專利名稱：：一種由米糠制備蛋白質(zhì)提取物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種由米糠制備蛋白質(zhì)提取物的方法，更具體地，該方法包括以下過程對(duì)米糠進(jìn)行預(yù)處理；通過從中去除脂肪而制備脫脂米糠；從該脫脂米糠中提取蛋白質(zhì)，形成蛋白質(zhì)溶液；和從該蛋白質(zhì)溶液中沉淀出蛋白質(zhì)，以從米糠中得到最終的蛋白質(zhì)提取物。
背景技術(shù)：
：據(jù)估計(jì)，全世界的蛋白質(zhì)材料巿場(chǎng)高達(dá)約20億美元。廣泛用于食品工業(yè)的主要蛋白質(zhì)材料分為乳蛋白、動(dòng)物蛋白、卵黃蛋白、明膠、單細(xì)胞蛋白、大豆蛋白、魚肉蛋白、谷蛋白和蔬菜蛋白，等等。使用蛋白質(zhì)材料的目的在于營(yíng)養(yǎng)或功能性。以營(yíng)養(yǎng)為目的，使用蛋白質(zhì)材料提高營(yíng)養(yǎng)平衡或價(jià)值并增加產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)或氨基酸的含量。一個(gè)例子是嬰兒食品，如奶粉或斷乳食品，用于運(yùn)動(dòng)后疲勞恢復(fù)或保持身體的營(yíng)養(yǎng)平衡的保健和功能食品。最近，隨著人們對(duì)蛋白質(zhì)攝入的關(guān)注不斷增加，使用各種各樣的蛋白質(zhì)材料來提高常規(guī)食品的蛋白質(zhì)含量。另外，功能性目的是使用蛋白質(zhì)以使其固有特性應(yīng)用于產(chǎn)品，該特性包括水/油吸收能力、成泡能力/泡沫穩(wěn)定性、乳化能力、凝膠形成能力，等等。由于這些特性，蛋白質(zhì)材料被用于許多產(chǎn)品，如糖果、面包、肉品加工、面條、甜點(diǎn)。近來，蛋白質(zhì)市場(chǎng)出現(xiàn)了新的趨勢(shì)。過去，廣泛使用動(dòng)物蛋白質(zhì)材料，但是現(xiàn)在相對(duì)安全的植物蛋白質(zhì)備受青睞，因?yàn)榭紤]到動(dòng)物蛋白質(zhì)的來源的瘋牛病、口蹄疫、禽流感等等，以及消費(fèi)者越來越關(guān)心健康。由于這些原因，植物蛋白質(zhì)中的大豆蛋白市場(chǎng)越來越大。然而，大豆蛋白可能引起過敏或使用GMO(轉(zhuǎn)基因生物)引起的隱性問題。因此，需要開發(fā)不存在這些問題的新產(chǎn)品。在各種植物材料中，作為世界5大谷物之一的大米的產(chǎn)量豐富，盡管蛋白質(zhì)含量低，但沒有過敏反應(yīng)，并且具有非常均衡的組成。由于這些原因，大米可以用作高品質(zhì)蛋白質(zhì)的來源。近來，許多公司正在開發(fā)由大米得到的蛋白質(zhì)材料及其產(chǎn)品。然而，由于白米或糙米很貴并且蛋白質(zhì)含量低，這些公司要經(jīng)受價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。為了解決這個(gè)問題，許多公司使用在高溫下通過酶處理從淀粉含量高于90%的原材料中除去淀粉然后提取殘余蛋白質(zhì)的方法獲得蛋白質(zhì)。然而，高溫下的酶處理可能導(dǎo)致原材料中大部分蛋白質(zhì)變性，生成物理性質(zhì)差的蛋白質(zhì)。由于物理性質(zhì)差，目前制備的大米蛋白質(zhì)不能用于功能性目的，即使是用高價(jià)的白米和糙米制備的也不行。蛋白質(zhì)具有許多物理性質(zhì)，但是極易受溫度影響，因而在其提取過程中很容易變性。一旦蛋白質(zhì)變性蛋白質(zhì)的鍵被破壞，它的良好的物理特性就會(huì)消失，因此，需要開發(fā)一種新的能夠引起回應(yīng)并且具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的制備方法，以開發(fā)能夠廣泛使用的高品質(zhì)蛋白質(zhì)材料。米糠是一種糙米碾磨(polishing)過程制得的副產(chǎn)品，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。但是，由于脂肪含量高、含有各種酶和碾磨過程中的環(huán)境污染物，它很快會(huì)變酸腐爛。而且，只占糙米總重量的10%的米糠在碾磨過程中現(xiàn)實(shí)地分布并且它的可用性很低，大部分米糖除了用作飼料或肥料外都被廢棄了。盡管米糠存在著這些缺點(diǎn)，但是米糠中含有約20%的脂肪和16-18%的蛋白質(zhì)，比白米和糙米高三倍。因此，米糠是食品營(yíng)養(yǎng)的優(yōu)異原材料。盡管這樣，到目前為止，沒有出現(xiàn)公開的或公知的從米糠中提取蛋白質(zhì)的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種使用米糠制備高品質(zhì)和高純度的非變性蛋白質(zhì)材料的方法，其中所述米糠是以糙米為原材料進(jìn)行碾磨過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。而且，本發(fā)明方法能夠制備出與傳統(tǒng)方法制備的蛋白質(zhì)材料相比具有不同物理性質(zhì)的高品質(zhì)蛋白質(zhì)材料，并且該方法使用價(jià)格為其它原材料的四分之一的米糠為原材料因而具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種用上述方法從米糠中得到的蛋白質(zhì)提取物。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種由米糠制備蛋白質(zhì)提取物的方法，該方法包括以下過程由米糠制成顆粒；干燥該顆粒；通過從該顆粒中除去脂肪而制備脫脂米糠；從該脫脂米糠中提取蛋白質(zhì)，制得蛋白質(zhì)溶液；從該蛋白質(zhì)溶液中沉淀出蛋白質(zhì)；和，對(duì)沉淀的蛋白質(zhì)進(jìn)行洗滌、中和及干燥，從米糠中得到最終的蛋白質(zhì)提取物。本發(fā)明的由米糠制備蛋白質(zhì)提取物的方法具體描述如下本發(fā)明的方法包括米糠預(yù)處理過程、制備脫脂米糠的過程、從脫脂米糠中提取蛋白質(zhì)生成蛋白質(zhì)溶液的過程、和從蛋白質(zhì)溶液中沉淀蛋白質(zhì)以從米糠中得到最終的蛋白質(zhì)提取物的過程。對(duì)米糠預(yù)處理和制備脫脂米糠的過程是為了將米糠轉(zhuǎn)化為脫脂米糠。通過在不使米糠中的蛋白質(zhì)變性的穩(wěn)定條件下提取脂肪來降低大米中殘余脂肪的含量，使米糠變得適于提取蛋白質(zhì)。而且，該過程將米糠造粒、干燥，然后通過加入為干燥米糠的2-4倍的正已烷并且在低于60°C的溫度下除去剩余的已烷來循環(huán)地提取脂肪，直到剩余的脂肪含量變?yōu)?%，優(yōu)選為3%。根據(jù)提取和去除的系統(tǒng)和裝置的不同，該過程可能需要幾小時(shí)至幾天的時(shí)間。從脫脂米糠中提取蛋白質(zhì)以形成蛋白質(zhì)溶液的過程是加入4-8倍重量的水，將該混合物攪拌30-60分鐘，使顆粒通過水解作用均勻地分散于該混合物中，然后通過在20-5(TC下緩慢地加入1-5N的NaOH直到混合物的pH值為8-10來提取蛋白質(zhì)，生成蛋白質(zhì)溶液，放置30-60分鐘。這個(gè)過程的重點(diǎn)在于調(diào)節(jié)pH值時(shí)加入NaOH的速度要盡量慢，因?yàn)榭焖偌尤隢aOH可能會(huì)使生成的蛋白質(zhì)變黑。蛋白質(zhì)提取之后，蛋白質(zhì)溶液在室溫下以不低于5000g的離心力進(jìn)行離心分離。得到的上層清液中含有蛋白質(zhì)。然后，通過向上層清液中加入濃度為1-3N的HC1而將pH值調(diào)為3-5，并在10-3(TC下維持10-30分鐘以使其反應(yīng)。在反應(yīng)過程中，處于等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，并且以不低于5000g的離心力進(jìn)行離心分離，得到最終沉淀下來的蛋白質(zhì)。得到的蛋白質(zhì)用2-5倍的水洗滌，然后再次離心，得到洗滌并沉淀的蛋白質(zhì)。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)洗滌不充分時(shí)，最后產(chǎn)品可能會(huì)有異味。向洗滌過的蛋白質(zhì)中加入l-2倍的水，制得蛋白質(zhì)溶液，然后向該蛋白質(zhì)溶液中緩慢加入濃度不超過2N的NaOH來中和該溶液，直到它的pH值變?yōu)?-7，優(yōu)選為6-7。中和后的蛋白質(zhì)溶液在進(jìn)口氣溫為150-190°C、出口溫度為70-100°C、噴嘴壓力為1.2-1.8bar(若是噴霧器型則為10000-20000RPM)的條件下噴霧干燥，從而得到最終干燥的蛋白質(zhì)產(chǎn)品。在噴霧干燥過程中，要保持溫度恒定，因?yàn)闇囟鹊难杆偕呖赡軙?huì)影響產(chǎn)品的品質(zhì)。另外，制備洗滌并沉淀的蛋白質(zhì)的過程可以使用傾析器和高速持續(xù)離心型分離器工業(yè)化地進(jìn)行。由米糠制得的蛋白質(zhì)提取物可以用于向食物中補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)性蛋白質(zhì)和氨基酸、或提高不同食物(如調(diào)味品、蛋黃醬、布丁、豆腐、嬰兒食品、糖果、面包等)的物理性質(zhì)或品質(zhì)。米糠雖然有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但由于變質(zhì)快、穩(wěn)定性差，因此除了用作飼料或肥料外都被廢棄了，而本發(fā)明方法可以從米糠中得到脂質(zhì)，并且通過不變性地從米糠中提取蛋白質(zhì)而最終開發(fā)出高品質(zhì)、非GMO和無過敏的蛋白質(zhì)材料。另外，本發(fā)明提供了一種通過使作為副產(chǎn)品而廢棄的米糠增值來再利用米糠的方法。本發(fā)明同時(shí)還提供了一種滿足消費(fèi)者對(duì)蛋白質(zhì)材料的安全需求的新產(chǎn)品。因此，該蛋白質(zhì)材料會(huì)產(chǎn)生新的市場(chǎng)，并且以其具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格為基礎(chǔ)可以產(chǎn)生高利潤(rùn)的新模式。具體實(shí)施例方式通過下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。然而，這些實(shí)施例只是以說明為目的，并不是為了限制本發(fā)明。實(shí)施例l:由米糠制備蛋白質(zhì)提取物1、對(duì)米糠進(jìn)行預(yù)處理并制備脫脂米糠使用韓國(guó)Nonghyup碾磨廠和一家中國(guó)大型碾磨廠的含有12-16e/。水分的新鮮米糠。用造粒機(jī)將米糠制成2-10mm的顆粒。將制得的米糠顆粒干燥，直到水分少于10%。向干燥的米糠顆粒中加入為米糠的2-5倍重量的已烷，然后進(jìn)行循環(huán)脂質(zhì)提取，直到米糠中殘余的油的含量變?yōu)?%。在低于6(TC的溫度下除去殘余的已烷，得到脫脂米糠。2、從脫脂米糠中提取蛋白質(zhì)向上述脫脂米糠中加入4-8倍重量的水，然后將該混合物振蕩攪拌30-60分鐘以使混合物中的顆料分散均勻。接下來，在20-3(TC下向該混合物中緩慢加入3N的NaOH，以調(diào)節(jié)pH值為8-10，然后將該混合物放置30-60分鐘來提取蛋白質(zhì)。3、由米糠制備最終的蛋白質(zhì)提取物蛋白質(zhì)提取后，得到的蛋白質(zhì)溶液在室溫下以不低于5000g的離心力進(jìn)行離心分離，分別得到上層清液和沉淀物。在10-30'C下，向上層清液中加入濃度為l-3N的HC1，調(diào)節(jié)pH值為3.5-5.0，然后將上層清液放置不超過30分鐘使蛋白質(zhì)沉淀。通過以不低于5000g的離心力進(jìn)行離心，分離出沉淀的蛋白質(zhì)。向沉淀的蛋白質(zhì)中加入2-5倍的水洗滌，經(jīng)過再次離心得到洗漆并沉淀的蛋白質(zhì)。向該洗滌并沉淀的蛋白質(zhì)中加入l-2倍的水，以將蛋白質(zhì)制成溶液。向得到的溶液中緩慢加入2N的NaOH進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)pH值為6-7。將中和后的蛋白質(zhì)溶液在進(jìn)口溫度為150-190。C、出口溫度為80-10(TC和噴嘴壓力為1.2-1.8bar的條件噴霧干燥，最后得到來自米糠的干燥的蛋白質(zhì)提取物。干燥的條件可以根據(jù)裝置的容量和類型來調(diào)整。實(shí)驗(yàn)實(shí)施例l:分析實(shí)施例1制得的蛋白質(zhì)提取物。常規(guī)組成分析了實(shí)施例1制得的來自米糠的蛋白質(zhì)提取物，分析結(jié)果列于表1。表1來自米糠的蛋白質(zhì)提取物的分析結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>如表1所示，證實(shí)了用本發(fā)明的方法可以由米糠制得高純度(蛋白質(zhì)70%)的蛋白質(zhì)提取物，而現(xiàn)有技術(shù)制得的蛋白質(zhì)純度低于40%。實(shí)驗(yàn)實(shí)施例2:與其它大米的比較。對(duì)米糠、脫脂米糠(本發(fā)明的)、白米和糙米的常規(guī)組成進(jìn)行比較。分析結(jié)果列于表2。表2米糠之間的常規(guī)組分比較樣品水分蛋白質(zhì)脂肪灰分天然纖維新鮮米糠10.5914.0319.157.149.29脫脂米糠12.317.980.911.938.1白米13.075.90.470.430.5糙米12.378.12.381.221.34如上表2所示，脫脂米糠中蛋白質(zhì)的含量比白米中蛋白質(zhì)的含量高3倍，比糙米中蛋白質(zhì)的含量高2倍。再考慮到白米的價(jià)格比脫脂米糠貴4倍，可以估算出使用脫脂米糠由于價(jià)格低了12倍而更具競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)驗(yàn)實(shí)施例3:物理性質(zhì)的比較。分析所述蛋白質(zhì)提取物的物理性質(zhì)，并與其它大米蛋白質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)行比較。結(jié)果列于表3和表4。表3不同來源的蛋白之間的物理性質(zhì)的比較數(shù)據(jù)物理性質(zhì)本發(fā)明ISP分離大豆蛋白質(zhì)ISP濃縮大豆蛋白質(zhì)乳化能力750645450成泡能力980960—泡沫穩(wěn)定性8642溶解度36.133-油結(jié)合能力1.21.61.3表4本發(fā)明的蛋白質(zhì)產(chǎn)品與其它國(guó)外制造商的蛋白質(zhì)產(chǎn)品之間的質(zhì)量比較<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>本發(fā)明制備的蛋白質(zhì)提取物表現(xiàn)出特別高的乳化能力、成泡能力和泡沫穩(wěn)定性。還表明本發(fā)明的蛋白質(zhì)產(chǎn)品由于其光滑的口感因而可以用于各種食品以及需要乳化能力的食物(蛋黃醬、布丁、甜點(diǎn)，等等)。但是，其它蛋白質(zhì)產(chǎn)品由于蛋白質(zhì)變性而表現(xiàn)出很差的性質(zhì)。另外，該由米糠制備蛋白質(zhì)材料的方法以及制得的蛋白質(zhì)材料可以用許多種變換的方式實(shí)施。因而，這樣的變換實(shí)施方式應(yīng)當(dāng)被理解為包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種由米糠制備蛋白質(zhì)提取物的方法，該方法包括將米糠造粒并干燥；通過從該顆粒中除去脂肪而制備脫脂米糠；從該脫脂米糠中提取蛋白質(zhì)，制得蛋白質(zhì)溶液；從該蛋白質(zhì)溶液中沉淀出蛋白質(zhì)；和對(duì)沉淀的蛋白質(zhì)進(jìn)行洗滌、中和及噴霧干燥，制得蛋白質(zhì)提取物。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述顆粒的尺寸為2-10mm，并且所述顆粒的含水量不超過10%。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，從所述顆粒中除去脂肪的步驟為向所述顆粒中加入2-4倍的正已烷，并進(jìn)行提取，直到殘留的油的含量低于3%;然后在低于55'C的溫度下除去正已垸。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，提取蛋白質(zhì)的步驟為向所述脫脂米糠中加入4-8倍的水，使該混合物水解不超過60分鐘;然后在20-50°C下向該混合物中加入1-5N的NaOH以將pH值調(diào)為8-10，放置30-60分鐘。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使蛋白質(zhì)沉淀的步驟為將所述蛋白質(zhì)溶液離心分離，在10-30'C下向得到的上層清液中加入濃度不超過3N的NaOH以將pH值調(diào)為4-5，然后向該上層清液中加入2-5倍的水，離心分離，洗滌并加入水以將固體含量調(diào)為5-20%，然后在低于40。C的溫度下向上層清液中加入濃度不超過2N的NaOH以將pH值調(diào)為5-7，制得中和的蛋白質(zhì)溶液。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，制備蛋白質(zhì)提取物的步驟為將中和的蛋白質(zhì)溶液在進(jìn)口氣溫為150-190°C、出口氣溫為70-10(TC以及噴嘴壓力為1.2-1.8bar的條件下進(jìn)行噴霧干燥，得到所述蛋白質(zhì)提取物。7、一種蛋白質(zhì)提取物，該蛋白質(zhì)提取物是通過使用權(quán)利要求1-6中的任意一項(xiàng)所述的方法從米糠中得到的，該蛋白質(zhì)提取物的蛋白質(zhì)含量為65-80%。全文摘要本發(fā)明涉及一種由米糠制備蛋白質(zhì)提取物的方法，該方法包括米糠預(yù)處理過程、通過從顆粒中除去脂肪而制備脫脂米糠的過程、從該脫脂米糠中提取蛋白質(zhì)而形成蛋白質(zhì)溶液的過程、和從該蛋白質(zhì)溶液中沉淀蛋白質(zhì)以從米糠中得到最終的蛋白質(zhì)提取物的過程。本發(fā)明的方法可以從由于變質(zhì)快、穩(wěn)定性差而除了用作飼料或肥料外都被廢棄了的米糠中得到脂質(zhì)，并且最終通過不變性地從米糠中提取蛋白質(zhì)而開發(fā)出高品質(zhì)、非GMO和非過敏的蛋白質(zhì)材料。另外，本發(fā)明提供了一種通過使作為副產(chǎn)物而被廢棄的米糠增值來再利用米糠的方法。本發(fā)明同時(shí)可以提供了一種滿足消費(fèi)者對(duì)蛋白質(zhì)材料的安全需求的新產(chǎn)品。文檔編號(hào)C07K1/30GK101386638SQ200810007229公開日2009年3月18日申請(qǐng)日期2008年2月19日優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日發(fā)明者宋相勛,樸炫俊,樸賢鎬,李東潤(rùn),鄭鉉鐵,金弘基,韓成旭申請(qǐng)人:Cj第一制糖株式會(huì)社