臥式分離機因其分離因數較低很難達到分離效果。經與國內外分離廠家共同實驗比較，本工藝采用國外進口、性能經改進的高分離因數立式分離機，成功地在米糠蛋白水洗液中分離出米糠蛋白，回收達98%以上。分離后的米糠蛋白經泵輸送到中和罐，水洗液與酸沉淀分離液相混合，進入精分離進程。

2.8　精分離

蛋白酸沉淀液相以及水洗分離液相中仍存在少量的米糠蛋白，若直接排掉，將造成米糠蛋白成本的提高，為提高得率、降低成本，本工藝采取對酸沉淀液相以及水洗分離液相中仍存在少量的米糠蛋白進行精分離回收。通過長期的實驗，成功地從分離液中提取出米糠蛋白，此項工藝的改進使米糠蛋白成本得到了有效控制。

2.9　米糠蛋白凝乳中和

經水洗后的米糠蛋白凝乳pH在5～5.5之間，在此pH范圍內，物料溶解性很低，功能特性、加工應用特性均滿足不了要求。為此，需將米糠蛋白凝乳中和至中性。水洗后的米糠蛋白凝乳經泵輸送至中和罐后，加入10%的氫氧化鈉溶液，調整pH至7.0，充分攪拌1h，使米糠蛋白凝乳中和充分。中和進程采用間歇式倒罐中和，嚴格控制進料量、中和保持時間、中和固形物濃度和中和pH是此過程中的關鍵[6]。

2.10　殺菌

為保證產品微生物指標達到國家相關標準要求，確保產品的安全性和保質期，本工藝需對中和液進行殺菌，以確保最終產品的微生物指標達到合格標準。殺菌工藝的種類主要包括巴氏殺菌、閃蒸殺菌、高溫殺菌等。結合產品物性及微生物指標要求，本工藝采取植物蛋白加工過程普遍采用的閃蒸殺菌工藝。此工藝既保證了微生物指標，同時最大限度保證了產品不會因為熱處理而變性。本工藝閃蒸殺菌系統采取全自動控制，進料量、溫度、物料液位全部采用自動聯鎖，殺菌工藝連續、穩定，產品性能指標均勻一致。

2.11　噴霧干燥

植物蛋白通常的干燥方式主要有離心干燥、噴霧干燥兩種。離心干燥通常干燥產量低、塔體矮而粗、對輸送設備要求低、熱能消耗高、占地面積大的產品；壓力噴霧通常干燥產量高、塔體高而細、節省空間、熱能消耗低、對輸送設備要求較高、故障率低的產品。通過兩種工藝的對比，結合國內外植物蛋白加工工藝，本工藝采用立式壓力噴霧干燥。

噴霧干燥過程是米糠蛋白制取過程中的重要環節，不僅決定產品干燥效果，而且對產品感觀、功能特性、產品成本、微生物指標均有重要的影響。產品經均質機均質后，經高壓泵加壓至300kg，物料在高壓作用下，通過噴頭進行霧化，同時空氣經換熱器換熱后與物料混合，順流接觸換熱，在很短的時間內水分蒸發，物料受熱強度低，保持了原有的特性而不被破壞。物料到達塔底后水分達到5%以下，經引風機進入旋風分離器進行消風，物料粉末通過風送管道進入集粉旋風分離進行粉末收集后，進入保安振動篩，然后經除鐵器進入成品入倉，從而完成干燥及收集進程。

2.12　混料及包裝

完成干燥的米糠蛋白粉，進入成品混料，在混料倉中每個班次的米糠蛋白粉充分混合，保持產品性質的均一，產品經混料后進包裝機進行包裝。產品包裝采用自動包裝機，自動計量、自動封口后，輸送到產品庫，產品指標見附表。

附表　試生產獲得食用米糠蛋白產品情況

2.13　工藝流程

工業化米糠蛋白制取工藝流程見附圖。

附圖　工業化米糠蛋白制取工藝流程

3　新工藝關聯產品

3.1　米糠纖維素

經過脫脂后的米糠含有30%～40%的膳食纖維。米糠作為一種產量大、綜合利用價值還不高的谷物加工副產品，是我國需優先研究和開發的膳食纖維源之一，而米糠半纖維素(RBH)有著廣泛的生理功能，早已引起國外谷物學家們的極大興趣[7]。米糠半纖維素能在大腸內生成許多短鏈脂肪酸尤其是醋酸的大量生成，降低了腸內的pH，能促進和改善人體代謝。另外，它能在大腸內誘導出大量的有益菌群，對于預防肝癌和大腸癌有重要作用[8]。

米糠纖維的制取工藝：堿法—分離—酶解—干燥。

4　結論

工業化利用脫脂米糠制取米糠蛋白目前尚屬新的課題，大規模工業化自動控制制取米糠蛋白的工藝難免在具體實際工作中出現一些新的問題。特別是該工藝在原料選擇方面要控制砷的含量。希望在米糠蛋白制取工藝方面，結合酶法和高溫噴射蒸煮等更先進的技術方法，實現米糠蛋白的全面工業化制取，有效地提高米糠蛋白制取率，保持米糠蛋白的原有功能特性，使米糠蛋白更加科學地得到利用。◇