一种从富硒大米糠中提取硒蛋白的方法与流程

本发明是一种从富硒大米的米糠里提取硒蛋白的方法，属于功能性食品深加工领域。

背景技术：

中国是世界上最大的稻米生产国，年产量约为1.85亿吨，米糠(包括皮层和胚芽)作为大米加工的副产品，年产量超过一千万吨，可利用资源相当丰富。米糠虽然只占稻米质量的6％～8％，却含有稻米中主要的营养成分，有“天然营养宝库”之称。目前，米糠有效利用率尚不足20％，大部分作为饲料，甚至作为废料，资源浪费严重。米糠蛋白质中主要清蛋白、球蛋白、谷蛋白以及醇溶蛋白，米糠蛋白质中必需氨基酸齐全，生物效价较高。米糠蛋白质还有一个最大的优点即低过敏性，它是已知谷物中过敏性最低的蛋白质。因此米粉是最常见的婴幼儿辅助食品，从大米或米糠中提取的蛋白质可作为低敏性蛋白质原料用于婴幼儿食品中。

硒(Selenium，Se)是在地壳中广泛分布但相对稀有，已被证明为动物和人体必需的微量元素之一。硒能提高人体的免疫力、清除自由基、保护视神经、肝脏和心脏等，而且能防治糖尿病、心脑血管疾病、肝病、克山病大骨节病等重大疾病。硒在生物体内主要有无机和有机两种化学形态，无机硒包括硒化物、亚硒酸盐、硒酸盐等；有机形态硒主要以硒代氨基酸(Selenoaminoacid)和硒蛋白(Selenoprotein)等形式存在。无机硒很难被动物和人体直接吸收利用，而机体可以通过肠壁的主动运输吸收利用有机硒。已有动物毒性实验表明，由于无机硒有较大的毒性，且不易被吸收，不适合任何动物安全使用。中国营养学会的营养调查结果表明，中国成人每日的硒摄入量仅26～32μg，而中国营养学会推荐日摄入量50～200μg，国际硒学会推荐成人每日硒摄入量60～400μg。我国有72％缺硒或低硒地区，这些地区的人们从当地食物中摄取的硒往往不够，因此，补硒对于提高人民健康水平具有重大的意义。

根据已有的专利检索，中国专利CN2012104947660中公开了一种米糠硒蛋白粉的制备方法，该方法只使用较高浓度的NaOH溶液提取蛋白质，但是由于使用较高的碱浓度，不仅影响到产品的风味和色泽(提取物的颜色较深)，而且蛋白质中的赖氨酸与丙氨酸或胱氨酸还会发生缩合反应，生成有毒的物质如赖氨酰丙氨酸，使蛋白质变性水解(对肾脏有害)，丧失食用价值。该专利所得硒蛋白蛋白质含量仅为55～63％，硒含量仅为0.17～0.28mg/kg。2014年专利“一种适宜中老年群体食用的富硒蛋白粉及其生产方法(20140104539.1)”公开了富硒蛋白粉的生产，该专利是通过在原料中外加硒的方法实现，并不是天然有机硒。2014年专利“一种酶法处理富硒大米生产富硒蛋白粉的方法(201410690328.0)”公开了使用酶来制备蛋白粉，虽然其反应条件相对温和，但酶容易失活，对反应条件要求较高，提取时间较长，且其工艺成本也很高。

技术实现要素：

本发明提供一种从富硒大米糠中提取硒蛋白的方法，以解决现有技术的不足。通过配制碱提液来高效断裂蛋白质分子的二硫键再用酸调等电点使硒蛋白析出沉淀，获得硒蛋白。解决了缺硒地区补硒的问题，高效便捷地提取出了具有高营养价值的米糠硒蛋白，可用作营养辅料或营养强化剂，具有较高的利用价值。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的从富硒大米糠中提取硒蛋白的方法是通过以下步骤实现的：

(1)原材料预处理：将新鲜富硒米糠用蒸馏水洗净，放入烘箱烘干后，用砻谷机粉碎，过100目筛，制得米糠粉。

(2)配液：配制浓度为0.01～0.05mol/L的氢氧化钠溶液，将保险粉和二硫苏糖醇按质量比为1∶2～1∶5混合加入到氢氧化钠溶液中，以高效断裂蛋白质分子中的二硫键，保险粉的用量为步骤(1)制得的米糠粉质量的1％。

(3)超声提取：将步骤(1)制得的米糠粉与步骤(2)配制提取液按质量与体积1∶5～1∶15的比例混合，放入超声波清洗机内进行超声提取，大幅度提高提取效率，提取温度35℃～45℃，超声频率100Hz，提取时间2～3小时，得超声提取液。

(4)脱色：在超声提取液中加入活性炭，用量10～30mg/ml，至澄清透明，得脱色提取液。

(5)离心：通过离心机3000～5000r/min转速下离心10～20min，得第一蛋白溶液。

(6)酸沉：用柠檬酸缓冲液调第一蛋白溶液pH至4.5～6.0，得第二蛋白溶液。

(7)再离心：第二蛋白溶液在3000～5000r/min转速下离心10～20min，收集沉淀，并用去离子水润洗数次，得第三蛋白溶液。

(8)除杂：将第三蛋白溶液装入透析袋进行透析，每2h更换透析液一次，去除盐分和小分子杂质，在透析袋内得到硒蛋白。

(9)冷冻干燥：将硒蛋白放入-80℃冰箱预冻4～6h，放入真空冷冻机进行干燥，干燥结束后即得富硒米糠蛋白粉。

本发明的有益效果是：

(1)本发明对富硒米糠进行高效利用，提取出了具有高营养价值的米糠硒蛋白，可用作营养辅料或营养强化剂，具有较高的利用价值。

(2)相比现有技术，本发明提取液的氢氧化钠溶液浓度适中并混合了保险粉和二硫苏糖醇，高效断裂二硫键，不产生赖氨酰丙氨酸，最大程度上保证了所提取的硒蛋白质安全有价值。

(3)本发明蛋白质提取率在80％以上，且提取的硒蛋白杂质少，蛋白质含量高达80％～95％，硒蛋白的硒含量高达0.50～0.58mg/kg，均显著高于现有的提取技术。

(3)本发明选择的原材料是天然富硒大米糠，提取的是天然谷物的有机硒蛋白，属于废物利用，经济环保，绿色健康。相比无机硒，毒性大大降低，使用安全，吸收效果好。

(4)本发明的方法简便，不使用酶，提取温度范围广，提取效率高。条件温和，生产工艺简单，易于工业推广。

附图说明

图1是从富硒大米糠中提取硒蛋白的工艺流程

图2是温度对硒蛋白提取率的影响

图3是液固比对硒蛋白提取率的影响

图4是提取时间对硒蛋白提取率的影响

图5是氢氧化钠浓度对硒蛋白提取率的影响

具体实施方式

结合实施例详细阐述本发明的具体实施方式如下：

实施例1

(1)原材料与处理：将新鲜富硒米糠用蒸馏水洗净，放入烘箱烘干；用砻谷机粉碎，过100目筛。

(2)配液：配制浓度为0.01mol/L的氢氧化钠溶液，将保险粉和二硫苏糖醇按质量比为1∶2混合加入到氢氧化钠溶液中，保险粉的用量为步骤(1)制得的米糠粉质量的0.5％。

(3)超声提取：将步骤(1)制得的米糠粉与步骤(2)配制提取液按质量与体积1∶5的比例混合，放入超声波清洗机内进行超声提取，极大地提高提取效率，设定提取温度35℃，超声频率100Hz，提取时间3小时，得超声提取液。

(4)脱色：在超声提取液中加入活性炭，用量10mg/ml，至澄清透明，得脱色提取液。

(5)离心：通过离心机3000r/min转速下离心20min，得第一蛋白溶液。

(6)酸沉：用柠檬酸缓冲液调解第一蛋白溶液pH至5.5，得第二蛋白溶液。

(7)再离心：第二蛋白溶液在3000r/min转速下离心20min，收集沉淀，并用去离子水润洗数次，得第三蛋白溶液。

(8)除杂：将第三蛋白溶液装入透析袋进行透析，每2h更换透析液一次，去除盐和分和小分子杂质，在透析袋内得到硒蛋白。

(9)冷冻干燥：将硒蛋白放入-80℃冰箱预冻4h，放入真空冷冻机进行干燥，干燥结束后即得富硒米糠蛋白粉。

将得到的硒蛋白粉的蛋白质含量和其硒含量进行测定，方法如下：

蛋白质含量测定：根据中华人民共和国国家标准GB5009.5-2010，采用凯氏定氮法测定，使用的凯氏定氮仪为Hanon公司的K-9860全自动凯氏定氮仪。具体操作步骤如下：称取充分混匀的固体试样0.2g～2g、半固体试样2g～5g或液体试样10g～25g(约相当于30mg～40mg氮)，精确至0.001g，移入干燥的消煮管中，加入0.2g硫酸铜(分析纯)、6g硫酸钾(分析纯)及10mL硫酸(分析纯)，轻摇后于瓶口放一小漏斗，放在石墨消解仪上小心加热，待内容物全部炭化，泡沫完全停止后，加强火力，并保持瓶内液体微沸，至液体呈蓝绿色并澄清透明后，再继续加热0.5h～1h。取下放冷，放冷后，放入自动凯氏定氮仪测量蛋白质含量。同时做试剂空白试验。

硒含量测定：根据中华人民共和国国家标准GB5009.93-2010，采用氢化物原子荧光光谱法，使用的仪器是BOHUI公司的RGF-6800原子荧光光度计。具体操作步骤如下：称取0.5g～2g(精确至0.001g)试样，液体试样吸取1.00mL～10.00mL，置于消煮管中，加10.0mL混合酸(硝酸与高氯酸9∶1混合)，盖上小漏斗冷消化过夜。次日于石墨消解仪上加热，并及时补加硝酸。当溶液变为清亮无色并伴有白烟时，再继续加热至剩余体积2mL左右，切不可蒸干。冷却，再加5.0mL盐酸(6mol/L)，继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟出现，将六价硒还原成四价硒。冷却，转移至50mL容量瓶中定容，混匀备用。同时做空白试验。上样测定时，先配制好标准曲线，相关系数r达到0.999以上时，才开始测定样品。

采用上述方法提取米糠硒蛋白，测定的蛋白质含量为80.13％，测定的硒含量为0.50mg/kg。

实施例2

(1)原材料与处理：将新鲜富硒米糠用蒸馏水洗净，放入烘箱烘干；用砻谷机粉碎，过100目筛。

(2)配液：配制浓度为0.04mol/L的氢氧化钠溶液，将保险粉和二硫苏糖醇按质量比为1∶4混合加入到氢氧化钠溶液中，增加二硫苏糖醇的量，以提取更多蛋白。保险粉的用量为步骤(1)制得的米糠粉质量的0.5％。

(3)超声提取：将步骤(1)制得的米糠粉与步骤(2)配制提取液按质量与体积1∶10的比例混合，增加料液比，使提取更充分。再放入超声波清洗机内进行超声提取，提取温度45℃，超声频率100Hz，提取时间3小时，得超声提取液。

(4)脱色：在超声提取液中加入活性炭，用量30mg/ml，至澄清透明，得脱色提取液。

(5)离心：通过离心机3000r/min转速下离心20min，得第一蛋白溶液。

(6)酸沉：用柠檬酸缓冲液调解第一蛋白溶液pH至5.5，得第二蛋白溶液。

(7)再离心：第二蛋白溶液在3000r/min转速下离心20min，收集沉淀，并用去离子水润洗数次，得第三蛋白溶液。

(8)除杂：将第三蛋白溶液装入透析袋进行透析，每2h更换透析液一次，去除盐分和小分子杂质，在透析袋内得到硒蛋白。

(9)冷冻干燥：将硒蛋白放入-80℃冰箱预冻5h，增加了预冻时间，放入真空冷冻机进行干燥，干燥结束后即得富硒米糠蛋白粉。

参照实例1的测定方法，测定提取的硒蛋白的蛋白质含量为93.74％，测定的硒含量为0.55mg/kg。

实施例3

(1)原材料与处理：将新鲜富硒米糠用蒸馏水洗净，放入烘箱烘干；用砻谷机粉碎，过100目筛。

(2)配液：配制浓度为0.05mol/L的氢氧化钠溶液，将保险粉和二硫苏糖醇按质量比为1∶5混合加入到氢氧化钠溶液中，保险粉的用量为步骤(1)制得的米糠粉质量的0.5％。

(3)超声提取：将步骤(1)制得的米糠粉与步骤(2)配制提取液按质量与体积1∶15的比例混合，进一步增加料液比，更加充分地提取硒蛋白。将混合液放入超声波清洗机内进行超声提取，进一步调整最佳提取温度设置为40℃，提高提取率，超声频率100Hz，提取时间3小时，得超声提取液。

(4)脱色：在超声提取液中加入活性炭，用量30mg/ml，至澄清透明，得脱色提取液。

(5)离心：通过离心机3000r/min转速下离心20min，得第一蛋白溶液。

(6)酸沉：用柠檬酸缓冲液调第一蛋白溶液pH至5.5，得第二蛋白溶液。

(7)再离心：第二蛋白溶液在3000r/min转速下离心20min，收集沉淀，并用去离子水润洗数次，得第三蛋白溶液。

(8)除杂：将第三蛋白溶液装入透析袋进行透析，每2h更换透析液一次，去除盐分和小分子杂质，在透析袋内得到硒蛋白。

(9)冷冻干燥：将硒蛋白放入-80℃冰箱预冻6h，放入真空冷冻机进行干燥，干燥结束后即得富硒米糠蛋白粉

参照实例1的测定方法，测定提取的硒蛋白的蛋白质含量为95.42％，测定的硒含量为0.58mg/kg。