专利名称:一种用酶法水解分离制备大米淀粉和大米肽的方法
技术领域：
一种用酶法水解分离制备大米淀粉和大米肽的方法，本发明涉及应用蛋白酶水解大米蛋白来分离大米淀粉与大米蛋白(肽)的技术，属食品工艺学领域。
背景技术：
作为食品三大营养成分之一，淀粉除主要作为能量源随食物一同被食用外，工业化分离得到的高纯度淀粉及其衍生物还因其优异的功能性质而被广泛地应用于食品、纺织、造纸、医药、能源等各个领域。目前，加工淀粉的主要原料为玉米、小麦和土豆，大米淀粉的产量极其微小，但这并不能掩盖其在食品领域中的重要性。相对于玉米、小麦和马铃薯等其它淀粉，大米淀粉具有颗粒小、颜色白、不含风味物质、易消化等特异的功能性质。这使其成为淀粉家族中的颇为醒目的一员。但由于大米淀粉的价格比较昂贵，使其生产利用受到了一定的限制。随着生活水平的提高，人们对高品质食品的追求将不断上升，高价格并不能阻断人们对高品质食品的购买欲望，目前大米淀粉在整个淀粉市场上的销量逐年上升，大米淀粉的生产也受到科学家和制造商的关注。
淀粉分离的方法因原料不同而异，玉米及小麦淀粉加工中的关键步骤为面筋蛋白的分离，木薯淀粉加工则主要采用筛分的方法。随着科学技术和制造业的进步，这些关键步骤的生产工艺日新月异，面筋蛋白的分离方法已由最初的摇床分离发展到旋风分离。然而由于大米的主要成分是淀粉和蛋白质，分别占74.2％～77.6％、6.7％～8.3％，与玉米和小麦淀粉相比，大米中的淀粉和蛋白质结合非常紧密，另外，小的颗粒使得大米淀粉很难沉于水中，这也增加了分离和纯化的困难，所以大米淀粉的分离方法在过去的60年里没有出现创新性的进步，直至今日，大米淀粉的工业化生产仍采用碱水解蛋白质结合离心分离的工艺。这种方法虽能有效的分离出高纯度的大米淀粉和蛋白质，但是在用碱液处理过程中蛋白分子的无序降解以及由酸中和引入的大量盐分一方面导致分离的蛋白产品无法食用，另一方面也增加了废水处理及排放的成本。此外，强碱性条件下部分淀粉分子的水解导致大米淀粉颗粒的性质改变，使得大米淀粉原有的品质优势也大打折扣。
酶法水解分离是利用蛋白酶对大米蛋白质的降解和修饰作用，使其变成可溶性的肽而被抽提出来，实现淀粉与蛋白的分离。该方法的主要优点是制备的大米淀粉可保持天然淀粉的原有品质；水解生成的大米蛋白质的溶解性、乳化性、起泡性能得到明显的改善，因此可以广泛应用于食品及保健品等行业，蛋白酶解物中含有的多肽保持了原有的生物活性，可作为生物活性肽研究的原料。但是，目前酶法水解制备大米淀粉的工艺条件并不成熟，存在着反应时间长、成本高、分离得到的大米淀粉的纯度不高等问题。
发明内容本发明的目的是提供一种酶法分离制备大米淀粉和大米肽的方法，是对现有的酶法分离提取大米淀粉技术的改善和发展，在保持酶法提取大米淀粉技术优点的前提下，降低了所用蛋白酶的成本。
本发明的技术方案以大米为原料，经过清洗、浸泡、打浆、保温、调pH至酸性加纤维素酶水解、调pH至8.0～12.0加蛋白酶水解、离心分离、旋转蒸发、离心沉淀物和蒸发浓缩物分别干燥后制得大米淀粉和大米肽。具体工艺为1.浸泡以大米为原料，清洗后加入大米原料重量5倍体积的水在室温下浸泡18小时；2.打浆选用组织捣碎机高速打浆，每次打浆持续时间为1分钟，共4次。
3.加纤维素酶水解反应温度为40℃～60℃，将起始pH调至酸性，加酶量为大米原料重量的1％～4％，反应1～2小时。
4.加蛋白酶水解然后将反应体系的pH调至8.0～10.0，加入大米原料重量0.3％～1.0％的Protease N中性蛋白酶，在40℃～60℃反应2～8小时；或将反应体系的pH调至9.0～12.0，加入大米原料重量1.0％～3.0％的Alcalase碱性蛋白酶，在40℃～60℃反应2～8小时。
5.离心分离8000转/分钟，离心10分钟，得到沉淀物和上清液；沉淀物进行3～4次离心水洗，至水洗液的pH值中性。
6.旋转蒸发离心后上清液，温度控制在50℃左右进行旋转蒸发，得蒸发浓缩物。
7.干燥水洗后的沉淀物和旋转蒸发后的浓缩物分别干燥后得大米淀粉和大米肽。
本发明使用的蛋白酶，是从众多的蛋白酶中逐一筛选出来的。筛选在各类蛋白酶的最适作用条件下进行。所选的蛋白酶包括Alcalase碱性蛋白酶、ProteaseN、AS1.398、Neutrase中性蛋白酶、Protamex、Flavourzyme、真菌蛋白酶和GC710谷物蛋白酶。从中筛选出Alcalase碱性蛋白酶或Protease N中性蛋白酶，用它们水解所得大米淀粉中的蛋白含量分别为0.8％、1.1％。再用这两种蛋白酶结合纤维素酶进行自然水解，最终得到的大米淀粉中的蛋白含量为0.5％左右。
本发明的有益效果可实现大米淀粉与蛋白质的同时回收利用。蛋白酶对大米蛋白质具有降解和修饰作用，可以使大米蛋白质变成可溶性的肽而被抽提出来，实现大米淀粉与蛋白的分离。纤维素酶能将大米分子中的另一主要成分纤维素水解，这样更有利于大米蛋白的溶出，而且纤维素酶的来源广泛，价格低廉，因此将纤维素酶和蛋白酶结合使用。纤维素酶作用的最适pH值为酸性。
制备的大米淀粉可保持天然淀粉的原有品质；蛋白酶解物中含有的大米肽保持了原有的生物活性，可作为生物活性肽研究的原料，大米肽具有抗氧化作用和降胆固醇作用；较高pH下的自然水解不会引入很多盐分，无须进行脱盐。本发明通过对所用的蛋白酶品种的选择和工艺参数的优化，在保证大米淀粉高纯度的前提下，缩短了反应的时间，降低了所用蛋白酶的成本。
具体实施方式实施例150g大米，清洗后加入250ml水，在室温下浸泡18个小时，用高速组织捣碎机打浆，每次1min，共4次，浆料保温在45℃，将pH调至5，加入纤维素酶0.5g反应2小时，2小时后将反应体系的pH调至9，加入Protease N中性蛋白酶0.5g再反应6小时，反应结束后离心分离，沉淀物多次水洗后，干燥得大米淀粉35g～38g。离心分离的上清液部分在50℃左右进行旋转蒸发、蒸发后的浓缩物干燥得大米活性肽2.5～2.8g。
实施例2蛋白酶水解时加入的蛋白酶为Alcalase碱性蛋白酶，pH调至9.5，加酶量0.5g，其余步骤同实施例1。分别制得大米淀粉和大米活性肽。
实施例350g大米，清洗后加入250ml水，在室温下浸泡18个小时，用高速组织捣碎机打浆，每次1min，共4次，浆料保温在40～60℃，将pH调至5，加入纤维素酶0.5g～2g反应1～2小时，1～2小时后将反应体系的pH调至8.0～10.0，加入ProteaseN中性蛋白酶0.15g～0.5g再反应2～8小时，反应结束后离心分离，沉淀物多次水洗后，干燥得大米淀粉。离心分离的上清液部分在50℃左右进行旋转蒸发、蒸发后的浓缩物干燥得大米活性肽。
实施例4蛋白酶水解时加入的蛋白酶为Alcalase碱性蛋白酶，pH调至9.0～12.0，加酶量0.5g～1.5g，其余步骤同实施例3。分别制得大米淀粉和大米活性肽。
实施例1和实施例2制备的大米淀粉的性质进行测定。包括大米淀粉中的蛋白含量、大米淀粉中的淀粉含量、大米淀粉的糊化性质、大米淀粉颗粒的粒径大小、大米淀粉颗粒的破损率；表1列出了实施例1和实施例2条件下制备的大米淀粉的性质与原淀粉性质的比较。
经酶法分离以后淀粉的粒径明显减小，这是因为蛋白酶和纤维素酶能将大米分子中绝大部分的蛋白质和纤维素水解，去除了大分子对淀粉粒径的影响。本发明研究过程采用AR-1000流变仪测定了经酶法分离制备的大米淀粉的糊化过程曲线，得出了淀粉糊化的起始温度和峰温。酶法分离的大米淀粉的糊化起始温度和峰温与原淀粉接近，protease N中性蛋白酶水解得到的大米淀粉的峰温粘度和终粘度与原大米淀粉基本一致；酶法水解仅对淀粉颗粒有轻微的损坏，测得其破损率为1.85％。
表1酶法水解的大米淀粉与原淀粉性质的比较
d(0.1)淀粉颗粒从小到大分布后，体积达到10％时最大的颗粒直径。
d(0.5)淀粉颗粒从小到大分布后，体积达到50％时最大的颗粒直径。
d(0.9)淀粉颗粒从小到大分布后，体积达到90％时最大的颗粒直径。
To、Tp分别为淀粉糊化的起始温度和峰值温度。
Vp、Vf分别淀粉糊化的峰温粘度和最终粘度。
权利要求
1.一种用酶法水解分离制备大米淀粉和大米肽的方法，其特征是以大米为原料，经过清洗、浸泡、打浆、保温、调pH至酸性加纤维素酶水解、调pH至8.0～12.0加蛋白酶水解、离心分离、旋转蒸发、离心沉淀物和蒸发浓缩物分别干燥后制得大米淀粉和大米肽；工艺为(1)浸泡以大米为原料，清洗后加入大米原料重量5倍体积的水在室温下浸泡18小时；(2)打浆用组织捣碎机高速打浆，每次打浆持续时间为1分钟，共4次；(3)加纤维素酶水解反应温度为40℃～60℃，将起始pH调至酸性，加酶量为大米原料重量的1％～4％，反应1～2小时；(4)加蛋白酶水解然后将反应体系的pH调至8.0～10.0，加入大米原料重量0.3％～1.0％的Protease N中性蛋白酶，在40℃～60℃反应2～8小时；或将反应体系的pH调至9.0～12.0，加入大米原料重量1.0％～3.0％的Alcalase碱性蛋白酶，在40℃～60℃反应2～8小时；(5)离心分离8000转/分钟，离心10分钟，得到沉淀物和上清液；沉淀物进行3～4次离心水洗，至水洗液的pH值中性；(6)旋转蒸发离心后上清液，温度控制在50℃进行旋转蒸发，得蒸发浓缩物；(7)干燥水洗后的沉淀物和旋转蒸发后的浓缩物分别干燥后得大米淀粉和大米肽。
专利摘要
一种用酶法水解分离制备大米淀粉和大米肽的方法，属于食品工艺学领域。本发明以大米为原料，经过清洗、浸泡、打浆、40℃～60℃保温、调pH至酸性加入纤维素酶反应1～2小时、然后将pH调至8.0～12.0加入蛋白酶进行酶法水解反应、离心分离、上清液旋转蒸发、离心后经水洗的沉淀物和旋转蒸发后的浓缩物分别干燥，干燥后分别得到大米淀粉和大米肽。制备的大米淀粉可保持天然淀粉的原有品质；大米肽保持了原有的生物活性，是一种生物活性肽的原料；较高pH下的自然水解不会引入很多盐分，无须进行脱盐。本发明通过对所用的蛋白酶品种的选择和工艺参数的优化，在保证大米淀粉高纯度的前提下，缩短了反应的时间，降低了所用蛋白酶的成本。
文档编号C12P21/02GK1995368SQ200610166429
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月15日
发明者钟芳, 麻建国, 申雪然, 李玥, 王戈莎 申请人:江南大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan