第20卷第6期
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纯度大米蛋白和淀粉的分离提取
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易翠平姚惠源
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(江南大学食品学院,江苏无锡214036)
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摘要:高纯度的大米蛋白和大米淀粉可以作为大米综合利用钠等表面活性剂与蛋白质结合,使蛋白质形成络合物变性而的两个主产品,本研究采用碱法将大米蛋白和淀粉分离,研使淀粉分离,资料报道该法能够更有效的去除大米蛋白-6],究表明最适提取条件是:NaoH浓度0.05N、提取2h。此条但表面活性剂成本较高且分离的大米蛋白已受溶剂污染,很件下分离体系不受破坏,且大米蛋白的蛋白含量可达难再利用,达不到综合利用的目的。也有酶法[7j和超声波[8]
94.03%(干基),蛋白得率63.37%;大米淀粉中蛋白含量去除蛋白以提取大米淀粉的报道,但这两种方法分离大米淀
O.39%(干基),淀粉得率47.87%。粉中的蛋白效率相对较低。
关键词:高纯度;大米蛋白;大米淀粉;分离
综合考虑大米淀粉和大米蛋白两种成分的分离,碱法可Abst瑚ct:RiL。。pmteinandricesta“h
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大米蛋白和淀粉分离,进一步将淀粉纯化,以使大米淀粉和94.03%puri6catjonof
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大米蛋白的得率及纯度达到最优。
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1材料与方法
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1.1材料与设备
蛋白质和淀粉是大米中的两种主要成分,分别占6.7%籼米:市售,水分13.11%,蛋白质8.96%(干基),淀粉~8.3%、74.2%一77.6%…。大米蛋白因其高营养性和低过89.53%(干基),脂肪O.88%(干基),灰分0.57%;
敏性及良好的发泡性被应用于食品工业怛o;大米淀粉因其颗PHs一2c型精密酸度计,81—2型恒温磁力搅拌器,LXJ粒小、渗透力强、冻熔稳定性好被用于化妆品、脂肪替代品、一Ⅱ型离心分离机,JB一50D型电动搅拌机,uv—1100型紫食品工业、制药_3'4J等。单独提取大米蛋白或者单独提取大外可见分光光度计,SF—100型粉碎机,Qz一5型真空干燥米淀粉已有较多研究,但大米蛋白和大米淀粉综合利用,并机,Perkin—ErnlerP嘶n一1差示量热扫描仪。达到一定纯度的研究尚无报道。
1.2实验方法
从1956年开始,陆续有大米蛋白提取的研究报道,方法1.2.1大米淀粉和大米蛋白分离工艺
主要是:溶剂提取法、碱法和酶法心j。溶剂法提取率低,而且籼米
提取溶剂不易去除。酶法主要是通过各种蛋白酶水解蛋白,
磨粉(80目)
质,使大米蛋白溶出;或者用淀粉酶水解大米淀粉把淀粉转审
化淀粉糖,以获得含量较高的大米蛋白。蛋白酶法是用蛋白碱提
酶将大米蛋白水解成小肽,因此可能使大米蛋白丧失大分子的功能性质;淀粉酶法因为侧重于淀粉糖的利用,在加工过程中使用了较高的温度,使大米蛋白变性比较严重,且蛋白蛋白液厂———了——————丁_}
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离心分离
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黄淀粉浆
淀粉黄淀粉
纯度很难进一步提高。
+
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大米淀粉的提取通常采用碱法和表面活性剂法bj。碱等电点沉淀
调pH值至中性
0法是用碱液浸泡米粉,使蛋白质溶解后水洗除去,或通过碱厂——————]
0水洗洗将大米淀粉进一步纯化。表面活性剂法是用烷基苯磺酸
上清液
不溶性蛋白液
0●低温干燥
基金项目:国家“十五”科技攻关项目(2001BA5叭A03)
低温干燥
0
0大米淀粉I
作者简介:易翠平(1973一),女,江南大学食品学院在读博士。
粉碎E—Hmil:yicp963@hotIl】ail.com
+收稿日期:2004—09—11
蛋白粉
18
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第20卷第6期易翠平等:高纯度大米蛋白和淀粉的分离提取
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TelIlperature/℃
图2碱提大米粉DSC图(湿基)
rrlf_大米粉;pl—o.03NNa0H(pHl2.06)处理大米粉;南一2—o.05NNa0H(pHl2.40)处理大米粉;rb一3—0.cr7NNa0H(pHl2.60)处理大(pHl2.94)处理大米粉
在提取体系中,高的pH值虽然使蛋白质的溶出增加,但也可能会使体系的平衡受到破坏,比如导致米淀粉的糊化等,因而要取一个适宜的NaoH浓度,使体系受破坏的程度最小,同时大米蛋白的溶出量和大米淀粉的得率达到最佳。
对大米粉和用不同碱浓度分离蛋白和淀粉的大米粉进行DSC分析以考察在不同NaoH浓度下米粉溶液的变化情况(图2),结果表明(表4):当Na0H浓度<O.05N时,相变峰值温度均只有80℃以上一个,说明<O.05N的碱液浓度范围不会使大米粉发生相变;当Na0H浓度在o.07
N、o.09
N
时,相变峰值温度变为两个,80℃以前分别出现57.070℃、N的碱液浓度范围已经使大米粉N
20
万
方数据时,相变峰值温度变为三个,即34.666℃、56.666℃、71.333℃,说明大米粉在0.11N的Na0H溶液中常温(起始相变温度26.744℃)就已经发生相变,因此即使在0.“N的NaOH溶液中大米蛋白的溶出量很高也不能用来分离大米蛋白和淀粉。
表4碱提大米粉DSC相变峰值表(湿基)
Na0H浓度/N
相变峰值温度/℃
O
890.03830.05850.07
57820.09
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7
333
2.3不同碱液浓度对分离体系的影响
2.3.1碱液中分离体系分析根据上述分析,考虑大米蛋
白的溶出量以及0.09N的NaOH浓度不会使大米粉在常温下发生相变,暂取0.09N的Na0H浓度作为大米蛋白和大米淀粉分离的碱液浓度,搅拌提取2h后离心,发现分离体系分为4层,各层分别在50℃以下的低温烘干,各层的基本成分分析表明(表5):第一层上清液是碱提的蛋白液,主要成分是
大米蛋白,蛋白含量为91.9%,达到分离蛋白的要求;第二层黄浆状物和第四层黄粉状物的主要成分是大米淀粉,但蛋白
含量还较高,在4.19%一4.87%之间,第三层白色粉状物,主要成分是大米淀粉,蛋白含量仅为O.65%,但该层仅占大米粉的41.43%(表6),干基含蛋白为4.19%和4.87%的黄淀粉浆和黄淀粉,即第二层和第四层还占大米粉的41.88%(表6),因此可以考虑将这两层淀粉进一步纯化以提高淀粉和蛋白的得率。
表5
0.09N
Na0H处理大米粉各分离层基本成分表
2.3.2不同NaOH浓度对大米粉分离体系中各层得率的影响进一步研究发现在所取碱液浓度范围内分离大米蛋白和淀粉时,分离体系经离心从上至下均可以分为蛋白液、黄淀粉浆、白淀粉、黄淀粉4层,低温烘干后的各层重量占米粉重量百分比(见表6)。
表6不同Na0H浓度的大米粉分离体系
各层重量占米粉重量百分表
%
由表6可见,碱液浓度对黄淀粉的得率没有显著影响,白淀粉的得率则在0.1lN的NaoH浓度下急剧下降,同时黄淀粉浆含量上升较多,由此判断黄淀粉浆可能是碱糊化淀粉。蛋白粉和黄淀粉浆均随着碱液浓度的增加而增加,分析
米粉;rb一4—0.09NNa0H(pHl2.80)处理大米粉;fb一5—0.11NNa0H
53.333℃,说明0.07。0.09在53.33—57.0r7℃结构发生变化;而当NaOH浓度为0.11
分离与提取
蛋白粉中的蛋白含量表明蛋白粉的纯度随着碱液浓度的增加而下降,白淀粉的蛋白质含量则不随碱液浓度的变化而变化(见图3)。说明蛋白粉的量虽然随着Na0H浓度增加而增加,其中所含蛋白质不一定增加,将蛋白粉重量占米粉重量的百分比与蛋白纯度相乘,得出纯蛋白得率(结果见表7)。
冰\搬恻善萋㈣
血I|毒吡睦I
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NaoH浓度/N
图3大米蛋白粉和白淀粉中蛋白质含量随NaoH浓度变化图
2.4确证实验
由于大米蛋白的纯度随碱液浓度的升高而下降,0.05N
Na0H提取的大米蛋白纯度比0.09
N
Na0H提取的大米蛋白
纯度高约4%(图2),而纯蛋白的得率并未大幅提高(表7),且大米粉在0.09
N
Na0H碱液中会发生相变,因此取0.05
N
的NaOH浓度做确证实验的浓度。将大米粉在0.05
N
NaOH中
提取2h,得到大米蛋白纯度为94.03%(干基)、得率63.37%,其中含淀粉2.31%、灰分1.16%、脂肪0.89%;大米淀粉纯度为99.01%(干基)、得率47.87%,其中含蛋白O.39%、灰分1.03%、脂肪0.98%。这比报道单独提取大米蛋白使用的NaoH浓度低19—1|,与单独提取大米淀粉使用的Na0H浓度一致,但大大缩短了报道中单独提取大米淀粉的时间u2|。
表7不同Na0H浓度提取出的蛋白得率
Na0H浓度/N0.05
0.0r70.090.11蛋白得率/%
5.64
5.73
5.85
5.86
表7说明:随着NaOH浓度从0.05N提高到0.09N,纯蛋白的得率略有提高,NaoH浓度超过0.09N,蛋白的得率基本不再增长。
3结论
碱法分离大米淀粉和大米蛋白的最适条件是:0.05N的Na0H浓度、提取2h。此条件下大米蛋白的蛋白含量可达94.03%(干基),得率63.37%;大米淀粉中蛋白含量仅0.39%(干基),得率47.87%。要提高大米蛋白和淀粉的得率可考虑将分离体系中的第二层和第四层进一步分离纯化。
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MatsuIli五;-妻二’;蓦摹j主:j+薹:鎏蕃&掣:一囊?董t}l!}之=薹i;霉吉j撵i囊
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”:1986.
蓁冀
高纯度大米蛋白和淀粉的分离提取
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
易翠平, 姚惠源
江南大学食品学院,江苏,无锡,214036食品与机械
FOOD & MACHINERY2004,20(6)21次
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94.03%(干基),蛋白得率63.37%;大米淀粉中蛋白含量去除蛋白以提取大米淀粉的报道,但这两种方法分离大米淀
O.39%(干基),淀粉得率47.87%。粉中的蛋白效率相对较低。
关键词:高纯度;大米蛋白;大米淀粉;分离
综合考虑大米淀粉和大米蛋白两种成分的分离,碱法可Abst瑚ct:RiL。。pmteinandricesta“h
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1.1材料与设备
蛋白质和淀粉是大米中的两种主要成分,分别占6.7%籼米:市售,水分13.11%,蛋白质8.96%(干基),淀粉~8.3%、74.2%一77.6%…。大米蛋白因其高营养性和低过89.53%(干基),脂肪O.88%(干基),灰分0.57%;
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1.2实验方法
从1956年开始,陆续有大米蛋白提取的研究报道,方法1.2.1大米淀粉和大米蛋白分离工艺
主要是:溶剂提取法、碱法和酶法心j。溶剂法提取率低,而且籼米
提取溶剂不易去除。酶法主要是通过各种蛋白酶水解蛋白,
磨粉(80目)
质,使大米蛋白溶出;或者用淀粉酶水解大米淀粉把淀粉转审
化淀粉糖,以获得含量较高的大米蛋白。蛋白酶法是用蛋白碱提
酶将大米蛋白水解成小肽,因此可能使大米蛋白丧失大分子的功能性质;淀粉酶法因为侧重于淀粉糖的利用,在加工过程中使用了较高的温度,使大米蛋白变性比较严重,且蛋白蛋白液厂———了——————丁_}
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淀粉黄淀粉
纯度很难进一步提高。
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大米淀粉的提取通常采用碱法和表面活性剂法bj。碱等电点沉淀
调pH值至中性
0法是用碱液浸泡米粉,使蛋白质溶解后水洗除去,或通过碱厂——————]
0水洗洗将大米淀粉进一步纯化。表面活性剂法是用烷基苯磺酸
上清液
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0●低温干燥
基金项目:国家“十五”科技攻关项目(2001BA5叭A03)
低温干燥
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作者简介:易翠平(1973一),女,江南大学食品学院在读博士。
粉碎E—Hmil:yicp963@hotIl】ail.com
+收稿日期:2004—09—11
蛋白粉
18
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第20卷第6期易翠平等:高纯度大米蛋白和淀粉的分离提取
8
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TelIlperature/℃
图2碱提大米粉DSC图(湿基)
rrlf_大米粉;pl—o.03NNa0H(pHl2.06)处理大米粉;南一2—o.05NNa0H(pHl2.40)处理大米粉;rb一3—0.cr7NNa0H(pHl2.60)处理大(pHl2.94)处理大米粉
在提取体系中,高的pH值虽然使蛋白质的溶出增加,但也可能会使体系的平衡受到破坏,比如导致米淀粉的糊化等,因而要取一个适宜的NaoH浓度,使体系受破坏的程度最小,同时大米蛋白的溶出量和大米淀粉的得率达到最佳。
对大米粉和用不同碱浓度分离蛋白和淀粉的大米粉进行DSC分析以考察在不同NaoH浓度下米粉溶液的变化情况(图2),结果表明(表4):当Na0H浓度<O.05N时,相变峰值温度均只有80℃以上一个,说明<O.05N的碱液浓度范围不会使大米粉发生相变;当Na0H浓度在o.07
N、o.09
N
时,相变峰值温度变为两个,80℃以前分别出现57.070℃、N的碱液浓度范围已经使大米粉N
20
万
方数据时,相变峰值温度变为三个,即34.666℃、56.666℃、71.333℃,说明大米粉在0.11N的Na0H溶液中常温(起始相变温度26.744℃)就已经发生相变,因此即使在0.“N的NaOH溶液中大米蛋白的溶出量很高也不能用来分离大米蛋白和淀粉。
表4碱提大米粉DSC相变峰值表(湿基)
Na0H浓度/N
相变峰值温度/℃
O
890.03830.05850.07
57820.09
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7
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2.3不同碱液浓度对分离体系的影响
2.3.1碱液中分离体系分析根据上述分析,考虑大米蛋
白的溶出量以及0.09N的NaOH浓度不会使大米粉在常温下发生相变,暂取0.09N的Na0H浓度作为大米蛋白和大米淀粉分离的碱液浓度,搅拌提取2h后离心,发现分离体系分为4层,各层分别在50℃以下的低温烘干,各层的基本成分分析表明(表5):第一层上清液是碱提的蛋白液,主要成分是
大米蛋白,蛋白含量为91.9%,达到分离蛋白的要求;第二层黄浆状物和第四层黄粉状物的主要成分是大米淀粉,但蛋白
含量还较高,在4.19%一4.87%之间,第三层白色粉状物,主要成分是大米淀粉,蛋白含量仅为O.65%,但该层仅占大米粉的41.43%(表6),干基含蛋白为4.19%和4.87%的黄淀粉浆和黄淀粉,即第二层和第四层还占大米粉的41.88%(表6),因此可以考虑将这两层淀粉进一步纯化以提高淀粉和蛋白的得率。
表5
0.09N
Na0H处理大米粉各分离层基本成分表
2.3.2不同NaOH浓度对大米粉分离体系中各层得率的影响进一步研究发现在所取碱液浓度范围内分离大米蛋白和淀粉时,分离体系经离心从上至下均可以分为蛋白液、黄淀粉浆、白淀粉、黄淀粉4层,低温烘干后的各层重量占米粉重量百分比(见表6)。
表6不同Na0H浓度的大米粉分离体系
各层重量占米粉重量百分表
%
由表6可见,碱液浓度对黄淀粉的得率没有显著影响,白淀粉的得率则在0.1lN的NaoH浓度下急剧下降,同时黄淀粉浆含量上升较多,由此判断黄淀粉浆可能是碱糊化淀粉。蛋白粉和黄淀粉浆均随着碱液浓度的增加而增加,分析
米粉;rb一4—0.09NNa0H(pHl2.80)处理大米粉;fb一5—0.11NNa0H
53.333℃,说明0.07。0.09在53.33—57.0r7℃结构发生变化;而当NaOH浓度为0.11
分离与提取
蛋白粉中的蛋白含量表明蛋白粉的纯度随着碱液浓度的增加而下降,白淀粉的蛋白质含量则不随碱液浓度的变化而变化(见图3)。说明蛋白粉的量虽然随着Na0H浓度增加而增加,其中所含蛋白质不一定增加,将蛋白粉重量占米粉重量的百分比与蛋白纯度相乘,得出纯蛋白得率(结果见表7)。
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NaoH浓度/N
图3大米蛋白粉和白淀粉中蛋白质含量随NaoH浓度变化图
2.4确证实验
由于大米蛋白的纯度随碱液浓度的升高而下降,0.05N
Na0H提取的大米蛋白纯度比0.09
N
Na0H提取的大米蛋白
纯度高约4%(图2),而纯蛋白的得率并未大幅提高(表7),且大米粉在0.09
N
Na0H碱液中会发生相变,因此取0.05
N
的NaOH浓度做确证实验的浓度。将大米粉在0.05
N
NaOH中
提取2h,得到大米蛋白纯度为94.03%(干基)、得率63.37%,其中含淀粉2.31%、灰分1.16%、脂肪0.89%;大米淀粉纯度为99.01%(干基)、得率47.87%,其中含蛋白O.39%、灰分1.03%、脂肪0.98%。这比报道单独提取大米蛋白使用的NaoH浓度低19—1|,与单独提取大米淀粉使用的Na0H浓度一致,但大大缩短了报道中单独提取大米淀粉的时间u2|。
表7不同Na0H浓度提取出的蛋白得率
Na0H浓度/N0.05
0.0r70.090.11蛋白得率/%
5.64
5.73
5.85
5.86
表7说明:随着NaOH浓度从0.05N提高到0.09N,纯蛋白的得率略有提高,NaoH浓度超过0.09N,蛋白的得率基本不再增长。
3结论
碱法分离大米淀粉和大米蛋白的最适条件是:0.05N的Na0H浓度、提取2h。此条件下大米蛋白的蛋白含量可达94.03%(干基),得率63.37%;大米淀粉中蛋白含量仅0.39%(干基),得率47.87%。要提高大米蛋白和淀粉的得率可考虑将分离体系中的第二层和第四层进一步分离纯化。
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蓁冀
高纯度大米蛋白和淀粉的分离提取
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
易翠平, 姚惠源
江南大学食品学院,江苏,无锡,214036食品与机械
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