一种提高米糠蛋白溶解度的方法

技术领域

本发明涉及蛋白质改性领域，特别是涉及一种提高米糠蛋白溶解度的方法。

背景技术

米糠作为糙米加工过程中的主要副产物，产量巨大。米糠蛋白富含必需氨基酸-赖氨酸，具有生物效价高、消化率高、过敏性低等优点，是一种优质的植物蛋白。然而，米糠蛋白分子内与分子间存在大量二硫键，具有高度聚合性，使得米糠蛋白溶解性较差；导致优质蛋白未得到充分利用，造成蛋白资源浪费；因此，需对米糠蛋白溶解性进行探究，以提高米糠蛋白利用率。

通常利用物理、化学、酶法改性修饰或改变蛋白质分子结构来改善蛋白质溶解度，从而改善蛋白质的功能特性。化学改性可能会产生毒性物质，不利于食品应用；酶法改性能有效提高蛋白质的溶解度，但蛋白质经酶解后多为小分子肽，不具备大分子蛋白质的功能特性。目前，超声波和超高压等非热物理加工已被应用于蛋白质性质改善。相比于其他改性方法，超声波处理具有安全性高、操作简便、成本低等优点；超高压处理具有低能耗、高效率、更好保持食品本身营养价值、减少热损失等优点。超声波和超高压已被应用于提高乳清蛋白、大豆蛋白、小麦蛋白和大米蛋白的溶解度，但联合两种非热物理加工改性米糠蛋白还鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高米糠蛋白溶解度的方法，以解决上述现有技术存在的问题，采用超声波结合超高压处理米糠，可以显著提高米糠蛋白的溶解度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种提高米糠蛋白溶解度的方法，采用超声波结合超高压的方式处理米糠，得到溶解度提高的改性后米糠蛋白。

优选的是，所述方法具体包括以下步骤：

(1)脱脂米糠经碱溶酸沉后，冷冻干燥，得到米糠蛋白粉末；

(2)将所述米糠蛋白粉末溶解后，超声波处理，得到超声处理液；

(3)将所述超声处理液超高压处理，得到溶解度提高的改性后米糠蛋白。

优选的是，步骤(1)中，所述米糠蛋白粉末的制备具体包括以下步骤：

S1：将所述脱脂米糠与去离子水混合，调节pH至碱性，之后加热水浴，离心，取上清液；

S2：调节所述上清液pH值至酸性，于室温搅拌，离心，取沉淀冷冻干燥，得到所述米糠蛋白粉末。

优选的是，S1中，所述脱脂米糠与所述去离子水的重量比为1：(10-30)。

优选的是，S1中，碱性pH值为：8.8～9.5；加热水浴条件为：50±2℃水浴2～4h。

优选的是，S2中，酸性pH值为：4.4～4.6；室温搅拌时间为40～60min。

优选的是，步骤(2)中，所述米糠蛋白粉末用磷酸缓冲液溶解，溶解后的质量浓度为1％。

优选的是，步骤(2)中，超声波处理的功率为300～500W，超声波处理的温度为20～30℃，超声波处理时间为10～50min。

优选的是，步骤(3)中，超高压处理的压力为100～300Mpa，超高压处理温度为20～30℃，保压时间为35～45min。

本发明还提供所述的方法制备的溶解度提高的改性后米糠蛋白。

本发明公开了以下技术效果：

本发明采用超声波结合超高压处理得到米糠蛋白，将其与未处理的米糠蛋白相比，溶解度显著提高，提高了173％。本发明采用超声波结合超高压非加热的物理改性，相比化学改性更具安全性；并且和酶水解得到的米糠蛋白水解物(小分子多肽)相比，蛋白质分子中由肽键组成的二、三、四级结构使其具备一定的空间结构和功能，而蛋白质在酶水解过程中肽键被蛋白酶断裂，从而导致空间结构破坏，影响了蛋白质的功能特性。因此，物理改性相比酶法改性更能维持蛋白质的功能特性.因此，本发明为米糠的再利用以及拓展米糠蛋白应用领域具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种超声波结合超高压提高米糠蛋白溶解度的方法的流程图。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明采用超声波结合超高压对米糠蛋白进行改性，提高米糠蛋白溶解度，其流程图见图1，下面以具体的实施例对整个改性的方法进一步说明。

实施例1

一种提高米糠蛋白溶解度的方法，包括以下步骤：

(1)将脱脂米糠粉与10倍重量份的去离子水混合，用2mol/L氢氧化钠调节pH值至8.8,在48℃水浴2h，离心，取上清；用2mol/L盐酸调节上清液pH值至4.4，于室温搅拌30min，离心，取沉淀冷冻干燥，得米糠蛋白粉末，于-20℃下保藏。

(2)将冷冻干燥后的米糠蛋白粉末用10mmol/L的磷酸缓冲液(pH7.0)配制成质量浓度为1％的米糠蛋白溶液，进行超声波处理，得到超声处理液；超声波处理的功率为300W，超声波处理的温度为25℃(加冰袋维持温度)，超声波处理时间为10min。

(3)取步骤(2)中超声波处理液超高压处理，得到溶解度提高的米糠蛋白溶液；超高压处理的压力为100Mpa,超高压处理温度为20℃(加冰袋维持温度)，保压时间为35min。

实施例2

一种提高米糠蛋白溶解度的方法，包括以下步骤：

(1)将脱脂米糠粉与20倍重量份的去离子水混合，用2mol/L氢氧化钠调节pH值至9.0,在51℃水浴3h，离心，取上清；用2mol/L盐酸调节上清液pH值至4.5，于室温搅拌50min，离心，取沉淀冷冻干燥，得米糠蛋白粉末，于-20℃下保藏。

(2)将冷冻干燥后的米糠蛋白粉末用10mmol/L的磷酸缓冲液(pH7.0)配制成质量浓度为1％的米糠蛋白溶液，进行超声波处理，得到超声处理液；超声波处理的功率为400W，超声波处理的温度为25℃(加冰袋维持温度)，超声波处理时间为40min。

(3)取步骤(2)中超声波处理液超高压处理，得到溶解度提高的米糠蛋白溶液；超高压处理的压力为200Mpa,超高压处理温度为25℃(加冰袋维持温度)，保压时间为40min。

实施例3

一种提高米糠蛋白溶解度的方法，包括以下步骤：

(1)将脱脂米糠粉与30倍重量份的去离子水混合，用2mol/L氢氧化钠调节pH值至9.5,在52℃水浴4h，离心，取上清；用2mol/L盐酸调节上清液pH值至4.6，于室温搅拌60min，离心，取沉淀冷冻干燥，得米糠蛋白粉末，于-20℃下保藏。

(2)将冷冻干燥后的米糠蛋白粉末用10mmol/L的磷酸缓冲液(pH7.0)配制成质量浓度为1％的米糠蛋白溶液，进行超声波处理，得到超声处理液；超声波处理的功率为500W，超声波处理的温度为30℃(加冰袋维持温度)，超声波处理时间为50min。

(3)取步骤(2)中超声波处理液超高压处理，得到溶解度提高的米糠蛋白溶液；超高压处理的压力为300Mpa,超高压处理温度为30℃(加冰袋维持温度)，保压时间为45min。

实施例4

与实施例1的区别在于：超声波处理的功率为350W，且不进行超高压处理。其他步骤均相同。

实施例5

与实施例1的区别在于：超声波处理的功率为400W，且不进行超高压处理。其他步骤均相同。

实施例6

与实施例1的区别在于：超声波处理的功率为450W，且不进行超高压处理。其他步骤均相同。

实施例7

与实施例1的区别在于：超声波处理的功率为500W，不进行超高压处理。其他步骤均相同。

对比例1

与实施例1的区别在于：不进行超高压处理。其他步骤均相同。

对比例2

与实施例1的区别在于：不进行超声波处理，且不进行超高压处理。其他步骤均相同。

表1

通过表1的数据对比，本发明中采用超声波处理后的米糠蛋白与未经超声波处理的米糠蛋白对比，超声波处理后的米糠蛋白的溶解度有一定程度的提高，在超声波处理功率为350W时提高最多，之后出现了溶解度下降的趋势。并且经过超高压处理之后溶解率明显提高。因此，后续将对超声时间以及超高压条件对米糠蛋白改性的影响进行更详细的验证。

实施例8

与实施例4的区别在于：超声时间是20min。其余步骤均相同。

实施例9

与实施例4的区别在于：超声时间是30min。其余步骤均相同。

实施例10

与实施例4的区别在于：超声时间是40min。其余步骤均相同。

实施例11

与实施例4的区别在于：超声时间是50min。其余步骤均相同。

表2

通过表2中的数据对比发现，本发明采用超声波处理后的米糠蛋白与未经超声波处理的米糠蛋白对比，超声波处理后的米糠蛋白的溶解度有一定程度的提高，在超声波处理时间为40min时提高最多，之后出现了溶解度下降的趋势。

实施例12

与实施例10的区别在于：超声波处理后再进行超高压处理。超高压参数设定：压力为100～300Mpa，保压时间为35～45min(详见表3)。

对比例3

与实施例1的区别在于：不进行超声处理。

表3

通过表3中的数据对比，本发明采用了经超声波处理后的米糠蛋白溶液再进行超高压处理，显著提高了蛋白溶液的溶解度。发明人在实验中发现，超声波结合超高压处理得到的米糠蛋白溶液中的米糠蛋白溶解度比未处理样品提高了173％；与单独超声波处理或单独超高压处理米糠蛋白溶液相比，超声波结合超高压处理米糠蛋白的溶解度可以提高4％和39.4％。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。