大米蛋白提取分离的研究进展

李超楠，鹿保鑫，周义，马楠，刘雪娇，刘萌萌

大米蛋白提取分离的研究进展

李超楠，*鹿保鑫，周义，马楠，刘雪娇，刘萌萌

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆163319）

针对大米蛋白提取方法不够完善的情况，综述目前常见的大米蛋白分离提取方法，包括碱法提取、酶法提取、分步水解法、复合提取法、溶剂提取法、物理分离法，并分析其优缺点，以期为大米蛋白的提取工艺研究提供借鉴。

大米蛋白；提取工艺；营养价值

0 引言

稻谷是世界上最重要的谷物之一，我国被称作世界上的“稻米王国”，每年总产量可达2×108t，碾米时产生的副产物约3 000×104t，这些副产品集中了64%的营养素，但均未得到良好的利用。随着人们生活水平的提高，副产物的产量将继续上升，浪费也随之增加。而在一些大米加工发达的国家，副产物的利用率极高，加工业对稻谷资源的增值率高达1∶5，其中大米蛋白的加工已成为大米加工的重要方向。虽然大米蛋白的需求量不断增加，但其提取方法不够完善，导致在食品行业的应用存在一定局限性。本文对大米蛋白的提取工艺进行综述，为大米蛋白的提取工艺研究提供借鉴。

1 大米蛋白的营养价值

大米中虽然只含有8%的大米蛋白，但营养价值非常高，是公认的优质谷类蛋白，因其超高的生物价、较完整的必需氨基酸构成，且具有易于被人体消化吸收等特性而备受关注；同时大米蛋白又是一种低抗原性蛋白，使之成为过敏人群及婴幼儿蛋白补充剂的最优选择。大米蛋白还具有抗高血压、降胆固醇、抗癌变等功能[1]。

2 大米蛋白的提取分离

2.1 碱法提取

碱法提取的原理是利用大米蛋白中有80%以上的蛋白能溶于碱液，且大米蛋白在强酸强碱的条件下溶解度高、在等电点时溶解度低的特性，通过调节酸碱度使大米蛋白从淀粉和纤维素中分离出来。其工艺流程如下：

大米→粉碎→过筛→碱提→离心→取上清液→酸沉→离心→取沉淀→水洗沉淀→干燥→大米蛋白。

碱法提取是目前最常见的提取方法，因其回收率高、成本低，而应用于工业生产中。实际上，碱法提取大米蛋白受到pH值、温度、时间、料液比等因素的影响。王立英等人[2]研究表明，碱法分离大米蛋白最佳工艺条件为碱液浓度0.10mol/L，提取时间4 h，提取温度25℃，料液比1∶10，可得到较多的蛋白组分，对蛋白质提取率影响因素排列顺序为料液比>提取时间>提取温度>碱液浓度。

2.2 酶法提取

酶法提取的原理是利用蛋白酶对大米蛋白的降解和修饰作用，使其作为可溶性肽的形式被提取出来。其工艺流程[3]如下：

大米→粉碎→过筛→脱脂→调节pH值→加酶→灭菌→离心→取上清→冷冻干燥→大米蛋白。

其与碱法提取相比，酶法提取条件较温和，但其成本过高而无法实现工业化。常见的提取大米蛋白蛋白酶有中性蛋白酶、碱性蛋白酶、风味蛋白酶、复合蛋白酶等，其中碱性蛋白酶是目前效果最好的蛋白酶。葛娜[4]确定了酶法提取大米蛋白的最优工艺条件为碱性蛋白酶，提取温度55℃，pH值8，料液比1∶8，加酶量8%，提取时间4 h；此时大米蛋白的提取率为82.50%，纯度为66.53%。

2.3 分步水解法

分步水解法是将碱法提取和酶法提取结合起来进行分步提取。其工艺流程[5]如下：

大米→粉碎→稀碱提取→离心→蛋白液→淀粉酶水解→灭酶→离心→沉淀→冷冻干燥→大米蛋白。

分步水解法虽然可提高提取率及蛋白纯度，但由于其成本过高，无法实现工业化。迟明梅等人[6]研究酶碱两步法从大米中提取大米蛋白，先采用部分酶解淀粉，最优条件为pH值6.5，酶添加量14μg，酶解时间140min，底物质量分数15%，然后底物对酶解产物进行碱溶酸沉原理，最优工艺条件为提取温度30℃，pH值6.5，料液比1∶9，提取时间50min，可使产物的蛋白提取率达80%以上。

2.4 复合提取法

单独的使用一种方法常会存在一些问题，因此更多的研究者开始注重复合提取法，希望可以避免这些问题，在提高蛋白的提取率及纯度的情况下降低成本。其工艺流程如下：

沉淀物

大米→粉碎→提取→离心分离→上清液→调等电点→离心分离→沉淀物→水洗→透析→真空冷冻干燥→大米蛋白。

复合提取法与分布水解法相似，虽然能提高蛋白提取率及纯度，但由于工艺复杂而无法实现工业化。一些研究以早籼米为原料，将还原剂提取法和碱溶酸沉的方法结合到一起来提取大米蛋白，并通过单因素试验和正交试验得出优化的提取条件是碱液浓度0.05 mol/L，Na2SO3添加量为米粉的0.5%，DTT添加量为米粉的2.5%，料液比1∶12（g∶mL），温度为室温，提取时间4 h；在此条件下，大米蛋白提取率可达95.26%。

2.5 溶剂提取法

蛋白质以蛋白体的形式存在，外面被淀粉颗粒包裹着，且胚乳中有约80%蛋白质为溶解性差的谷蛋白，因此导致了大米蛋白提取的难度。溶剂提取法提取大米蛋白的可用溶剂主要包括以下几类：①表面活性剂，如SDS、十六烷基三甲基溴化胺；②脂肪酸盐；③弱酸，如醋酸、乳酸；④氢键破坏剂，如尿素、盐酸胍；⑤还原剂，如巯基乙醇。溶剂提取法虽然具有较高的回收率，但是由于提取溶剂不易去除，容易引起安全问题，同时成本也较高，所以无法实现工业化生产[7]。

2.6 物理分离法

据《世界农业》报道，美国科学家利用长达4年的时间研究出了一种效价比更高的大米蛋白提取方法，其原理就是利用一种特别的均质机所产生的压力将大米中的淀粉和蛋白质聚集块进行物理分离，凡是通过均质机的大米都会产生水状、颗粒均匀的淀粉和蛋白质，之后再经过密度不同的原理，用传统工艺将淀粉和蛋白质进行分离，这样生产出来的大米蛋白可以拥有更好完整性和功能性。美国科学家认为这种方法是未来趋势，能为淀粉及蛋白质的生产带来革命性变革。有研究表明，物理分离法增进蛋白提取率是可行的，经微粉碎和均质处理后的大米蛋白溶出浓度比单纯水溶液提取率提高75%，原料经物理分离法处理后，蛋白质的溶出浓度可提高18.7%，且磨浆和均质能大大提高溶出组分的分子量差。

3 结论与展望

经几种方法对比，现有的提取方法仍然存在一些不足，碱法提取的提取率较高、成本较低，但过多的碱液会造成环境污染；酶法提取的条件较温和，但成本较高、提取率较低；分步水解法和复合提取法虽能提高提取率，但是操作较复杂，无法实现工业化；溶剂提取法有较高的回收率，但是溶剂不易去除，会引起安全问题，且成本也较高；物理分离法是一种理想的分离方法，但是目前我国还不具备成熟的提取技术。因此，寻求一种科学合理的改性方法对大米蛋白进行改性将是未来研究的新趋势。

[1]袁佰华.稻米蛋白质研究概述[J].粮食流通技术，2016（5）：64-67.

[2]王立英，金元宝，王艳珍.大米蛋白提取工艺的研究[J].海峡药学，2011，23（4）：13-15.

[3]王章存，聂卉，康延玲.酶法提取大米蛋白研究进展[J].现代食品科技，2006，22（3）：255-258.

[4]葛娜.酶法提取大米蛋白及其应用的研究[D].无锡：江南大学，2006.

[5]陈季旺，姚惠源.大米蛋白的开发利用[J].食品科技，2002（6）：87-89.

[6]迟明梅，马莺.酶碱两步法提取大米蛋白的研究[J].粮食加工，2004，29（3）：43-45.

[7]彭清辉，林亲录，陈亚泉.大米蛋白研究与利用概述[J].中国食物与营养，2008（8）：34-36.◇

The Research Progress on Extraction of Rice Protein

LIChaonan，*LU Baoxin，ZHOU Yi，MA Nan，LIU Xuejiao，LIU Mengmeng
（College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319，China）

Methods for the extraction of rice protein is not perfect，the review of current common rice protein extractionmethods，including alkali extraction，enzyme extraction，hydrolysis，extraction，solvent extraction，physical composite analysis method，and analyze its advantages and disadvantages，in order to provide reference for the extraction of rice protein.

rice protein；extraction process；nutritionalvalue

TS210.9

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.04.020

1671-9646（2017）04a-0063-02

2017-03-18

黑龙江省农垦总局攻关项目（HNK135-05-01）。

李超楠（1994—），女，在读硕士，研究方向为食品科学。

*通讯作者：鹿保鑫（1972—），男，博士，教授，研究方向为农产品加工。