米糠蛋白研究现状.pdf

2 2 粮食 与油脂 2 0 0 6 年第 3 期 米 糠 蛋 白 研 究 现 状 康艳玲。 王章存( 郑州轻-Y - Z学院食品与生物工程学院， 郑州4 5 0 0 0 2 ) 摘要： 米糠蛋白是一种高营养、 低过敏性优质植物蛋白资源。该文主要介绍米糠蛋白营养特性、 提取方法及其 开发利用方面研 究现状。 关键词 ：米糠蛋 白； 植物蛋 白； 米糠 Re s e a r c h S t a t u s o f Ri c e Br a n Pr o t e i n KANG Yan - l i n g，W ANG Zh a n g- c un ( S c h o o l o f F o o da n d B i o l o g i c a l E n g i n e e r i n g 。 Z h e n g z h o u U n i v e r s i t y o f L i g h t I n d u s t r y 。 Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 2 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：Ri c e b r a n p r o t e i n i s a k i n d o f h i g h n u t r i t i o n a l v a l u e ，h y p o a l l e r g e n i c v e g e t a b l e p r o t e i n Th e n u t r i t i o n c h a r a c t e r i s t i c s ，e x t r a c t i o n me t h o d s a n d e x p l o i t a t i o n o f fic e b r a n p r o t e i n we r e i n t r o d u c e d i n t h i s P 叩 e r Ke y W o r d s ：r i c e b r a n p r o t e i n； p h y t o p r o t e i n；r i c e b r a n 中图分类号： T S 2 1 0 9 ； T S 2 0 1 2 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： l o 0 8 9 5 7 8 ( 2 o 0 6 ) o 3 一o 0 2 2 一o 3 米糠是一种价廉、营养丰富的稻米加工副产品， 我国年产米糠 1 ， 0 0 0万吨以上，是一种量大面广可再 生资源。 米糠含有丰富营养物质， 其中脱脂米糠中蛋 白质含量可高达 1 8 。目前， 大部分米糠仍用作动物 饲料， 资源浪费严重， 因此 ， 从米糠中寻求新的蛋白质 资源， 增加米糠附加值具有重要现实意义 。米糠蛋 白 是公认优质植物蛋白质，其必需氨基酸组成平衡合 理， 接近 F AO WH O推荐模式； 其中赖氨酸含量较高， 为其它植物蛋白无法比拟 ，米糠蛋白生物效价很高， 其营养价值可与鸡蛋、 牛乳相媲美， 消化率可达 9 0 以上； 且米糠蛋 白是低过敏性蛋 白， 不会产生过敏反 应， 因此， 米糠蛋白非常适合作为婴幼儿和特殊人群 营养食品。国内外高度重视米糠蛋 白研究和产品开 发， 本文对米糠蛋白研究现状进行综述。 1 米糠蛋白营养特性 蛋 白质营养质量主要取决于其氨基酸组成与比 例， 尤其是必需氨基酸组成与 比例。米糠蛋 白质必需 氨基酸齐全， 与大米蛋白质相比， 其氨基酸组成更接 近 F A 0 WHO推荐模式( 见表 1 ) ： 生物效价( P E R) 为 2 O 2 5 ， 与牛奶中酪蛋 白相近( P E R为 2 5 ) ， 且营养 价值可与鸡蛋蛋白相媲 表 1 三种蛋白质与 F A O WH O推荐模式必需 氨基酸组成 ( g 1 f lo g 蛋白 质) 米糠蛋白质组成，根据 O s b o rne 提出以溶解特性 来划分， 可分为清蛋 白、 球蛋白、 谷蛋 白和醇溶蛋白， 这四种蛋 白质比例大致为 3 7： 3 6： 2 2： 5 。 其中清蛋白 和球蛋 白是由单链组成低分子量蛋白质， 它们为代谢 活性蛋 白质， 在稻谷发芽早期可迅速启动进行生理作 用 ； 醇溶蛋白和谷蛋 白也叫贮藏蛋 白， 醇溶蛋 白是 由 一 条单肽链通过分子内二硫键连接而成， 而谷蛋 白是 由多肽链彼此通过二硫键连接而成。与其它谷物蛋白 相 比， 米糠中可溶性蛋 白质约 占7 0 ， 与大豆蛋 白接 近， 即米糠蛋 白可能具有与大豆蛋 白相似功能特性。 色谱分析表明，这四种蛋白质分子量范围分别为 1 0 - - - 1 0 0 K D a 、 l O 1 5 0 I a 、 3 3 1 5 0 K Da 、和 2 5 1 0 0 K D a 。碱溶性蛋 白在提取过程中有二硫键断裂， 其 主要组分分子量仍分布在 4 5 1 5 0 K D a ，所以这类谷 蛋白分子量更大， 更难溶于水。但若打破二硫键， 也可 使 9 8 以上米糠蛋白溶解出来 。需要指出， 米糠经 稳定化处理( 一般是加热灭酶) 后， 其各种蛋白成分含 量变化很大， 主要表现在清蛋白含量降低( 变性所致) 、 谷蛋白含量明显增加。 米糠蛋 白低过敏性是它区别于其它植物蛋 白另 一 个特点。很多植物性蛋 白中含有抗营养因子， 如大 豆和花生中含有对人体有害胰蛋白酶抑制素和凝血 素： 动物性食品中也有抗营养因子， 如牛奶中 B 一乳球 蛋 白、 鸡蛋清中卵类粘蛋 白等， 它们会引起过敏或中 毒反应， 婴幼儿对这些因子更为敏感。而米糠中蛋白 质不含类似致敏因子， 目前也未见儿童对稻米有过敏 反应报道。因此可将从大米或米糠中提取蛋 白质作为 低过敏性蛋白原料用于婴幼儿食品b 。 尽管米糠蛋白营养和保健功能已得到公认， 但 由 于米糠蛋白难以分离提取， 目前各国市场还未见其工 收稿日期： 2 0 0 5 1 卜2 7 基金项 目： 河南省科技攻关计划项目“ 大米深加工技术研究与产品开发” ( 0 4 2 4 0 1 0 0 3 2 ) 作者简介： 康艳玲( 1 9 8 1 ) ， 女， 硕士研究生。 维普资讯 2 0 0 6 年第 3 期 粮食 与油脂 2 3 业化产品。米糠含有大量纤维、 半纤维和植酸等， 它们 对蛋白质有较强束缚作用， 普通溶剂无法使这些蛋白 溶解出来 ； 且米糠脂肪含量较高， 易氧化酸败， 往往 需要先经加热稳定化处理， 经这些处理后更增加蛋白 质提取难度， 即使采用碱性溶液也很难奏效。 2 米糠蛋白提取方法 目前，据资料报道提取米糠蛋白方法有碱法、 酶 法和物理法， 若将这几种提取方法结合起来 ， 则从热 稳定化脱脂米糠中提取米糠蛋白提取率会明显提高。 2 1碱 法提取 采用碱法提取米糠蛋白是最常采用方法， 该法简 单易行， 且提取较为完全。天然米糠中蛋白质 P E R为 1 6 1 9 ， 消化率为 7 3 ： 经稀碱液提取后， 米糠浓缩 蛋白P E R为 2 0 2 5 ， 消化率可达 9 0 。 碱法提取米糠蛋白工艺流程如下： 米糠+水一混合一Na OH调节 p H值一搅拌一过 滤一滤液一调节等电点一离心一沉淀物洗涤一千燥 一米糠蛋 白 碱液可使米糠紧密结构变得疏松， 同时碱液对蛋 白质分子次级键特别是氢键具有破坏作用 ， 并可使某 些极性基团发生解离， 使蛋白质分子表面分子具有相 同电荷， 促进结合物与蛋 白质分离， 从而对蛋 白质分 子有增溶作用， 并随着碱性增加， 米糠中蛋 白质提取 率增加。但须注意避免碱液浓度过高， 较高浓度碱溶 液会促使蛋白质中赖氨酸与丙氨酸、 胱氨酸发生缩合 反应， 生成有毒化合物， 使赖氨酸营养价值大大降低 。 另外， 高碱条件下还会产生一些不利反应 ， 如蛋 白质 变性和水解；增加美拉德反应促使产品颜色加深； 增 加非蛋白成分提取， 降低提取效率 。 2 2酶法提取 酶法提取米糠蛋白反应条件温和， 蛋白质提取得 率较高， 且能更多保留蛋白质营养价值 ； 同时也避免 传统碱法提取米糠蛋白所带来负面效应 ， 因此酶法提 取米糠蛋白为米糠利用开辟新的途径。 酶法提取米糠蛋 白工艺流程： 米糠+水一搅拌一调节适当p H、 T ( 依据各种酶 而定)一加酶一反应一定时间一 离心一收集上清液 ( 蛋白质浓缩物) 一调 p H值一离心一 中和残余物一干 燥一米糠蛋 白 纤维素酶、 木质素酶和植酸酶可解除米糠纤维素对 蛋白质束缚， 这些酶制剂应用可显著提高米糠蛋白提取 效果， 可获得蛋白质含量达 9 2 米糠分离蛋白( P B P I ) ， 米糠蛋白提取率从 3 4 升至 7 4 6 。 H a ma d a 等用蛋 白酶处理米糠使其蛋白水解度( D H) 达到 1 0 时， 蛋 白提取率为 9 2 。若应用 N a S O 、 S DS等破坏蛋 白质 二硫键情况下， 即使水解度只有 2 ， 蛋 白回收率也可 达到 8 4 。在提取过程中若应用两种或多种蛋 白 酶， 因具有不同水解位点， 水解效率更高， 所得蛋白水 解物物化性能优于一种酶效果 。 2 3物理 法提取 An d e o n等将全脂或脱脂米糠采用胶体磨和均 质， 通过破碎米糠细胞结构 ， 使米糠蛋 白溶出而进行 提取米糠蛋 白方法 们。据报道， 全脂米糠经微粉碎和 均质后，蛋 白质溶出浓度比单纯水溶液提取率提高 7 5 ， 脱脂米糠经物理方法处理， 其蛋 白质溶出浓度可 提高 1 8 7 ，且磨浆和均质可使溶出组分分子量差别 很大， 所以利用物理方法增进米糠蛋白提取率也是可 行的。 2 4热稳定化脱脂米糠的米糠蛋 白提取 T a n g 1 1 12 对经热稳定化脱脂米糠中蛋 白质提取 进行系统研究， 认为用物理方法并结合酶水解技术提 取蛋 白质效果明显。当反复冻融、 超声波、 高速剪切和 高压 等手段 单独使用 时只能 分别提取 l 2 、 1 5 、 1 6 、 1 1 米糠蛋白， 而超声波处理米糠后再用淀粉酶 水解， 可提取 3 3 9 蛋 白： 若用蛋白酶处理， 则可提取 5 7 8 蛋白：高压处理米糠后同时使用淀粉酶和蛋白 酶， 则可提取 6 6 6 蛋 白， 应用效果高于纤维素酶， 所 以首先采用物理方法解除对米糠蛋 白质束缚非常有 利于蛋 白质提取。 3 米糠蛋白开发利用 3 1生产婴儿配方食品 米糠蛋 白作为一种必需氨基酸齐全、生物效价 高、 低过敏性、 良好消化性优质植物蛋白资源， 可作为 生产婴儿食品蛋白原料。目前我国婴幼儿食品发展较 快， 市售母乳化奶粉或其它一些具有生理活性婴儿配 方奶粉，其主要途径是添加免疫球蛋 白和乳铁蛋 白， 以期望达到提高婴儿免疫 目的。然而， 绝大多数婴儿 食品忽略一些敏感体质婴儿由于摄入某种蛋 白而引 起过敏现象， 开发和利用米糠蛋 白作为婴儿食品低过 敏性蛋白源具有十分重要意义“ ”。 3 2功能性 多肽开发 功能性多肽是具有调节人体生理节律、 增强机体 防御功能、 预防疾病等功能的生物活性分子， 蛋 白质 水解可产生某些活性肽 ， 这已成为 目前蛋白质水解研 究热门课题。据资料报道， 在一定条件下米糠蛋 白经 酶解， 可获得具有镇痛作用类阿片拮抗肽和具有降血 压、 增强免疫功能活性肽 。据日本研究报道， 以大米 中清蛋 白为原料， 通过酶解生成有增强免疫功能活性 维普资讯 2 4 粮食 与油脂 2 0 0 6 年第 3 期 肽( 八肽) ； 而米糠中清蛋白含量是大米 6 7倍， 若能 利用米糠中清蛋白开发活性肽， 从理论上讲则更为经 济可行。 3 3营养强化剂及改善食品功能特性 米糠蛋白营养价值可与大米内胚层蛋白质相 当， 是制作高蛋白保健、 营养食品理想强化剂。米糠蛋 白 及其系列水解物， 可应用于很多食品， 如焙烤食品、 咖 啡伴侣、 搅打奶油、 糖果、 填充料、 强化饮料 、 小吃、 汤 料、 酱料、 肉卤及其它调味品。 天然植物蛋白物化功能性普遍较差。科研工作者 希望通过改性处理改善蛋白质性质， 以既能满足食品 加工性能需要， 又能提高食品营养价值 。用蛋 白酶提 取米糠蛋白过程即可改善蛋白质溶解性、 起泡性等功 能性质。用风味酶处理米糠蛋白， 其乳化能力高于酪 蛋白， 与牛血清蛋白相 当， 乳化稳定性高于牛血清蛋 白“ 。 酶法水解或改性后米糠蛋白在食品生产中具有 广泛用途， 如在焙烤食 品和糖果 中起发泡作用， 在肉 制品中起增稠和粘合作用， 在液体或半固体食品中起 稳定、 增稠作用等。乙酰化米糠蛋白钾盐具有较好表 面活性， 可用于化妆制品中。 3 4生产替代谷氨酸钠风味肽 长期以来， 谷氨酸及其钠盐作为调味剂在食品中 广为使用， 但过量使用会有一定毒副作用。米糠蛋白 含有丰富谷氨酰胺和天门冬酰胺， 通过蛋白酶水解和 脱酰胺作用， 使 7 6 肽键水解 ， 生产谷氨酰胺风味增 强剂， 可开发将取代可能对人体有害的味精风味增强 剂 。 3 5蛋白饮料保健食品 米糠经高温处理，然后用番木瓜蛋 白酶使米糠 蛋白成为可溶性物质，经添加酸味剂分离出固体物 质，即能制成一种呈透明状大众化米糠蛋白营养饮 料。 另外， 酶水解可制成功能性饮品如 R i c e C h o i c e 和 R i c e X等产 品， 具有柔和风味、 良好营养性和一定保 健功能。 参考文献 1 】 周素梅 脱脂米糠中蛋白质提取工艺的研究 c 3 中国粮油学 会第二届学术年会论文选编 ( 2 】 姚惠源 稻米深加工D v f 北京： 化学工业出版社， 2 0 0 4 【 3 】 徐红华， 于国平 米糠蛋白的分离及其营养特性的研究 J 粮 油食品科技， 2 0 0 2 ， ( 1 ) ： 1 7 -1 8 4 】 金世合， 陈正行 米糠蛋白提取和功能性质研究 J 粮食与油 脂， 2 0 0 3 ， ( 6 ) ： 2 1 -2 2 5 】 罗志刚， 杨连生 米糠功能成分的研究与开发 J 粮油加工与 食品机械， 2 0 0 3 ， ( 1 2 ) ： 5 0 -5 4 6 】 王璋， 许时婴 酶法从全脂大豆中同时制备大豆油和大豆水解蛋 白工艺的研究 阴 无锡轻工大学学报， 1 9 9 4 ， 1 3 ( 3 ) ： 1 7 9 -1 9 1 7 】 H a n m o u n g i a j P ， P y l e D L ， N i r a n j a n K E n z y m a t i c p r o c e s s f o r e x t r a c t i n g o i l a n d p r o t e i n fr o m r i c e b r a n J A me r O i l C h e m S o c i ， 2 0 01 ， 7 8 ( 8 ) ： 8 l 7 8 21 8】 Ha ma d a J S Ch a r a c t e r i z a t i o n o f p r o t e i n f r a c t i o ns o f ric e b r a n t o d e v i s e e ff e c t i v e m e o d s o f p r o t e i n s o l u b i l i z a t i o n J + C e r e a l Ch e mi s t r y， 1 9 9 7， 7 4： 6 6 2 - 6 68 9】 Ha ma d a J SCh a r a c t e r i z at i o n a n d fu nc t i o n a l p r o p e r t i e s o f r i c e b r a n p r o t e i n mo d i fie d b y c o mme r c i a l e x o p r o t e a s e s an d e n d o pr o - t e a s e s L J j F o o d S c i e n c e ， 2 0 0 0 ， 6 5 ( 2 ) ： 3 0 5 3 l 0 ( 1 0 An d e r s o n A K，Gu my a H S Ex t r a c t a b i l i ty o f p r o t e i n i n p h y s i c a l - l y p r o c e s s e d r i c e b r an J J o u r n a l o f t h e A me r i c an O i l C h e m i s t s S o c i e ty， 2 0 0l ， 7 8 ： 9 6 9 - 9 7 2 1 1 Tan g S H。He t t i a r a c h c h y N S，Sh e l h a mme r T H P r o t e i n e x t r a c - t i o n f r o m h e a t - s t a b i l i z e d d e f a t te d r i c e b r an 1 P h y s i c a l p r o c e s s i n g and e n z y me t r e z t m e n t s J A 鲥c F o o d C h e m ， 2 0 0 2 ， 5 0 ( 2 5 ) ； 7 4 4 4 7 4 48 1 2 】T an g S H，He t t i a r a c h c h y NS。Es wara n a n d a m S P r o t e i n e x t r a c - t i o n f r o m h e a t s t a b i l i z e d d e f a t t e d ric e b r a n ：l 1 1 1 1 e r o l e of a my 1 a s e 。c e l l u s l a s t ，and v i s c o z y m e j J o u m a l o f F o o d S c i e n c e ， 2 0 0 3， 6 8( 2 ) ： 471 -47 5 1 3 1 王雪飞 酶法制备米糠分离蛋白的研究 D 哈尔滨： 东北农业 大学 。 2 0 0 4 1 4 王亚林， 刘志国 米糠蛋白活性肽的制备工艺研究 J 粮食与 饲料工业， 2 0 0 3 ， ( 6 ) ： 4 6 -4 7 1 5 】