3 методы экстракции рисового белка

Рис является одной из самых важных продовольственных культур на планете. Китай является «королевством риса» среди более чем 100 стран-производителей риса в мире, с ежегодным производством риса составляет около 34% мирового производства#39; общее годовое производство риса, занимающее первое место в мире. Однако в китае рис используется главным образом в качестве продовольственной культуры, а уровень использования глубокой переработки очень низок. Ежегодно Китай производит более 30 миллионов тонн вторичных побочных продуктов риса, которые концентрируют 64% питательных веществ в рисе. Однако эти вещества не используются эффективно. В соединенных штатах, японии и других странах с хорошо развитой промышленностью по переработке риса добавленная стоимость ресурсов риса в обрабатывающей промышленности достигла примерно 1:4-1:5; Среди них рисовый белок стал важным направлением для рисоперерабатывающей промышленности. Разработка и рациональное использование рисового белка основывается на глубокой переработке и комплексном использовании продуктов переработки риса и побочных продуктов [1].

1. Питательная ценность рисового белка

Качество рисового белка признано лучшим среди зерновых белков. Она богата необходимыми аминокислотами, при этом лизин, первая ограничивающая аминокислота, имеет более высокое содержание, чем другие зерновые. Структура аминокислотного состава близка к рекомендованной схеме вто/фао и легко усваивается и поглощается человеческим телом. По сравнению с другими зерновыми белками, рисовой белок имеет более высокую биологическую ценность (BV) и коэффициент использования белка (PER). Биологическая ценность может достигать 77, а коэффициент использования белка составляет от 1,36% до 2,56%, занимая первое место среди всех видов зерна. Наиболее важной характеристикой рисового белка является его гипоаллергенность, что делает его очень подходящим в качестве белка добавки для младенцев или особых групп населения. Таким образом, он является фаворитом на мировом рынке белков, обеспечивая до 30 000 юаней за тонну [2].

2 экстракция рисового белка

Главная цель конференцииПроизводство рисового белкаДля получения высокочистого рисового белка. В настоящее время основными методами получения рисового белка внутри страны и за рубежом являются: щелочная экстракция, ферзиматическая экстракция и композитная экстракция.

2.1 извлечение щелочи

Рисовой белок содержит 80% белка, растворимого в щелочных растворах. Метод щелочи основан на принципе, что щелочный белок может растворяться в щелочном растворе. Щелочный раствор ослабляет плотную структуру рисового крахмаха в рисе, который связан с рисовым белком. В то же время щелочный раствор оказывает разрушительное воздействие на вторичные связи молекул белка, особенно водородных связей, и может привести к диссоциализации некоторых полярных групп группы диссоцируются, придавая протеиновой молекуле одинаковый заряд, тем самым растворяя протеиновую молекулу и способствуя разделению крахмаха и белка, а непримесности удаляются путем центрифугации; Рн супернатана затем регулируется до изоэлектрической точки рисового белка, что позволяет большей части белка осаждать.

HABA Pepe Francois et al. использовали рис indica в качестве сырья для отделения рисового белка и крахмаха щелочным методом и получили оптимальные технологические условия для отделения рисового белка и крахмаха путем ортогональных экспериментов: концентрация гидроксидного раствора натрия составила 0,075 моль/л; Извлечение 6 ч. Соотношение жидкости и материала 1:7г/мл; Температура 40 ° с; Результирующая чистота белка была выше 80%, извлечение белка — 86,23%, восстановление крахмала — 92,12% [4]. Ван вей и др. использовали метод поверхностной реакции для оптимизации процесса извлечения щелочного белка риса. Экспериментальные результаты показали, что массовая доля NaOH составила 0,35%, время извлечения 2-3 ч, а соотношение воды к материалу 7-8. Уровень извлечения рисового белка был идеальным, а его чистота превышала 85% [4]. Технологический поток щелочного метода для получения рисового белка является следующим: рисовой муки → alkali выщелачивания → centrifu→ → pH регулировка supernatant → centrifu→ → промывка и осадков freeze- сушки rice белка.

Основным фактором, влияющим на метод щелочи, является концентрация щелочного раствора. Когда концентрация низкая, скорость извлечения рисового белка низкая, но когда концентрация щелочного раствора слишком высока, крахмал легко гелатизируется, а цвет рисового белка будет подвержен воздействию и станет желтым. Сунь цинджи и др. выбрали различные концентрации NaOH для воздействия на рис. Экспериментальные результаты показали, что, когда концентрация NaOH составляла 0,02 моль/л, коэффициент извлечения рисового белка составлял лишь 22,37%; Когда концентрация достигает 0,06 моль/л, коэффициент извлечения может достигать 78,15%; А когда концентрация составляла 0,09 моль/л, уровень извлечения рисового белка мог достигать 90,10% [5]. Эвелинмэй и др. используют 0,1 моль/л NaOH при комнатной температуре с соотношением жидкости к жидкости 1:10 в течение 1,5 часов, а коэффициент извлечения белка может достигать 98% [6].

Щелочный метод извлечения рисового белка прост, имеет высокую степень экстракции, и в результате продукт имеет лучший цвет и текстуру. Он также широко используется в промышленном производстве из-за его низкой стоимости. Однако щелочный метод также имеет много недостатков: соотношение жидкостей и твердых веществ в реакции является большим, что требует потребления большого количества щелочи и воды; Большое количество кислоты потребляется во время изоэлектрических осадков; Затруднено опреснение и очистка; Под действием высоких концентраций щелочи белок легко денатурируется, что также изменяет свойства крахмала; Кроме того, некоторые аминокислоты подвергаются конденсационным реакциям для производства токсичных веществ, что создает скрытую угрозу безопасности пищевых продуктов.

2.2 экстракция фермента

Ферзиматическое извлечение рисового белка связано главным образом с обработкой риса протеазами или непротеазами, с тем чтобы отделить рисовый белок от других компонентов и повысить его растворимость, с тем чтобы рисовый белок можно было легче извлекать. Ферменты могут быть классифицированы как протеазы или непротеазы в соответствии с их функцией.

Метод протеазы предполагает использование протеазов для разложения и изменения рисового белка, с тем чтобы его можно было извлекать в виде растворимых пептидов. В настоящее время протеазы, обычно используемые для получения рисового белка, включают кислотный протеаз, нейтральный протеаз, щелочный протеаз и композитный протеаз. Многие публикации сообщают, что щелочный протеаз является оптимальным ферментом для получения рисового белка. Сон на и др. использовали четыре различных протеазы для извлечения и гидролиза риса, а также изучали изменение степени гидролиза рисового белка с гидролизом времени. Результаты показали, что коэффициент извлечения щелочного протеазы гидролизированного рисового белка выше, чем у трех других протеазов. При pH 9,5, температуре 60°C, количестве фермента (E/S) 1,5%, соотношении материала к жидкости 1:6, времени гидролиза 4h, скорость извлечения рисового белка может достигать 76,42% [7].

Однако в связи с тем, что ферменты, используемые в различных исследованиях, поступают от различных производителей, ферментная активность варьируется, а используемые сырьевые материалы и экстракционные процессы не являются одинаковыми, существуют определенные различия в выводах исследований. Дэн цзин и другие обнаружили в своих исследованиях по ферзиматической экстракции сырого рисовой белка, что эффективность экстракции сложной протеазы значительно выше, чем щелочной протеазы и кислотной протеазы [8]. Другие также получили хорошие результаты, используя нейтральный протеаз для обработки рисовых материалов для получения рисового белка, и считают, что нейтральный протеаз экстракт превосходят щелочный протеаз экстракт с точки зрения цвета, вкуса и чистоты белка.

Еще одна идея для экстракции фермента заключается в удалении примесей и сохранении основного ингредиента. Соответствующие ферменты используются для удаления небелковых компонентов из риса, а белок отделяется от других компонентов путем отделения и очистки. Амилаза чаще используется для восстановления белка при экстракции крахмала. Содержание рисового белка в осадке, получаемое с помощью этого метода, составляет около 40%. Поскольку этот метод в основном используется в промышленности для производства крахмального сахара, сжижение не является очень тщательным, чтобы избежать производства слишком много сокращения сахарного эквивалента в супернатанте и снижения урожайности солода. Это приводит к образованию высокобелковой рисовой муки с некоторыми негидролизированными крахмалом и сахарами, в результате чего ее содержание белка значительно ниже, чем содержание рисового белкового концентрата, что ограничивает применение этого метода в промышленном производстве рисового белка.

Кроме того, поскольку рисовые остатки и отрубцы смешиваются с целлюлозой, гемицеллюлозой, ксиланом и другими некрахмальными полисахаридами, некрахмальные ферменты также широко используются для извлечения белка. Морита использовала большую рисовую муку в качестве сырья и реагировала на нее высокотемпературным сжиженным амилазом 97 °C в течение 2 часов, а затем фильтровала для удаления сахара, чтобы получить рис изолированный белок с содержанием белка более 90% [9]. Со фенгди и другие использовали высокотемпературные и среднетемпературные амилазы для очистки выпадения рисового белка, получая содержание рисового белка соответственно в 78% и 79% [10].

Энзиматическая экстракция имеет мягкие условия реакции, в основном не повреждает питательные вещества, и гидролизирует белковые полипептидные цепи в короткие пептидные цепи, что улучшает пищеваримость белка. В то же время реакция имеет небольшое соотношение жидкости к тверду, что не только экономит потребление щелочи и воды, но и увеличивает содержание твердых веществ в экстракте, тем самым снижая потребление энергии для удаления влаги из экстракта, создавая определенные условия для промышленного производства. Однако высокая цена ферментов делает производственные издержки слишком высокими, препятствуя промышленному производству.

Щелочная экстракция коренным образом отличается от ферментативной экстракции. Щелочная экстракция в основном извлекает щелочнорастворимый белок, который составляет более 80% общего содержания белка в рисе и является крупной молекулой белка; С другой стороны, энзиматическая экстракция обеспечивает более растворимый в воде белок, спирторастворимый белок, плохо растворимый белок, а также растворимые в воде небольшие молекулы активных пептидов и свободных аминокислот. Поэтому белки, извлекаемые этими двумя методами, весьма различны по своему характеру.

Guo Rongrong et al. сравнивают функциональные свойства рисовых белков, извлекаемых методом щелочи и методом ферзиматики. Рисовый белок, получаемый с помощью щелочного метода, обладает лучшими свойствами с точки зрения удержания воды, поглощения масла и вспенивания, чем рисовый белок, получаемый с помощью ферзиматического метода, однако его растворимость, стабильность эмульсии и стабильность пеноматериалов значительно ниже, чем рисовый белок, получаемый с помощью ферзиматического метода; И эмульсирующая способность этих двух белков весьма схожа [11]. Во-вторых, цвет и вкус белка, добываемого щелочным методом, ниже, чем у ферментативного метода. Таким образом, свойства белка, получаемого ферзиматическим гидролизом, превосходят свойства белка, получаемого щелочным гидролизом.

2.3 метод извлечения композитных материалов

Поскольку как ферментативный, так и щелочный методы имеют свои собственные проблемы, в настоящее время исследования переходят на комбинированный метод добычи в надежде повысить качество продукции и урожайность при одновременном снижении производственных издержек. Ван ялин и др. Во-первых, щелочная растворимость была использована для частичной экстракции белка, а затем щелочная протеаза была использована для небольшой гидролиза остатков с целью повышения растворимости белка и проведения вторичной экстракции белка, в результате чего коэффициент экстракции белка составил 78,8% [12]. Некоторые люди также дополняют традиционный метод с физическим методом извлечения белка. СИ хайян и другие использовали метод фермента с помощью сверхвысокого давления для получения рисового белка. Коэффициент экстракции составлял 70%, когда щелочный протеаз использовался отдельно, но после того, как он был дополнен давлением 400 мпа, коэффициент экстракции белка увеличился до 78,72% [13].

3 состояние развития продуктов рисового белка в стране и за рубежом

Долгое время люди не уделяли много внимания рисовому белку. Однако с учетом признания питательной ценности и гипоаллергенности рисового белка и внимания, уделяемого ему международным сообществом, рисовый белок выделяется среди зерновых белков и становится горячей точкой в этой отрасли. В настоящее время основными формами рисовых белков являются: пищевые добавки, порошки с высоким содержанием белка, пищевые покрытия, биоактивные пептиды со специальными функциями и т.д. Рисовый белок обладает такими функциональными свойствами, как растворимость, эмульсификация, пена, удержание воды и масла. Хотя гидролиз имеет низкую растворимость, он может высвободить определенные аминокарбоксильные группы, повысить полярность молекулы белка и не только повысить ее растворимость, но и выявить ее пенообразующие и эмульгирующие свойства, облегчая ее разработку и использование. Рисовый белок, добавляемый в пищу, не только улучшает производительность пищевой промышленности, но и значительно повышает питательную ценность пищи [14].

В последние годы исследования продуктов рисового белка в соединенных штатах были сосредоточены на разработке различных питательных продуктов и продуктов быстрого питания, содержащих рисовый белок, таких как разработка американской лабораторией эбботт в июне 2003 года питательной таблетки для кормления младенцев молоком, содержащей 10- 20% по весу смеси белков, включая рисовый белок, и соевого белка; Природа и общество#39; в апреле 2002 года компания < < соуни инк. > > провела исследование по вопросу о готовом для питья питательном напитке, который содержит 10-30 градиентов/л рисового белка и может обеспечить дополнительное питание для пациентов, младенцев и детей младшего возраста. В японии исследования начали фокусироваться на извлечение терапевтических продуктов с адъювантными терапевтическими эффектами из рисового белка. В ноябре 2001 года док UR ITSU GYO SEI HOJIN SANGYO GIJUJTSU SO и OKINAWA SHOKURYO KK в сотрудничестве с другими блоками провели исследование нового пептида-содержащего ангиотензиноконвертирующего ферментного ингибитора и его солей, которые гидролизируются из рисового белка и могут использоваться для лечения гипертонии.

В последние годы в китае также начались исследования процессов производства порошка рисового белка, модифицированных рисовых белков, пептидов с высокой добавленной стоимостью, резистентных белков и пищевых покрытий. Шань чэнцзюнь и другие изучали технологические условия для съедобных рисовых белковых мембран и определяли прочность на растяжение, удлинение и водопроницаемость мембран. Результаты показали, что когда массовая доля рисовой белки составляла 5%, массовая доля глицерола добавлялась 3%, дополнительное количество глютамин транзаминазы составляет 0,2% по массе, время реакции фермента составляет 90 мин, pH мембранного раствора корректируется до 11,5, а лечение проводится при 80 гравнах в течение 40 мин для получения мембраны с лучшими свойствами [15].

Перспективы на будущее

Китай является одной из основных стран-производителей риса с богатыми ресурсами риса. Рисовые отрубцы и рисовые отрубки, образующиеся в результате производства крахмального сахара из ранних сортов риса марки < < индика > > и сломанного риса, могут также использоваться в качестве сырья для получения продуктов рисового белка с хорошей производительностью за счет экстракции. После сравнения нескольких методов экстракции, метод щелочного фермента по-прежнему является наиболее практичным методом в промышленности в настоящее время, который прост в эксплуатации и относительно экономичен. По мере проведения дальнейших исследований комплексный метод также постепенно получает широкое распространение. Поскольку растворимость рисового белка является относительно низкой по сравнению с другими белками, это также влияет на другие свойства, ограничивая широкое применение рисового белка. Кроме того, рисовый белок также имеет определенный специфический запах, поэтому поиск научного и разумного метода модификации для изменения рисового белка будет одним из основных направлений будущей работы.

Развитие и использование ресурсов рисового белка может компенсировать недостатки животного белка и предотвратить возникновение ряда богатых заболеваний, вызванных чрезмерным потреблением животного жира и холестерина. Что еще более важно, дальнейшие исследования и использование высококачественных ресурсов рисового белка способствуют комплексному использованию глубокой переработки риса, увеличению добавленной стоимости и развитию China'. Пищевая промышленность при поддержке науки и техники.

Ссылки на статьи

[1] ван юхай. Текущая ситуация и тенденции в области переработки риса. Обзор промышленности, 2008, 6: 18 — 22.

[2] яо хуйюань. Достижения в области технологии глубокой переработки риса и его побочных продуктов с высокой добавленной стоимостью в китае в период осуществления десятого пятилетнего плана. Китайский рис, 2008, 4: 11 — 13.

[3] HABA Pepe Francois, Ding Xiaolin, Zhang Lianfu. Оптимизация щелочного метода разделения рисового белка и крахмаля и исследования функциональных свойств продуктов. Исследования и разработки в области продовольствия, 2005, 26(5): 12-16.

[4] ван вэй, чжан юй-тян, цзэн фан-цзюнь. Оптимизация процесса извлечения щелочного белка риса с использованием метода поверхностной реакции. Зернокомбикормовая промышленность, 2007, 9: 20 — 22.

[5] сунь цинь-цзе, тянь чжен-вэнь. Изучение условий извлечения и концентрации рисового белка методом щелочи. Наука и техника пищевой промышленности, 2003, 24 (9): 38-40.

[6] эвелинме, с.т., бемардита, в.е Хулиано, би - 0. Исследования по экстодействию и составу эндопермского глюльтена и проламина. Химия зерновых,1971,48:168-181.

[7] сон на, лю сюэвен, цзэн ли. Исследование по вопросу о ферментативной экстракции рисового белка. Исследования и разработки в области продовольствия, 2008, 29(8): 61 — 64.

[8] Дэн цзин, у хуачан. Исследование по экстракции сырого рисованного белка на основе ферзиматического метода. Журнал переработки сельскохозяйственной продукции, 2008, 7:190-192.

[9] морита т., кирияма с. метод массового производства для выделения рисового белка и оценки питания. Наука о еде, 1993, 58(6):1393-1396.

[10] Ji Fengdi, Lu Fei, Wang Fujie и др. Исследование метода очистки рисового белка. Китай пивоварение, 2008, 14: 109 — 111.

[11] го ронгрён, Пан Сити, ван кэсин. Сравнительное исследование процессов экстракции и функциональных характеристик рисового белка методом щелочи и фермента. Наука о еде, 2005, 3: 173 — 177.

[12] ван ялин, тао синву, чжун фансюй и др. Исследование процесса извлечения белка из отрубника риса двухэтапным методом щелочи и фермента. Китайская нефть и жир, 2002, 27(3): 53-54.

[13] СИ хайян, у сяоцин, чжан хуэй и др. Исследование по экстракции рисового белка с помощью ферзиматического метода при сверхвысоком давлении. Зернокомбикормовая промышленность, 2007, 10: 26 — 28.

[14] ван чжанцунь, кан яньлин. Обзор развития зерновых белков в стране и за рубежом. Обзор пищевых добавок в китае, 2006, 5: 110-113.

[15] шань чэнцзюнь, чэнь чженцин. Съедобная пленка рисового белка. Journal of Food and Biotechnology, 2005, 24(2): 85-88.