2024年1月21日发(作者:)
维普资讯
※工艺技术 最品雨斗学 2005,Vo1.26,No.3 173 碱法与酶法提取大米蛋白工艺 及功能特性比较研究 郭荣荣,潘思轶 ,王几J。兴 (华中农业大学食品科学技术学院,湖北武汉摘430070) 要:对大米蛋白的提取丁艺和功能特性进行了比较研究。大米蛋白的提取采用碱法和酶法分别提取。研究结 果衣明.碱法提取大米蛋白的T艺条件为在室温下,用0.1mol/L的NaOH以1:7的同液比提取4h。提取得到的大 米蛋白纯度达到90%,提取率55%。酶法提取大米蛋白的1一艺=条件为温度50 ̄C,pH为8,E/S为5%,液固比为 3:1,酶解时间为4h。提取的大米蛋白提取宰为40%,蛋白质纯度为45%。碱法提取的大米蛋白持水性、吸油性 和起泡性优于酶法提取的大米蛋白,而酶法提取的大米蛋白的溶解性、乳化稳定性和泡沫稳定性优于碱法提取的大 米蛋白。曲种方法提取得到的产品乳化能力相当。 关键词:大米蛋白;功能性质;提取 法;碱法提取;酶法提取 ComparingResearchonFunctionalityof RiceProteinExtractedbyAlkaliandEnzyme GUO Rong—rong,PAN Si—yi ,WANG Ke—xing (College of F0od Science and Technology,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China) Abstract:Optimum and functionality of rice protein extracted by alkali nd aenzyme were studied.The results showed that optimumofriceproteinextractedbyalkaliis0.Imo1]LNaOH,1:7,4h.Puriifcationofproteinextracted yablkaliis90%.Extraction ratiois 55%.Optimumofriceprotein extractedby enzymeis 50 ̄C,pH 8,E/S 5%,3:1,4h.Purificationofprotein extracted 收稿日期:2004—10-28 通讯作者 基金项H:湖北省新世纪高层次人才工程入选人员科研择优资助项Ij 作者简介:郭荣荣(1982一),女,硕士研究生,研究方向为食品加丁化学。 研究[J].制冷学报,2000,(3):25—29. Series[C].New York American Institute of Chemical [4】 余善呜,白杰,马国庆.果蔬保鲜与冷冻干燥技术【M】.黑 龙江科学技术出版社,1999.321.380. 【5】 林忐民,苏德福,林向阳.冷冻食品加丁技术与工艺配方【M】.北京:科学技术文献 版社,2002.30—54. 【6】 徐桂花.食品分析【M】.宁夏人民教育出版社,2000:49一53. Engneerings,1997.124. 【12】Kochs M.The influence of he tfreeze process on vapor transportduring sublimationinvacuumf zedryingofmi一 croscopic samples[J].Internationgnal Journal ofHeat Mass Transfer,1993,36(7):1727—1738. 【13】KroldageMK.Effectoffreeze-dryingcondiitonson shrnk一i 【7】 毕泽钊,李云匕,刘宝林.食品冷冻冷藏原理与设备【M】. 北京:机械丁业出版社,1999、105.107. 【8】 李 匕,葛克山.食品工程原理【M】.巾国农业大学出版 社,2002.813—822. age nd aporosity of dehydramd agricultural products[J]. Journal fFood oEngneering,1998,35:369—380. 【l4】AILiapis,R JLitchfield.Optimal controlofafi'eezedryer [J].Chemical Engineering Society,1998,34:975—981. 【9】 李 匕,土成芝.真空冷冻干燥能量控制下的准稳态模型 研究[J].华东丁业大学学报,1997,34—38. 【l0】刘永忠,郭有仪,郁永章.冷冻干燥过程的计算模型及其 用[J].西安交通大学学报,1999,61—65. 【1 1】ShengTR,PeckRE.Ratesforfreezedrying[A].AICHESymp 【15】Liapis A I.Freeze drying,In:Mujumdar A S.Hand book f oindustrila drying[M].New York:Marcel Dekker Inc,1987. 295—326. 【16】丁正斌,张勋,周水康.冷冻干燥工艺简介[J].真空与低 温,1996,3(2):52—57.
维普资讯
J74 2005,VoL 26,No.3 食品雨量峭;j! ※工艺技术 by enzyme is 45%.Extraction ratio is 40%.Water retention capability,off—absorbing and foaming properties ofrice protein extracted by alkali were better than enzyme.Solubiliy,emultsifying stability nd afoaming sabitliy tof rice protein extracted by enzyme were better han talkali.The emulsifying capaciy tof two extract produc ̄was similar. Key words:rice protein:functionality:extract methods:alkali extraction;enzyme extraction 『{J图分类号:TS201.1 文献标识码:A 义章编号:1002—6630(2005)03—0173—05 在谷物蛋白质中,人米蛋白的价值主要体现在它的 酸(调至pH5.2)一离心分离一沉淀水洗一调pH值至中性 一低过敏性、无色素干扰、具有柔和的味道及高营养价 值…。在以蛋臼质为配料的产品中,蛋白质的功能特性 冷冻干燥一大米蛋白 酶法提取大米蛋白 1.2.1.2 往往比营养价值更重要,大米蛋白的功能性质直接影响 到它的应用前景。蛋白质的功能性质是指其能应用于最 终产品的物理化学性质【2】。它依赖于其分子大小和结构 以及与其他成分(如碳水化合物、脂肪等)的相互作用。 在蛋白质提取以及后处理过程中,许多环节都会影响蛋 白质的理化性质,导致功能性质的变化。所以采用不 同方法提取的大米蛋白,其功能性质存在差异。 月前国内对大米蛋白提取方法研究较多的为碱法提 取和酶法提取。碱法提取大米蛋白的工艺简单,成本 低,对脂质有很好的抽提效果,得到的产品色泽质地 都比较好,但是对氨基酸有破坏作用,同时也存在抽 出物中淀粉含量高,抽提液固比大,等电沉淀要消耗 火量酸、脱盐纯化难度大、提取时需要消耗大量的碱 和水等缺点。酶法提取大米蛋白,反应条件温和,营 养物质基本不仅不遭破坏,并且蛋白质多肽链可水解为 短肽链,提高了蛋白质的消化率, 时其反应的液固 比小,不仅节省了碱和水的消耗景,而且提高了抽提 液中的固形物的含量,从而降低了除去抽提液水分的能 量消耗,为工业生产创造了条件 。但是目前酶法提取 的工艺条件并不成熟,而且存在着对酶活力的要求比较 高,成本高,所得产品蛋白质纯度不高,产品色泽较 深等缺点。 本文在研究碱法、酶法提取大米蛋白工艺的基础 ,对得到的大米蛋白的溶解性、吸油性、持水性、 乳化性和起泡性等功能特性进行研究,为大米蛋白的利 用提供依据。 1 材料与方法 1.1 实验材料 l 售籼米,水分12.3%,粗蛋白7.8%,粗脂肪1.8%: Alcalase碱性蛋白酶(活力单位:205800U/g),尤锡星达 生物工程有限公司。 lI2 实验方法 1.2.1 大米蛋白提取方法,参照文献【4】改进。 1.2.1.1 碱法提取大米蛋白 大米一粉碎一碱液浸泡一离心分离一蛋白质一加稀 大米一粉碎一调蛋白酶最适温度、pH一蛋白酶水 解一离心分离一蛋白液一冷冻干燥一大米蛋白 1.2.1.3 蛋白质提取率计算方法15] 蛋白质提取率(%)=提取物中蛋白质质量(g)/原料中 蛋白质质量(g) 1.2I2 大米蛋白功能特性评价方法 1.2.2.1 蛋白质持水性评价方法 蛋白质持水性是指配制一定浓度的蛋白质水溶液, 经离心分离后,蛋白质中残留的水分含量。取0.5g样 品和4ml水放入10ml刻度离心管中,用细金属丝搅拌混 合1min,使样品分散在水中,40℃水浴30min,在500r/ min离心25min,读出游离水的体积,按下式计算持水 性: WHC(ml/g)=(4一游离水体积),0.5 1.2.2I2 蛋白质吸油性评价方法 取4g样品于50ml离心管中,加24ml豆油,每隔 5min搅拌30s,30min后于1 800r/min离心25min,未被 吸附的油析出,通过总油与未被吸附油体积之差,测 定其吸附油的百分率。 1.2.2.3 蛋白质溶解性评价方法 以蛋白质的溶解度表示,在50ml蒸馏水中加入1g 被测蛋白质样品,25℃保温搅拌1h,悬浮液离 1 ̄,(3000r/ min)20min,上清液中蛋白质含量用凯氏定氮测定。 S%=上清液蛋白质质量(g)/样品中总蛋白质量(g)× 10o% 1-2.2.4 蛋白质乳化性和乳化稳定性评价方法 乳化性的测定:称取2.5g样品分散于50ml水中, 加50ml色拉油,在2000r/arin速度下匀浆lmin,再于离 心机中(1200r/min)离心5min,按下式计算乳化能力: 乳化能力(%)=被乳化层高度(mm)/离心管中液体总 高度(Inm) 乳化稳定性的测定:将以上乳化样品置于80℃水浴 中加热30min,再于自来水中冷却15min,于离心机中 (1200r/min)离心5min,则乳化稳定性如下计算: 乳化稳定性(%)=仍保持乳化状态的液层高度(mm)/
维普资讯
※工艺技术 最品萱 2005,VoL 26,No.3 175 原乳化层高度(mm) 1.2.2.5 蛋白质起泡性及泡沫稳定性评价方法 称取3g样品加50ml去离子水,用0.Imol/L NaOH 或HCI调pH至7后搅拌10min,再加去离子水至100ml 作为测试液,用电搅拌器快速(1000r/min)搅拌3min,立 即记录上部出现的泡沫体积Vo(m1),以此代表起泡性, 静置30min后,再次记录其泡沫体积V3o(m1),并计算其 泡沫稳定性。按下式计算起泡性及泡沫稳定性: 起泡性(F.A)=Vdl00×100% 泡沫稳定性(Fs)=V30,v0×100% 1-3 测定方法 1.3.1 酶活力的测定 福林酚法,参照文献[6】【7】改 进。 1.3.2 蛋白质水解度的测定pH—stat、7去I 。 2 结果与分析 2.1 大米蛋白提取工艺研究 2.1.1 碱法提取大米蛋白工艺研究 实验研究了NaOH浓度和提取时间对大米蛋白提取 率的影响,结果见图1、2所示。 褂 皿 嘲 NaOH浓度(mol/L) 图1 NaOH浓度对蛋白质提取率的影响 Fig.1 The influence of NaOH concentration on protein extraction ratio 由图1可知,NaOH浓度对大米蛋白提取率有显著 影响。当NaOH浓度为0.02mol/L时,大米蛋白提取率 为l1.2%。当浓度达到0.08mol/L时,大米蛋白提取率 达到48.9%。这可能与大米蛋白中含有80%左右的碱溶 性谷蛋白有关。大米蛋白在胚乳中与淀粉结合紧密,较 难溶出,碱液则能使其紧密的结构变得疏松,促使大 米蛋白与淀粉的分离。实验表明,碱液浓度如果过高, 淀粉会糊化,而且会对大米蛋白的色泽产生影响,使 其变黄。所以本实验选取NaOH浓度0.1mol/L。 由图2可以看出,随提取时间的增加,蛋白质提 取率升高:到4h后,提取率达到56.4%:提取时间延 长至5h,提取率没有明显上升。考虑到生产成本,选 取提取时间4h。 斟 苍 皿 嘲 时间OI) 图2 提取时间对蛋白质提取率的影响 Fig.2 The influence of extracting time on protein extraction ratio 由于温度和固液比对碱法提取大米蛋白提取率的影 响很小,所以实验选择在室温下进行,固液比1:7。实 验确定碱法提取大米蛋白的工艺条件为:在室温下,用 0.1mol/L的NaOH以1:7的固液比提取4h。提取得到的 大米蛋白纯度达到90%,提取率55%。 2.1.2 酶法提取大米蛋白工艺研究 酶的种类对大米蛋白提取率有较大影响【 。由于 Alcalase碱性蛋白酶为内切酶,可以使大的蛋白质分子 降解为小分子而有利于大米谷蛋白的溶出,而且碱性的 溶液体系对碱溶性谷蛋白有溶解作用,因此本实验采用 Alcalase碱性蛋白酶提取大米蛋白。 Alcalase碱性蛋白酶降解蛋白质的最佳pH值为8.0, 最佳温度为50℃,适宜的液固比为3:1。在此条件下, 实验继续研究了大米蛋白的水解过程中水解液体系的pH 值变化趋势以及酶解时间、酶的添加量对大米蛋白水解 度的影响。实验结果见图3、4、5所示。 0 50 100 150 200 250 300 酶解时问(min) 图3 酶解大米蛋白溶液pH值变化趋势 Fig.3 The pH value change trend for solution of dce protein extracted by enzyme 由图3可知,在大米蛋白酶水解过程中水解液体系 的pH值呈下降趋势。水解开始的40min内,水解液体 系的pH值迅速下降。因为在这一时期,蛋白质水解速 度快,氨基酸降低了体系的pH值。其后水解液体系的 pH值下降趋于平缓。所以在酶解初期,要注意调节体 系的PH值,以保持碱性蛋白酶的活力。 蛋白质的水解度影响到蛋白质的提取率【 。水解度 越大,蛋白质提取率越高,而水解的时间又和水解度
维普资讯
176 2005,VoL 26,No.3 白质纯度为45%。 O ※工艺技术 一 一 鐾* m 5 2.2 碱法与酶法提取的米蛋白功能性质比较 实验对碱法和酶法提取的大米蛋白功能性质进行了 比较研究,实验结果见表1。 从表1可知,碱法提取的大米蛋白具有良好的持水 性,但是溶解性很差,可能是由于碱法提取的蛋白质 大部分都是碱溶性谷蛋白,在中性条件下很难溶解;而 0 50 100 l5O 200 250 300 酶解时问(rain) 酶捉大米蛋白由于碱性蛋白酶对蛋白质的降解和修饰, 使其变成了可溶性的肽和部分氨基酸而极易溶于水,但 其小具备持水性。对于吸油性,碱法提取的大米蛋白 图4 酶解时间对大米蛋白水解的影响 degree Fig.4 The influence of hydrolytic time on rice protein hydroltiyc 优于酶提大米蛋白。可能是由于碱法提取大米蛋白质过 程中,蛋白质的疏水性基团暴露出来,疏水性增强, 变性程度增高。 对于乳化性,碱法提取的大米蛋白和酶法提取的大 米蛋白效果相当,但乳化稳定性却表现出极大的差异。 酶法提取的大米蛋白乳化稳定性明显优于碱法提取的大 米蛋白。 有直接的联系。由图4可知,在50℃水浴条件下,在 将近4h范围内,酶解时间越长碱性蛋[j酶酶解产物的 水解度越大。在前100min里水解度的增加量较大,以 后逐渐趋于平缓。水解4h后,水解度增长缓慢。所 以本实验选取酶解时间为4h。 碱法提取和酶法提取的大米蛋白起泡效果都不佳, 褂 酶法提取的大米蛋白几乎没有起泡性,可能是由于蛋白 质的水解度太大的原因。蛋白质的发泡性能不仅与蛋白 质分子表面集团的极性有关,同时也与蛋白质的分子大 小有关,蛋白质的水解度大,不利于泡沫的形成。而碱 法提取的大米蛋白起泡性不佳,原因在于碱法提取的蛋 S(%) 喀 口 嘲 白质溶解度低,溶解度低时大米蛋白不能充分分散于溶 液中,导致起泡性和起泡稳定性都较差。 3 结 论 图5 E,s对蛋白质提取率的影响 Fig.5 The influence of E/S on protein extraction ratio 在液固比3:1,温度50℃,pH值8,酶解时间4h 的条件下,酶的添加量(加酶量和体系中蛋白质量的比 值E/S)对蛋白质提取率的影响如图5。从图中可以看 出,随着E/S的增大,蛋白质的提取率也在不断增大。 通过对大米蛋白分别采用碱法和酶法提取工艺研 究,并比较两种方法获得的蛋白质的功能特性,得到 如下结论: 当E/S达到5%以后,蛋白质的提取率增加趋于平缓, 可能是 为液固比较小,当E/S到达一定程度后,再加 大酶的用量,酶就不能充分分散在溶液中,从而不能 很好的与蛋白质作用。所以,本实验的E/S确定为5%。 综上所述,酶法提取人米蛋白的工艺条件为:温 3.1 碱法提取大米蛋白的工艺条件为在室温下,用 0.1mol/L的NaOH以1:7的固液比提取4h。提取得到的 大米蛋白纯度达到90%,提取率55%。酶法提取大米 蛋白的工艺条件为温度50℃,pH为8,E/S为5%,液 固比为3:1,酶解时间为4h。提取的大米蛋白提取率为 40%,蛋白质纯度为45%。 3.2 碱法提取的大米蛋白持水性、吸油性和起泡性优 度50。C,pH为8,E/S为5%,液固比为3:1,酶解时 间为4h。在此条件下提取的大米蛋白提取率为40%,蛋 表1 Table 1 碱法和酶法提取的大米蛋白功能性质 Comparing on functionality of rice protein extracted by alkali and enzyme
维普资讯
※工艺技术 2005,Vo1.26,No.3 J77 利用油溶性色素测定搅打乳状液中 游离脂肪的方法研究 范瑞1,赵谋明:,林伟锋 ,刘宏锋2,彭志英2 (1.广东轻工职业技术学院,广东广州 510300; 2.华南理工大学食品与生物工程学院,广东广州 510641) 摘 要:研究了一种测定搅打乳状液中游离脂肪的新方法,油性色素法。基于油溶性色素油红.0只溶于游离态 脂肪的原理建立了测定搅打乳状液中游离脂肪的实验方法并推导出理论计算公式。研究了方法的可行性,结果表明 油红.0对典型的食品乳化剂(包括乳清蛋白、酪酝酸钠、Tween.60)和由这些乳化剂稳定的乳状液没有影响。利用 该方法测定典型的搅打乳状液植脂鲜奶油中脂肪球部分聚结,经研究证实,油性色素法与传统的溶剂萃取法和浊度 法相比,能实际地反映搅打乳状液在搅打过程中脂肪球发生部分聚结的程度,并具有测定结果重现性好、操作方 便的优点。 关键词:油红-O;搅打乳状液;游离态脂肪;方法 AMethodtoDetermineFreeFatinWhippableDairyEmulsionsbyaLipidDye FAN Rui ,ZHAO Mou—ming ,LIN Wei—feng ,LIU Hong—feng ,PENG Zhi—ying (1.Guangdong Light Industry Technical College,Guangzhou 510300,China;2.CoHege of Food and Biological Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 5 1 064 1,China) Abstract:A new me ̄od to determine free fat in whippable dairy emulsions was developed based Oil the principle hat ta lipid 收稿日期:2004.03.10 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.20276022) 作者简介:范瑞(1976.),男,硕士,研究方向为食品生物技术、食品添加剂应用技术。 于酶法提取的大米蛋白,而酶法提取的大米蛋白的溶解 性、乳化稳定性和泡沫稳定性优于碱法提取的大米蛋 白。两种方法提取得到的产品乳化能力相当。 参考文献: 【1】 Z Y JU,N S Hettiarachchy,N Rath.Exlxaction,denatur- afion and hydrophobic properties of rice lfour proteins[J]. Journal ofFood Science,2001,66(2):229-232. 与油脂,2002,(4):12—13. 【6】 高雯,姜培荣.食品酶学原理与分析方法【M】.黑龙江科 技出版社・ 【7】 韩雅珊.食品化学实验指导(第一版)【M】.中国农业大学 出版社,1992,138-140. 【8】 Adler-Nissen J.DeterminatiOn of he tdegree of hydrolysis of food proteins by trinitrobenzenesulfonic acid[J].J Agric Food Chem,1979,27:1258-1262. 【9】 阮文海,张建国,熊文波.大米蛋白碱法提取工艺的研究 【J】.食品与机械,1992,27(1):21-22. 【10]Nakai S,Ho L'Heibig N,et a1.Relationshipbetween hydro- phobici哆and emusifying properties of som plnta proteins 【2】 王文高,陈正行,姚惠源.不同干燥方法对大米蛋白质功 能性质的影响【J】.粮食与饲料工业,2002,(5):44_45. 【3】 王文高,陈正行,姚惠源.不同蛋白酶提取大米蛋白质的 研究【J】.粮食与饲料工业,2002,(2):4142. I4】 易翠平,姚惠源.大米蛋白的研究进展【J】.粮油加工与食 品机械,2003,(8):53.54. 【5】 王立,陈正行,姚惠源.酶法提取米糠蛋白研究【J】.粮食 【J】.Can Inst Food Sci Technol J,1980,13:23. 【11】王文高,陈正行,姚惠源.大米蛋白及其水解物功能性质 与疏水性关系的研究【J】.粮食与饲料工业,2002,(7):49. 50.


发布评论