一種珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法

2023-05-02 04:40:11

一種珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法
【專利摘要】一種珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法，包括以下步驟：（1）將脫脂米糠粕粉碎，加水浸泡；（2）將所得料液研磨；（3）加入醋酸－醋酸鈉緩衝液，調節pH為4.0-4.8，加入纖維素酶，水浴攪拌，再酶滅活，然後冷卻；（4）加入α-澱粉酶，水浴攪拌，調節pH，沉澱米糠蛋白，棄上清，得粗米糠蛋白；（5）重懸浮，過濾，並真空噴霧乾燥，收集米糠蛋白粉。採用本發明，米糠蛋白提取效率顯著提高，純度也更高，而且提取條件溫和，產品性質好，提取後的米糠殘渣還可以作為動物飼料使用。
【專利說明】一種珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種提取米糠蛋白的方法，尤其是涉及一種珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法。
【背景技術】
[0002]現今從米糠中提取米糠蛋白主要的方法有鹼溶酸提法、酶解提取法等，前者提取過程中添加大量的鹼液和酸液，反應劇烈，在高鹼性條件下米糠中的蛋白質破壞嚴重，米糠蛋白品質受到影響，蛋白變性後不具有其原來的活性；而且還可能生成毒性物質，即使通過木炭吸附等方法，仍然難以清除乾淨，因此其產品潛在的毒性決定了其不適合應用於食品藥品深加工領域。
[0003]酶解法提取米糠蛋白，提取條件溫和，其產品性狀明顯優於鹼溶酸提法，然而，酶解法仍然存在一定的問題，最主要的缺點為提取效率不高，耗時長，成本高難以大規模生產等問題。由於米糠蛋白主要存在於細胞及細胞壁中，因此，米糠的破壁成為影響提取效率的主要問題，植物細胞的細胞壁可分為初生壁和次生壁兩部分。初生壁是細胞生長期形成的。次生壁是細胞停止生長後，在初生壁內部形成的結構。目前，較流行的初生細胞壁結構是由Lampert等人提出的「經緯」模型，依據這一模型，纖維素的微纖絲以平行於細胞壁平面的方向一層一層敷著在上面，同一層次上的微纖絲平行排列，而不同層次上則排列方向不同，互成一定角度，形成獨立的網路，構成了細胞壁的「經」，模型中的「緯」是結構蛋白(富含羥脯氨酸的蛋白)，它由細胞質分泌，垂直於細胞壁平面排列，並由異二酪氨酸交聯成結構蛋白網，徑向的微纖絲網和緯向的結構蛋白網之間又相互交聯，構成更複雜的網路系統。半纖維素和果膠等膠體則填充在網路之中，從而使整個細胞壁既具有剛性又具有彈性。在次生壁中，纖維素和半纖維素含量比初生壁增加很多，纖維素的微纖絲排列得更緊密和有規則，而且存在木質素(酚類組分的聚合物)的沉積。因此次生壁的形成提高了細胞壁的堅硬性，使植物細胞具有很高的機械強度。由於每一顆米糠粉都是由米糠細胞成團構成，酶劑難以與米糠細胞壁充分接觸，而且細胞壁中的蛋白結構網的作用，單純的使用纖維素酶和植酸酶只能作用於顆粒表面的細胞壁，很難裂解所有的細胞壁，如果要提高提取效率，則需使用蛋白酶或者增加酶液的量甚至需要延長反應時間，前者會使米糠蛋白降解，而後者則會大幅增加生產成本,都不適宜用於大規模工業生產。
[0004]此外，還有一些提取方法使用高溫蒸煮或者高壓破碎，雖然得率增高，但是米糠蛋白變性嚴重，甚至被破碎成為短肽，失去其生物學功能。

【發明內容】

[0005]本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法，該方法在溫和的條件下提取米糠蛋白。
[0006]本發明解決其技術問題採用的技術方案是，一種珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法，包括以下步驟: (1)將脫脂米糠柏粉碎，得脫脂米糠柏粉末，過60-100目(優選75— 85目)篩，按料液質量比1:5 — 20 (優選1:8 - 12)加入水，浸泡5-20分鐘(優選8 — 12分鐘)，得料液；
(2)將步驟(I)所得料液加入珠磨機進料口，選擇0.5-lmm研磨珠，轉速為1000rpm-5000rpm (優選 1400 — 1600 rpm),時間為 10-20 分鐘，得混懸液；
(3)往步驟(2)所得混懸液中加入醋酸一醋酸鈉緩衝液，調節pH為4.0-4.8，按照每升混懸液加入4-10g纖維素酶的量往混懸液中加入纖維素酶，然後在40-45°C水浴攪拌1-2小時，再在70-90°C酶滅活10-30分鐘，然後冷卻；
所述纖維素酶的酶活力優選> 10000U/g ；
(4)按照每升混懸液加入2_6gα -澱粉酶的量往混懸液中加入α -澱粉酶，55-65°C水浴攪拌1-2小時，調節pH到4.1-5.0，沉澱米糠蛋白30-60分鐘，棄上清，得粗米糠蛋白；
所述α -澱粉酶的酶活力優選> 5000U/g ；
調節PH時優選用IM的食品級鹽酸；
(5)將得到的粗米糠蛋白重新溶於pH值為6.8-7.8 (優選7.0 — 7.2)的水溶液中重懸浮，過濾，並真空噴霧乾燥，收集米糠蛋白粉。
[0007]珠磨破碎是適用於大規模破碎植物細胞的方法，植物細胞懸浮後與極細的玻璃小珠、石英砂、氧化鋁等研磨劑(直徑小於1_)一起快速攪拌或者研磨，研磨劑、珠子與細胞之間的互相剪切、碰撞使細胞破碎，有效的釋放出內含物，操作過程中會產生熱量，但是珠磨機裝有冷卻夾套，可以有效降低研磨過程中的溫度，保證提取蛋白不被極端條件所變性。同時，研磨法破碎率一般控制在80%以下，不但降低能耗，同時還能防止米糠蛋白被破碎以及其他高破碎率方法帶來的細胞小碎片不易分離為後續操作帶來困難。
[0008]本發明通過研磨使細胞分散、細胞壁充分破裂，胞內米糠蛋白釋放，再通過酶解處理，酶劑能充分的作用於破碎後的細胞，釋放細胞壁上的結合蛋白，從而達到高效低耗提取米糖蛋白的目的。
[0009]本發明採用的原料為脫脂米糠柏，是米糠提取米糠油脂後的主要副產品，脫脂米糠柏在珠磨機的作用下，米糠柏的結構得到充分破壞，加入纖維素酶後，細胞壁結構蛋白被分離開來，纖維素被降解，在澱粉酶作用下，澱粉被降解。因此，米糠蛋白提取效率顯著提高，純度也更高，而且提取條件溫和，產品性質好，提取後的米糠殘渣還可以作為動物飼料使用。
[0010]本發明的米糠蛋白提取率可以達到2.76%，且雜質含量較低，其中，
米糠蛋白的提取率％=提取的米糠蛋白總量/米糠柏的原料量X100%
【具體實施方式】
[0011]以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0012]實施例1
本實施例包括步驟:
(1)將脫脂米糠柏(XX米業)粉碎，得脫脂米糠柏粉末，過80目篩，取60g脫脂米糠柏粉末，加入IOOOml水，浸泡10分鐘，得料液；
(2)將步驟(I)所得料液加入netzschLM-20型珠磨機，選擇Imm研磨珠，轉速為1500rpm,研磨5分鐘,得混懸液； (3)往步驟(2)所得混懸液中加入9.8ml醋酸，18g醋酸鈉，調節pH為4.5，加入5g纖維素酶(所述纖維素酶的酶活力為10000U/g)，然後45°C水浴攪拌1.5小時，80°C酶滅活20分鐘，冷卻至室溫；
(4)往經步驟(3)處理的懸濁液中加入5gα-澱粉酶(所述α-澱粉酶的酶活力為5000U/g)，65°C水浴攪拌1.5小時，調節pH到4.5，沉澱米糠蛋白30分鐘，棄上清，得粗米糠蛋白；
(5)將得到的粗米糠蛋白重新溶於pH值7.2的水溶液中重懸浮，過濾，真空噴霧乾燥，收集米糠蛋白粉。
[0013]本發明提取米糠蛋白的得率為2.76wt%。
[0014]實施例2
本實施例包括以下步驟:
(1)將脫脂米糠柏(XX米業)粉碎，得脫脂米糠柏粉末，過80目篩，取5kg脫脂米糠柏粉末，加入50L水，浸泡10分鐘，得料液；
(2)將步驟(I)所得料液加入世赫SWZX-50-C型珠磨機，選擇Imm研磨珠，轉速為2000rpm，時間為10分鐘；
(3)往步驟(2)所得混懸液中加入49ml醋酸，90g醋酸鈉，調節pH為4.5，加入300g纖維素酶(所述纖維素酶的酶活力為10000U/g)，45°C水浴攪拌1.5小時，80°C酶滅活15分鐘，然後冷卻；
(4)加入200gα -澱粉酶(所述α -澱粉酶的酶活力為5000U/g)，65°C水浴攪拌1.5小時，調節pH到4.6,沉澱米糠蛋白30分鐘,得粗米糠蛋白；
(5)將得到的粗米糠蛋白重新溶於pH值7.2的水溶液中重懸浮，過濾，真空噴霧乾燥，收集米糠蛋白粉。
[0015]本實施例提取米糠多糖的得率為2.65wt%0
【權利要求】
1.一種珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)將脫脂米糠柏粉碎，得脫脂米糠柏粉末，過60-100目篩，按料液質量比1:5— 20加入水，浸泡5-20分鐘，得料液； (2)將步驟(1)所得料液加入珠磨機進料口，選擇0.5-lmm研磨珠，轉速為1000rpm-5000rpm,時間為10-20分鐘，得混懸液； (3)往步驟(2)所得混懸液中加入醋酸一醋酸鈉緩衝液，調節pH為4.0-4.8，按照每升混懸液加入4-10g纖維素酶的量往混懸液中加入纖維素酶，然後在40-45°C水浴攪拌1-2小時，再在70-90°C酶滅活10-30分鐘，然後冷卻； (4)按照每升混懸液加入2_6gα -澱粉酶的量往混懸液中加入α -澱粉酶，55-65°C水浴攪拌1-2小時，調節pH到4.1-5.0，沉澱米糠蛋白30-60分鐘，棄上清，得粗米糠蛋白； (5)將得到的粗米糠蛋白重新溶於pH值為6.8-7.8的水溶液中重懸浮，過濾，並真空噴霧乾燥，收集米糠蛋白粉。
2.根據權利要求1所述的珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法，其特徵在於，步驟(1)中，將脫脂米糠柏粉末，過75 — 85目篩，按料液質量比1:8 — 12加入水，8-12分鐘。
3.根據權利要求1或2所述的珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法，其特徵在於，步驟(2)中，研磨時轉速為1400 - 1600rpm。
4.根據權利要求1或2所述的珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法，其特徵在於，步驟(3)中，所述纖維素酶的酶活力≥10000U/g。
5.根據權利要求1或2所述的珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法，其特徵在於，步驟(4)中，所述α-澱粉酶的酶活力≥5000U/g。
6.根據權利要求1或2所述的珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法，其特徵在於，步驟(4)中，調節pH時用IM的食品級鹽酸。
7.根據權利要求1或2所述的珠磨破碎結合酶法從脫脂米糠中提取米糠蛋白的方法，其特徵在於，步驟(5)中，將得到的粗米糠蛋白重新溶於pH值為7.0 — 7.2的水溶液中重懸浮。
【文檔編號】A23J1/12GK104000002SQ201410207289
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】劉博 , 林親錄, 楊濤, 羅非君, 孫術國, 肖華西, 汪龍 申請人:中南林業科技大學