本发明涉及低蛋白大米制备技术领域，具体涉及一种用于生产低蛋白大米的复合生物包及低蛋白大米的制备方法。
背景技术：
流行病学研究表明，我国是慢病高发国家，其中成人慢性肾病发病率在10.8％。临床研究表明，慢性肾脏病患者在蛋白质代谢方面存在障碍，需要严格限制蛋白摄入量(日蛋白质摄入量小于0.6g/kg)。过量摄入蛋白将增加肾脏负担，加速肾脏功能衰退，最终导致尿毒症产生。我国是以大米为主食的国家，年产稻谷2亿吨，每年直接食用粮食用稻米及其制品约1.2亿吨，每日人均能量摄入的40％由大米提供。我国还是肥胖、糖尿病高发国家。2015年6月30日，国家卫生和计划生育委员会在其官网发布《中国居民营养与慢性病状况报告(2015年)》2012年成人超重率和肥胖率分别为11.9％和9.6％；6-17岁儿童青少年超重率和肥胖率分别为30.1％和6.4％。2012年全国18岁及以上成人，糖尿病患病率分别为9.7％，高血压患病率25.2％，高血压患者人数达到了2.7亿。我国18岁以上成年人慢性肾病发病率10.8％。糖尿病和高血压人群容易导致肾脏器官受损，导致慢性肾病。
临床研究表明，采用优质的蛋白质代替非优质的植物蛋白，并限制每天蛋白质的摄入量，可以有效降低血清尿素氮、肌酐等指数，延缓肾功能的衰退，保护残存的肾功能。日常生活中的最重要的主食大米，含有较高含量的植物蛋白，且属于非优质蛋白，降低大米中蛋白质的含量，可以减少肾病患者从主食中摄取的植物蛋白的量，则能够有效减轻肾病患者的肾脏负担。
目前，低蛋白大米的生产方法主要包括化学法、育种栽培法、重组质构法、生物酶法、发酵法五种。其中，化学法是采用无机酸或碱将蛋白水解，从而制备低蛋白大米。这种方法对蛋白脱除率高，生产成本低，但是得到的大米口感较差，营养物质部分破坏。育种栽培法是通过育种的手段得到能够生产低蛋白大米的作物，如日本培育可吸收蛋白低于其他品种的“lgc-1”水稻，中国农业科学院以lgc-1为母本和中国水稻为父本通过杂交、回交获得低蛋白含量的水稻w3660，广东农科院以w3660为父本和五山丝苗为母本进行杂交育种得到低蛋白含量的水稻五山丝苗。这种方法得到的大米的蛋白质含量低(平均谷蛋白含量仅为2.63％)，米饭口感好，生物安全性高。但是生产成本高，产量不稳定。重组质构法是以去除蛋白的米粉或其他淀粉用为原料，经过搅拌、调质、挤压重组制成与大米形状类似的低蛋白大米产品。这种方法得到的大米蛋白含量低，生产成本较低，但是缺乏天然大米的品质和口感。生物酶法是采用蛋白水解酶将谷蛋白转化为可溶性肽或氨基酸而脱除蛋白，从而生产出低蛋白大米。这种方法得到的大米具有与天然大米相似的品质和口感，但是蛋白质含量较高。发酵法是利用在发酵的过程中乳酸菌释放的蛋白酶将蛋白质水解成为小分子肽或氨基酸，从而制备低蛋白大米。选用优良的菌种去除蛋白的效率高，但是筛选菌种、培育菌种过程复杂。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种用于生产低蛋白大米的生物包，利用该生物包能够快速便捷地生产低蛋白大米，且得到的大米口感好，蛋白含量低。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明第一方面提供了一种用于生产低蛋白大米的复合生物包，包括包袋以及位于所述包袋中的功能成分；所述功能成分由复合水解蛋白酶、复合酵母粉与抗菌碳材料组成，其中所述复合水解蛋白酶通过酶包埋剂包埋；
所述生物包中，复合水解蛋白酶、复合酵母粉、抗菌碳材料的含量分别为40-90wt％、5-70wt％和1-10wt％。
进一步地，所述复合水解蛋白酶是由清蛋白、球蛋白、醇溶性蛋白和谷蛋白水解酶按任意比例混合而成的。
进一步地，所述复合酵母粉是由2种以上的酵母按任意比例的混合物，其中，所述酵母为能产生具有水解大米蛋白能力的酶或以多肽为主要合成原料的食用酵母。优选地，所述2种以上的酵母中至少包括一种以多肽为主要合成原料的食用酵母。
进一步地，所述酵母包括但不限于酿酒酵母、皮状丝孢酵母、面包酵母、啤酒酵母和产香酵母。
进一步地，所述抗菌碳材料为色氨酸功能化的石墨烯量子点-银纳米材料，其通过下述方法制备得到：
将新配制的色氨酸功能化石墨烯量子点与硝酸银溶液混合，搅拌5-20min，使银离子与色氨酸功能化石墨烯量子点配位结合；接着将混合液升温至40-100℃，反应0.1-1h；再将溶液离心，收集沉淀物，70-100℃下干燥，即得到所述色氨酸功能化石墨烯量子点-银纳米材料。
本发明的复合生物包中，复合水解蛋白酶能够高效地将大米中的谷蛋白转化为可溶性肽或氨基酸而脱除蛋白，从而降低大米中的蛋白含量。但是在蛋白水解的过程中会产生多种可溶性的多肽，其中部分多肽具有异味，严重地影响了大米的风味。为了解决这一问题，发明人采用复合酵母粉与复合水解蛋白酶一起对大米进行处理，复合酵母粉中的食用酵母能够利用水解过程中产生的多肽，从而消除了异味物质。同时通过选择产香酵母，可以产生大量的挥发性风味物质，使得大米具有浓郁的香味，增加大米成品的风味和口感。
由于生化反应的时间较长，为了防止反应过程中滋生细菌，使得反应液发臭，影响大米的质量，需要加入防腐剂。但是在反应的过程中，防腐剂会渗入到大米中，长期食用会对人体造成损害。本发明中，采用色氨酸功能化的石墨烯量子点-银纳米材料作为杀菌剂，其是一种绿色杀菌剂，且不会渗入到大米中，无毒无害。
本发明第二方面提供了一种低蛋白大米的制备方法，包括以下步骤：
(1)选取待脱蛋白的大米，清洗后加入到容器中，再加入相当于大米重量2～10倍的清水，边搅拌边加热，直至水温升至50℃～60℃；
(2)向所述容器中加入第一方面所述的复合生物包，所述复合生物包中功能成分的添加量为大米的0.1wt％～1wt％；控制水温为20℃～60℃，在持续搅拌的情况下反应6～24h；
(3)将大米过滤，再经流动的清水洗涤1～5次后，接着采用冷风干燥，即得到所述低蛋白大米。
进一步地，步骤(2)中，反应过程中，控制反应液的ph值为5.5～7.0。
进一步地，步骤(3)中，所述冷风干燥的温度为5～25℃。
本发明第三方面提供了根据第二方面所述的方法制备得到的低蛋白大米。
进一步地，所述低蛋白大米中，蛋白的脱除率达到了70％。
本发明的有益效果：
1.本发明的用于生产低蛋白大米的生物包，包含复合水解蛋白酶、复合酵母、抗菌碳材料三种功能成分，其中复合水解蛋白酶能够高效地将大米中的谷蛋白转化为可溶性肽或氨基酸而脱除蛋白，从而降低大米中的蛋白含量；而复合酵母粉中的食用酵母能够利用水解过程中产生的具有异味的多肽，从而消除了异味物质，并且还能够产生香味物质，使得大米具有浓郁的香味，增加大米成品的风味和口感；抗菌碳材料能够避免反应过程中滋生微生物，且不会渗透到大米中，对人体无害，绿色无污染；无需添加防腐剂，可避免添加防腐剂带来的食品安全的问题。
2.本发明的制备低蛋白大米的工艺十分简单，将复合水解蛋白酶、复合酵母、抗菌碳材料集成于生物包中，再与大米、水混合，升温至一定温度，再搅拌发生反应即可，大大降低了低蛋白大米制备的门槛，可在家中进行生产，省去了生产与流通的中间环节，显著降低了生产成本；并且可用自家的米生产自已满意的低蛋白大米，能够避免因不同人群的差异化需求产生“众口难调”的问题。
3.与天然大米相比，低蛋白大米因失去蛋白壳层保质期明显变短，一般需要添加防腐剂以延长保藏时间。本发明的低蛋白大米的制备方法可按需生产，可避免添防腐剂带食品安全的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
本实施例提供了一种低蛋白大米的制备方法，包括以下步骤：
将1.0kg大米与5.0kg水混合，边搅拌边加热直至水温升至45℃。然后加入复合生物包(0.2g醇溶性蛋白、0.4g谷蛋白水解酶、0.2g产香酵母、0.15g啤酒酵母和0.1g色氨酸功能化石墨烯量子点-银纳米)，45℃下保温10小时，过滤，洗涤，室温冷风干燥，制得低蛋白大米。
采用凯氏定氮法测定大米中蛋白含量，蛋白去除率为82％。
实施例2
本实施例提供了一种低蛋白大米的制备方法，包括以下步骤：
将1.0kg大米与10kg水混合，边搅拌边加热直至水温升至55℃。然后加入复合生物包(0.2g球蛋白水解酶、1.2g谷蛋白水解酶、0.4g面包酵母、0.1g啤酒酵母和0.15g色氨酸功能化石墨烯量子点-银纳米)，55℃下保温24小时，过滤，洗涤，室温冷风干燥，制得低蛋白大米。
采用凯氏定氮法测定大米中蛋白含量，蛋白去除率为93％。
实施例3
本实施例提供了一种低蛋白大米的制备方法，包括以下步骤：
将1.0kg大米与1.0kg水混合，边搅拌边加热直至水温升至30℃。然后加入复合生物包(0.9g醇溶性蛋白、0.1g谷蛋白水解酶、0.4g乳酸酵母、0.1g面包酵母和0.2g色氨酸功能化石墨烯量子点-银纳米)以及2g柠檬酸(用于调节反应体系ph)，30℃下保温6小时，过滤，洗涤，室温冷风干燥，制得低蛋白大米。
采用凯氏定氮法测定大米中蛋白含量，蛋白去除率为72％。
由实施例1-3的结果可知，采用本发明的复合生物包对大米进行处理，得到的低蛋白大米的蛋白去除率能够超过70％，其中实施例2的复合生物包对蛋白的去除率可达93％。
综上，与现有的低蛋白大米制备方法相比，本发明的低蛋白大米的制备工艺十分简单，将复合水解蛋白酶、复合酵母、抗菌碳材料集成于生物包中，再与大米、水混合，升温至一定温度，再搅拌发生反应即可，大大降低了低蛋白大米制备的门槛，可在家中进行生产，省去了生产与流通的中间环节，显著降低了生产成本；并且可用自家的米生产自己满意的低蛋白大米，能够避免因不同人群的差异化需求产生“众口难调”的问题。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。