本发明属于食品蛋白质精加工技术领域，尤其是涉及一种制备可溶性大米蛋白的、蛋白质-多糖相互作用的糖架技术以及通过该技术制备得到的可溶性糖架蛋白。
背景技术：
大米是世界范围内的重要粮食来源之一。其大米蛋白含量占大米的8～10％，具有丰富的必需氨基酸，易于被人体吸收，是谷类蛋白的佼佼者。除此之外，大米蛋白的免疫原性为谷物蛋白类最低，是良好的婴幼儿及其他敏感人群的蛋白质摄入的理想替代品。但是大米蛋白的溶解度低下严重阻碍了其商业化应用前景。溶解性是衡量蛋白质加工及功能特性的决定性指标，与其乳化性及起泡性具有不可分割的关联。此外，大米蛋白为赖氨酸缺乏型蛋白质，需与其他蛋白质搭配食用。
目前常用的改善大米蛋白溶解性的方法主要有酶法和化学法。酶法改性主要是通过蛋白酶作用于蛋白质的一级结构位点，水解蛋白质肽键，以达到降低蛋白质分子量、暴露极性基团的目的；但是低水解度不能造成蛋白质的溶剂化效应，而高水解度将会导致水解物的乳化性和气泡功能的降低，产生苦味物质，降低产品的应用价值。化学法改性则是利用酸、碱、修饰剂等方法破坏蛋白质之间的作用力，使得蛋白质聚集程度降低，从而提高其溶解度。
糖基化蛋白是一种常规的蛋白改性方法，其原理是通过化学作用形成共价键，改变蛋白质的内在结构以及功能，破坏蛋白质的固有属性。专利cn101429226a提供了一种大米蛋白在温度95℃、ph为11的条件下，与糖基供体发生糖基化的方法，能够显著提高大米蛋白的溶解度。但是高温下的碱处理条件下蛋白质易于发生水解作用，破坏其肽链结构，造成营养流失，甚至还会引发一些食品安全问题。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种制备可溶性的、具有糖架结构的大米蛋白的方法。在不破坏大米蛋白一级结构的情况下，本方法制得的大米蛋白溶解度可达到70％以上，且乳化性提高了300％以上、起泡性提高了500％以上，因此具有广泛的应用前景。
本发明的技术方案如下：
一种可溶性糖架大米蛋白的制备方法，将不溶性大米蛋白和羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠分散于水中，通过酸度调节使其ph≥10.0，搅拌、中和、离心，将上清液冷冻干燥，即得可溶性糖架大米蛋白。
具体包括以下步骤：
(1)碱分散：将大米蛋白和羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠以质量比1:0.05～1:1分散于水中得到分散液，搅拌混匀，用naoh溶液将上述分散液ph调节至10.0～12.0；
(2)糖架：将步骤(1)所得料液在600～2000r/min的转速下搅拌30～120min，使得蛋白质及多糖的结合位点充分暴露并发生糖架作用；
(3)酸中和：用hcl溶液将步骤(2)所得料液ph调节至6.5～8；
(4)离心：将步骤(3)所得料液于4000～10000g离心5～20min，取上清液；
(5)干燥：将步骤(5)所得上清液进行冷冻干燥，即得可溶性糖架大米蛋白成品。
可选的，由其他食品级多糖或其复合多糖代替所述羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠，或者与所述羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠共用。优选由果胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、黄原胶、壳聚糖或其复合多糖中的至少一种代替所述羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠，或者与所述羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠共用。
用凯式定氮测定原料大米蛋白的蛋白质含量m0以及糖架蛋白中蛋白质含量m。大米溶解度可用下式表示：
大米蛋白溶解度(％)＝m/m0×100％
式中：m——糖架蛋白中蛋白质含量(g)；
m0——原料大米蛋白蛋白质含量(g)。
产品乳化性用下式表示：
式中：a0——乳液500nm吸光度；
c——蛋白浓度；
τ——乳液稀释倍数。
产品起泡性用下式表示：
式中：v0——气泡体积；
m——用于起泡的糖架蛋白质量(g)；
本发明有益的技术效果在于：
本发明制备的糖架蛋白与现有技术中的糖基化蛋白有本质的区别，本发明为非共价反应，利用物理作用改变蛋白质固有的构象，在不改变蛋白质一级结构的基础上达到改性的效果，不会造成蛋白质结构及营养成分的改变。
具体而言即是本发明以大米蛋白与其他食品多糖进行非共价反应为手段(碱分散、糖架、酸中和、离心、干燥)实现大米蛋白的结构及溶解度改性：
(1)首先碱分散能够诱导蛋白质结构的溶融态转变，暴露其中的作用位点；在此后的搅拌过程中，大米蛋白与羧甲基纤维素(钠)、果胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、黄原胶、壳聚糖或其复合多糖的结构链通过氢键键合，实现蛋白质-多糖高级结构的架构；
(2)在hcl溶液去离子化过程中，糖架蛋白的二级结构将不再遵循个体大米蛋白的折叠途径，同时借助羧甲基纤维素(钠)、果胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、黄原胶、壳聚糖或其复合多糖与之形成的结构框架屏蔽其疏水基团间的相互作用，并形成溶剂化的中间体；
(3)最终，大米蛋白保留了完整的一级结构，相比于原料大米蛋白其链结构为伸展状且具有较高的表面净电荷及表面疏水基，因而其溶解性提高至70％以上，同时乳化性和起泡性得到极大的提高。
换言之，本发明在常温的碱性条件下使蛋白质构象展开，且蛋白质在酸中和过程中折叠，并通过非共价键作用与多糖分子链形成架桥结构，因此称为“糖架”。糖架的作用为改变蛋白质中和过程中的折叠途径，形成区别于天然蛋白的新型展开状结构，因此能够提高产物的表面净电荷和构象流动性，进而提高蛋白质的双亲特性，在提高蛋白质溶解性的同时提高了其功能性。
在本发明中，碱处理作用为：1)提供溶剂化体系；2)实现蛋白质与多糖分子链之间的相互作用。与cn101429226a技术相比，本发明大大降低能耗以及提高了产率：不使用高温处理，整个流程在1h内完成；与其他的化学改性和酶法改性相比，具有绿色、高效、简单等特点。
按照本方法制备得到的可溶性糖架蛋白具有广泛的应用前景，可应用于食品、医药、化妆品和高端保健品行业。对于本发明方法制备的糖架蛋白，采用凯式定氮法方法测定大米蛋白溶解度；根据lwt-foodscienceandtechnology2016,65(1):832-839所述的方法测定蛋白质乳化性和起泡性。根据本发明验证结果，糖架蛋白完全可溶于水，此处大米蛋白质溶解度可理解为糖架蛋白产品中大米蛋白质量占原料中大米蛋白质量的百分比。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
(1)碱分散：将1000g大米蛋白和50g羧甲基纤维素分散于10l水中，搅拌混匀，用naoh溶液将上述蛋白-多糖分散液ph调节至10.0；
(2)糖架：将步骤(1)所得料液在600r/min的转速下搅拌60min，使得两种成分结构的结合位点充分暴露并发生架构联系；
(3)酸中和：用hcl将步骤(2)所得料液ph调节至6.5；
(4)离心：将步骤(3)所得料液于4000g离心5min，取上清液；
(5)干燥：将步骤(4)所得上清液进行透析、冷冻干燥，得到可溶性的糖架大米蛋白成品。
实施例2
(1)碱分散：将1000g大米蛋白和200g羧甲基纤维素钠、300g果胶分散于10l水中，搅拌混匀，用naoh溶液将上述分散液ph调节至11.0；
(2)糖架：将步骤(1)所得料液在1500r/min的转速下搅拌90min，使得多种成分结构的结合位点充分暴露并发生架构联系；
(3)酸中和：用hcl将步骤(2)所得料液ph调节至7.0；
(4)离心：将步骤(3)所得料液于7000g离心10min，取上清液；
(5)干燥：将步骤(4)所得上清液进行透析、冷冻干燥，得到可溶性的糖架大米蛋白成品。
实施例3
(1)碱分散：将1000g大米蛋白和300g果胶、200g阿拉伯胶、500g海藻酸钠分散于10l水中，搅拌混匀，用naoh溶液将上述分散液ph调节至12.0；
(2)糖架：将步骤(1)所得料液在2000r/min的转速下搅拌30min，使得多种成分结构的结合位点充分暴露并发生架构联系；
(3)酸中和：用hcl将步骤(2)所得料液ph调节至8.0；
(4)离心：将步骤(3)所得料液于10000g离心20min，取上清液；
(5)干燥：将步骤(4)所得上清液进行透析、冷冻干燥，得到可溶性的糖架大米蛋白成品。
对比例
将cn101429226a的实施例1作为对比例。
检测例：
实施例1～3制备得到的成品的性能如表1所示。
表1
从上述分析数据可以得出，上述实施例1～3所述的糖架技术均能大大地提高大米蛋白的溶解度，且每项实施例的提高幅度随多糖添加量增加而增加，所得到的糖架蛋白成品中大米蛋白溶解度为70％以上，同时乳化性和起泡性得到显著提高。对比例(cn101429226a)为糖基化大米蛋白，在糖基化过程中高温碱处理对蛋白质的一级结构造成严重的破坏，因而其双亲特性较差，也是溶解性和乳化性低下的主要原因。而糖架蛋白在温和的室温中进行，不会引起蛋白质结构的改变，但形成非共价作用的多糖-蛋白复合体。糖架蛋白具有较强的构象流动性，进而赋予其较高的表面净电荷和表面疏水基，在维持蛋白质溶解性的同时大大提高了其功能特性。糖架蛋白的溶解性和乳化性甚至与常作为食品功能性添加剂的大豆分离蛋白相当(j.foodsci.,2006,71(3):137-145)。
以上实施例和应用实例所涉及原料和试剂均为市售产品，所使用的工业设备均为本领域常规设备。
以上所述仅是本发明的优选实施方案，本发明不仅限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明精神和构思前提下直接导出或联想到其他的改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。