壓力處理對大米蛋白提取率的影響

胡俊

摘 要：本實驗以金健星2號大米（秈米）為原料，通過壓力處理大米，蒸餾水浸泡分離大米蛋白，利用凱式定氮法測定提取后大米中的蛋白含量。通過正交試驗進行優化，選擇出蛋白質含量低的大米擇最優的反應條件。實驗結果表明，在處理壓力不大于0.2MPa的條件下，壓力處理條件對大米蛋白的提取率沒有顯著的影響。

關鍵詞：大米蛋白;壓力;低蛋白大米

中圖分類號：S-3 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200430018

大米是中國人的主食之一，據現代營養學分析，大米由蛋白質、脂肪、維生素B1、維生素A、維生素E及多種礦物質組成。就品種而言，大米可分為粳米、秈米和糯米。各種化學成分在大米中的分布情況，直接決定其各種生理特性。只有了解和掌握大米各部分的化學組成、營養價值、生理功效，才能對大米進行合理的開發和研究利用。大米中蛋白質的含量約為7.8%[1]，蛋白質雖然不是大米中含量豐富的物質成分，但其作用卻是最重要的。

大米蛋白的營養價值很高，是一種廣受贊譽的谷類植物蛋白[2]。按Osborne分類[3]，大米蛋白大致分為4種：谷蛋白（glutelin），能在稀酸、稀堿內溶解，占大米蛋白總量的80%以上;球蛋白（globulins），在NaC的l0.5mol/L溶液中可溶解，占大米蛋白總量的2%～10%;清蛋白（albumins），在水中可以溶解，占大米蛋白總量的2%～5%;醇溶性蛋白（prolamins），在乙醇的70%～80%溶液中可溶解，占大米蛋白總量的1%～5%。其中，貯藏性蛋白包括谷蛋白和醇溶蛋白，占大米蛋白質的大部分比例，而含量比較低的清蛋白、球蛋白，則是具有生理功能的活性蛋白。

低蛋白大米的制取是降低大米中的蛋白質的含量，即以較好的工藝提取大米中多余的蛋白質，而高壓在一定程度上可以提高大米中蛋白質的溶解特性，高壓作用使蛋白分子的結構或其存在狀態發生改變，對增加大米蛋白的溶解性具有直接的影響。和沒有進行高壓作用的工藝相比，高壓作用使大米中分子量較大的大米蛋白分子逐漸溶出，在此過程中產生了分子量更小的大米蛋白分子[4]。

1 實驗材料與設備

1.1 實驗材料

原料：金健星2號大米（購自商超，品種為秈米）。

試劑：無水乙醚，濃硫酸，蒸餾水，硫酸鉀，硫酸銅，氫氧化鈉，硼酸，混合指示劑（1份甲基紅乙醇溶液與5份溴甲酚綠乙醇溶液混合），鹽酸，碳酸氫鈉，甲基紅乙醇溶液等。

1.2 儀器與設備

手提式半自動高壓蒸汽滅菌鍋：上海宜川儀表廠;

JXFM110錘式旋風磨：上海嘉定糧油儀器有限公司;

GZX-9070 MBE數顯鼓風干燥箱：上海博訊實業有限公司醫療設備廠;

DL-1萬用電爐：北京市永光明醫療儀器廠有限公司;

SRJX-4-13高溫箱式電阻爐：前錦爐業有限公司;

FW80高速萬能粉碎機：天津泰斯特儀器有限公司;

LD5002電子天平：龍騰電子有限公司;

FA2104N分析天平：上海民橋精密科學儀器有限公司;

KDN-04A消化爐：上海精隆科學儀器有限公司;

SKD-2000全自動凱氏定氮儀：上海沛歐分析儀器公司等。

2 實驗方法

2.1 大米基本成分測定

2.1.1 大米水分含量的測定

參照GB 5009.3-2010《食品安全國家標準 食品中水分的測定》完成。

2.1.2 大米蛋白質含量的測定

參照GB 5009.5-2010《食品中蛋白質的測定》中的第一法凱氏定氮法完成。

2.1.3 大米脂肪含量的測定

參照GBT 5009.6-2003《食品中脂肪的測定》中的索氏抽提法完成。

2.1.4 大米灰分的測定

參照GBT 5009.4-2010《食品中灰分的測定》中的方法完成。

2.2 大米蛋白提取工藝

2.2.1 大米蛋白提取工藝路線

原料大米（干基）→壓力處理→蒸餾水浸泡→瀝干→烘干→磨粉→蛋白質含量測定。

2.2.2 大米蛋白質提取工藝單因素實驗

2.2.2.1 不同壓力對大米蛋白降低率的影響

由資料查得在壓力不超過0.25MPa條件下，大米蛋白在溫度大于90℃時就不會完全變性。稱取同等質量的大米，分別置壓力為：0.05MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.20MPa的高壓蒸汽滅菌鍋中放置1h，取出對樣品進行蛋白含量測定。

2.2.2.2 常壓浸泡溫度對大米蛋白降低率的影響

將稱好的大米，分別放入20℃、40℃、60℃、80℃、100℃的溫度環境，保溫1h后。取出樣品進行浸泡24h，再進行凱氏定氮法測定蛋白質含量的檢測，方法同以上。平行3次實驗與空白樣對比取平均值。

2.2.2.3 浸泡時間對大米蛋白降低率的影響

取等量的大米樣品，加蒸餾水攪拌均勻后置于25℃的室溫下分別浸泡1h、12h、24h、36h、48h后，取出對樣品進行蛋白質含量的檢測，平行3次實驗與空白樣對比取平均值。

2.2.3 正交實驗

通過單因素實驗得出影響大米蛋白提取率的主要因素及水平，選用正交表進行正交實驗，最后得出大米蛋白的最佳提取工藝。

2.3 大米蛋白含量測定及提取率的計算方法

2.3.1 蛋白質含量的測定方法

本文以測定大米蛋白質含量為指標，進而計算出蛋白質的提取率。蛋白質含量的測定采用凱氏定氮法（GB 5009.5-2010食品安全國家標準《食品中蛋白質的測定》）。

2.3.2 大米蛋白質降低率

A=a0-a1a0×100%

式中，A為大米蛋白降低率，a0為原料大米中蛋白質百分比含量，a1為壓力處理后樣品大米中蛋白質百分比含量。

3 結果與分析

3.1 大米成分含量測定

金健星2號大米（秈米）基本成分（以干基計算）見表1。

3.2 單因素實驗結果

3.2.1 浸泡溫度對大米蛋白降低的影響

固定蒸汽壓力為0.1MPa，浸泡時間為12h，不同浸泡溫度對大米蛋白提取率的影響如圖1。

由圖1可知，隨著溫度的升高，大米蛋白降低率會略有升高，這是因為在一定溫度范圍內，隨著溫度的升高，谷蛋白能更好的溶于堿，有利于蛋白質的提取。但是由資料中查得，溫度對大米蛋白的提取率影響極小，同時，溫度過高也會使蛋白質變性，引起蛋白質的聚集和沉淀作用，使其溶解度下降，從而降低蛋白質提取率。因此提取溫度不宜過高，但過低又會影響提取效果，故選擇25℃為最佳去除大米蛋白的溫度。

3.2.2 浸泡時間對大米蛋白降低的影響

由圖2可知，大米蛋白的降低率隨著浸泡時間的延長而升高。當提取時間由1h延長至36h時，蛋白質降低率提高顯著，而當提取時間大于36h時，降低率升高緩慢沒有變化，可能是大米中堿溶性蛋白已基本溶解，故再延長浸泡時間，降低率增長緩慢，所以選擇36h為最佳的浸泡時間。

3.2.3 壓力處理對大米蛋白降低的影響

固定浸泡時間為12h，浸泡溫度為25℃，在蒸汽壓力不大于0.2MPa的情況下，不同蒸汽壓力處理大米對大米蛋白降低率的影響如圖3。

由圖3可知，隨著蒸汽壓力的增加，大米蛋白質的降低率出現逐漸增大的趨勢。因為高壓處理對蛋白質分子結構產生影響，增加其溶解性能。但在壓力小于0.2MPa的蒸汽壓力下，增加的趨勢不顯著。

4 結論

在壓力小于0.2MPa的條件下，利用一定的蒸汽壓力處理大米生產低蛋白大米時，對大米蛋白質含量影響從高到低的因素依次為浸泡時間、處理壓力、浸泡溫度。通過單因素和正交實驗優化了大米蛋白提取工藝，即將原料大米在25℃下用0.2MPa壓力條件下浸泡36h，此工藝條件下大米蛋白的降低率為15.92%;在壓力不大于0.2MPa的條件下，壓力處理對大米蛋白提取率的影響不顯著。

參考文獻

[1] 湛貽璞.低蛋白飲食對延緩慢性腎損害進展的意義—MDRD試驗[J].中國醫藥導刊，2001（2）：128-130.

[2]姚慧源.稻米深加工[M].北京：化學工業出版社，2004：137-141.

[3]國家糧食局人事司.糧油質量檢驗員[M].北京：中國輕工業出版社，2010：38-39.

[4]劉英，胡中澤，范磊，丁小娟.低蛋白大米生產工藝參數的優選[J].糧食與飼料工業，2004（10）：23-25.

（責任編輯 周康）