大米是一种非常重要的谷物,世界上50%的人口都将它作为主食。大米蛋白是一种优质的植物蛋白,但大米中蛋白含量仅为8%左右,并不是生产蛋白质的良好原料。我国一半的葡萄糖和味精生产厂家都采用大米进行制糖发酵,发酵后的残渣即米渣多作为动物饲料。米渣中的蛋白质含量在60%以上,远高于大米中的蛋白质含量。因此,从米渣中提取蛋白质对于扩大植物蛋白质资源和提高大米加工副产物的利用率有很重要的意义,从米渣中提取出的蛋白质被称为米渣蛋白。本文主要对米渣蛋白的提取、改性及其应用进行介绍。
米渣是大米经高温液化后剩余的残渣,其所含有的蛋白质已发生一定程度的变性。大米蛋白主要由清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白构成,这4种蛋白在加热条件下会产生一定程度的聚集。与大米蛋白相比,米渣中这4类蛋白组分都有所下降,残渣蛋白含量增加。此外,米渣中的纤维和植酸等物质会阻碍米渣中蛋白质的提取,使用普通的提取方法很难得到米渣蛋白。目前米渣蛋白的提取方法主要有碱溶酸沉法、排杂法、酶法、复合法等。
碱溶酸沉法提取植物蛋白由来已久,因米渣蛋白中碱溶性蛋白含量高,利用碱溶液将蛋白溶解之后,离心取上清液,再根据蛋白质在等电点会发生沉淀的原理将蛋白质沉淀出来,将离心后的沉淀冷冻干燥即可得到米渣蛋白。肖旭华[1]利用0.05 mol/L的NaOH溶液在料液比为1∶10(g∶mL)的条件下提取米渣蛋白,离心后取上清液,用HCl溶液调节pH为4.5使蛋白沉淀,冷冻干燥得到蛋白质含量为87.77%的米渣蛋白。利用碱溶酸沉法提取出的米渣蛋白纯度较高,且操作方便,但因提取过程中用到较高浓度的碱溶液,会导致蛋白质发生变性。HOU等[2]的研究表明,高碱浓度会导致美拉德反应增强,产生棕色物质,降低蛋白质的营养价值,甚至可能产生有毒物质—赖丙氨酸。因此,使用碱溶酸沉法提取米渣蛋白在营养性和安全性方面仍有缺陷。
米渣主要由蛋白质、脂肪和未完全除去的糖类物质组成,排杂法使用一些常见手段去除米渣中的非蛋白成分,进而得到高纯度的米渣蛋白。去除米渣中脂肪的方法主要有有机溶剂法和脂肪酶法,其他非蛋白成分一般用淀粉酶和纤维素酶等去除。因有机溶剂法去除脂肪会用到大量对人体有害的试剂,所以脂肪酶法更受欢迎。董瑞晨等[3]先利用脂肪酶除去米渣中所含脂肪,再利用α-淀粉酶除去米渣中残留的淀粉,以期得到蛋白含量更高的米渣蛋白。SHIH[4]用α-淀粉酶、葡萄糖酶、木质素酶和纤维素酶先后对米渣进行酶解处理,得到蛋白质含量高达91%的米渣蛋白。尽管排杂法得到的米渣蛋白纯度高,但其所用到的酶种类较多,生产成本较昂贵,不适合应用于食品工业。
蛋白酶能将米渣蛋白水解,使其降解成可溶性的多肽并被提取出来。常用到的蛋白酶有酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、复合蛋白酶等。陈升军等[5]使用中性蛋白酶、碱性蛋白酶、复合胰蛋白酶和风味蛋白酶提取米渣蛋白,其中碱性蛋白酶提取率为58.30%,是这4种酶中提取率最高的,但得到的产品味道苦涩,不适合应用于食品生产。与其他提取方法相比,酶法提取条件温和,不会造成溶剂的浪费,对米渣蛋白的营养成分破坏较小,并且提取过程对米渣蛋白进行了一定程度的改性,使其水溶性提高,得到的多肽也更容易被人体消化吸收。但由于酶制剂价格昂贵,酶对作用条件有很高的要求,且与其他方法相比,蛋白提取率较低,目前使用蛋白酶提取米渣蛋白还未在工业生产中普及。
单一的提取方法均有各种缺陷,并不能很好的满足人们的各种需求,因此将2种或2种以上的提取方法结合起来提取米渣蛋白更受欢迎。宋腾等[6]为提高米渣蛋白的纯度,对冻融处理后的米渣进行超声波处理,然后再利用糖化酶去除米渣中的淀粉,冻融处理使蛋白质与其他物质形成的高分子结构疏松,超声波使化学键断裂,从而增加酶与底物的接触。利用该复合提取法得到的米渣蛋白纯度可达90%以上。DU等[7]利用碱溶法得到米渣谷蛋白的粗提液后加入淀粉酶使淀粉水解,然后酸沉得到高纯度的米渣谷蛋白。使用复合法提取在得到高纯度米渣蛋白的同时,溶剂和酶制剂的消耗也较少,生产成本降低,不失为一个好的提取方法。
目前工业上常用的提取米渣蛋白的方法仍然是碱溶酸沉法,排杂法工序较为复杂且成本较高,多在科研领域进行使用,还未投入工业生产中去。使用酶法提取出的米渣蛋白营养价值较其他方法高,但酶法提取率低,而且可能会有苦味肽的产生,因此也未进行大规模的生产。复合提取法得到的米渣蛋白纯度高,并且能减轻单一法提取时出现的问题,是现在米渣蛋白提取的新趋势,目前最常用的复合提取方法是碱法和酶法相结合,作为一种新型处理手段,物理提取法或许是一个新的方向。
在食品的生产、加工、储藏和销售过程中应用到的蛋白质的物理和化学性质被统称为蛋白质的功能性质。蛋白质的功能性质可分为三大类：水化性质、凝胶性质和表面性质,主要包括溶解性、持水/持油性、凝胶性、乳化性、起泡性等。这几种性质是相辅相成的,蛋白质的溶解性是一切功能特性的基础,与其他功能性质有很大的联系。蛋白质所拥有的各种性质使其在食品工业发挥着重大作用,将蛋白质添加到食品中,不仅具有较高的营养价值,还能加工出更具有特色的食品。
米渣蛋白的组分主要是不溶于水的谷蛋白和其他残渣蛋白,因此,米渣蛋白的溶解性较差。蛋白质的溶解性对其他功能性质来说至关重要,如乳化性、起泡性、凝胶性等通常要求蛋白质是处于可溶状态下,且不溶性的蛋白质只能应用于固态食品中,限制了米渣蛋白在食品行业的应用。因此,改善米渣蛋白的功能性质对扩大其在食品行业中的应用具有很重要的意义。蛋白质改性是指通过某种手段使蛋白质的空间构象改变,从而改变其理化性质的过程。目前米渣蛋白的改性方法主要有酶法改性、化学改性、物理改性和复合改性。
在蛋白酶的作用下发生水解使蛋白质结构改变,从而改善其功能性质的方法称为酶法改性。酶法改性和酶法提取米渣蛋白具有一定的相似性,酶法提取的原理就是酶解使蛋白的溶解性增加,使米渣蛋白溶于水中并被提取出来。酶法改性关注点不在于蛋白质的提取率和纯度,而是结构性质和功能性质的改变。酶法改性条件温和、安全性高,能更好地实现蛋白质功能的多样化,但其水解度低、所需时间长、酶利用率低和产物可能具有不良风味等,使酶解改性具有一定的局限性。
近年来酶解改性米渣蛋白的研究较多,一般集中在改性后蛋白质性质的变化和不同酶处理对米渣蛋白结构和性质的影响等方面。黄金梅等[8]用双酶法水解米渣蛋白,发现胰蛋白酶与风味蛋白酶组合处理的米渣蛋白表面疏水性变化更大,且二级结构更加稳定。ZHAO等[9]利用不同的酶水解米渣蛋白,发现碱性蛋白酶和胰蛋白酶水解的蛋白质水解度更高,产物的溶解度和乳化活性均有显著提高。综合各研究结果,蛋白酶处理米渣蛋白后溶解性和蛋白回收率一般成负相关,王素芳[10]利用不同酶处理米渣蛋白,发现当蛋白回收率最大时,蛋白的溶解性最小。另外,黄声芳等[11]利用复合蛋白酶水解蛋白质,回收率为37.52%,溶解性达到90%左右。而陈升军等[5]的研究表明,回收率为57.67%时,蛋白质的溶解性仅为80%左右。通过选择合适的酶和酶解条件对米渣蛋白的酶解过程进行控制,以改善其功能性质还任重道远。
化学改性是指运用化学手段在蛋白质侧链上引入各种外来基团,以改变蛋白质的结构和带电荷量等,使蛋白质的功能性质得到改善的一种方法。化学改性主要包括酰化、脱酰胺和糖基化等,反应过程简单且效果较好,但会涉及到一些化学副反应,营养性和安全性需要更深一步的研究。
2.2.1 酰化改性
蛋白质分子中,氨基或羧基和酰化试剂相互作用,将新功能基团导入蛋白质中的改性方法被称为酰化改性。酰化改性通过改变蛋白质的空间结构来改善其功能性质。常用的酰化试剂有琥珀酸酐和乙酸酐。
有研究表明,酰化改性后蛋白质乳化性的变化较大,并且酰化的程度与蛋白质性质密切相关。任仙娥等[12]的研究结果指出,米渣蛋白暴露巯基的含量与乙酰化程度呈正相关,乙酰化程度增加,总游离巯基含量减少、二硫键增多,表面疏水性则呈先减后增的趋势,最终表现为乳化活性增加。何荣海等[13]利用琥珀酸酐酰化改性提高米渣蛋白的乳化性,结果显示,在反应温度36 ℃、pH 8.5、琥珀酸酐添加量5.39%的条件下反应1 h,产物的乳化性是未酰化的3倍左右。因此利用酰化处理得到高乳化性的米渣蛋白不失为一个好方法。
2.2.2 脱酰胺改性
米渣蛋白不仅在水中的溶解度较小,悬浮性也不好,出现这种情况可能是因为米渣蛋白中的酰胺基团在疏水作用和氢键的共同作用下使蛋白聚集在一起。脱酰胺是将蛋白质侧链的酰胺基团脱去,从而使蛋白质的空间结构和电子分布状态发生改变,使蛋白质具有更好的功能性质。与蛋白质酰化改性相同,脱酰胺的程度也会影响蛋白质的结构和功能性质。蛋白质脱酰胺改性主要包括酶法、非酶法和混合法,非酶法中又包括了物理法和化学法。在米渣蛋白的研究中,使用化学法和酶法进行脱酰胺的研究更为常见。
聂小华等[14]用盐酸对米渣蛋白进行脱酰胺处理,发现处理4 h的米渣蛋白在中性条件下溶解性与对照组相比增加了近8倍,乳化活性提高了近5倍,起泡性在脱酰胺处理2 h后达到最大。HU等[15]利用谷氨酰胺酶实现米渣蛋白的脱酰胺,发现蛋白质的理化、结构和感官性质均发生了改变。其中,α-螺旋结构略有减少,β折叠和β-转角增多,蛋白溶液的总体口感提高了12%左右。说明酰胺基团的存在对米渣蛋白的感官性质造成了一定的影响,脱酰胺处理后的米渣蛋白可能会更受消费者的欢迎。
2.2.3 糖基化改性
蛋白质的糖基化改性是指蛋白质分子和亲水性的糖类物质通过共价键相连形成糖蛋白的一种改性方式,糖基化改性后的糖蛋白既具有糖类物质的亲水性,又具有蛋白质的各种特性。
美拉德反应在米渣蛋白的糖基化改性中应用较多。DU等[7]利用美拉德反应制备米渣蛋白-卡拉胶接枝物,发现二者质量比为2∶1、反应温度60 ℃、反应室相对湿度79%的条件下反应24 h,产品的接枝度达到最大,接枝产物表面疏水性显著降低,水溶性和乳化性都有一定程度的增加。王治平等[16]利用葡萄糖接枝米渣蛋白,发现反应温度79 ℃、pH 10.6、米渣蛋白和葡萄糖质量比为1∶1的条件下反应16 min,产物的表面疏水性降低、表面结构分散、蛋白质二级结构发生变化,乳化性是对照组的1.5倍左右。
物理改性是指采用一定的物理方法,例如加热、机械处理、超声波、脉冲电场等,使蛋白质的高级结构和分子聚集方式发生改变,进而引起蛋白质的性质改变。物理改性费用低、对产品的营养价值保留较高、毒副作用较小且所需时间短。
目前关于米渣蛋白的纯物理改性方法较少。WANG等[17]将米渣蛋白进行冻融处理,研究表明冻融处理使蛋白质二硫键的含量增加,蛋白质的溶解性、乳化性和起泡性有所提升。任仙娥等[18]研究了水力空化对米渣蛋白的作用,发现在0.4 MPa的出口压力下处理60 min,溶解度能提高约2倍,乳化活性在低出口压力下更大,起泡性与压力和时间呈正相关。ZHANG等[19]利用超声波处理米渣蛋白,结果显示超声波处理后无规卷曲和β-折叠含量降低、α-螺旋和β-转角的含量增加,总巯基和游离巯基的含量增加、表面疏水性升高。超声模式在一定程度上也会影响蛋白质的性质,YANG等[20]的研究发现,与传统超声相比,双频、三频等多频超声能更大程度地提高米渣蛋白的表面疏水性和溶解性。至于在其他植物蛋白的改性中经常使用的微波、高压均质等物理方法,在米渣蛋白中并未涉及。将其他的物理改性方法应用于米渣蛋白的改性有可能成为一个新的方向。
复合改性是将以上提到的改性方式结合起来,主要有3种组合形式：物理改性预处理结合化学/酶法改性；蛋白酶有限水解预处理结合化学改性；2种不同的化学改性相组合。对于米渣蛋白的复合改性,目前研究较多的是前2种复合方法,2种不同的化学改性并没有涉及。
2.4.1 超声波预处理辅助酶法改性
在复合改性中,超声波预处理在米渣蛋白的研究中涉及较多,其产生的机械作用会导致蛋白质的结构发生一定的改变,进而暴露更多的酶切位点,因此超声波辅助酶解对米渣蛋白进行改性的研究较为普遍。
超声波预处理能提高蛋白酶的作用效果,也可能与更多的酶切位点暴露有关。林洮等[21]研究发现,超声波处理可以有效地促进胰蛋白酶对米渣蛋白的水解。研究显示,超声功率90 W、频率36 kHz、超声时间10 min时,蛋白质的水解度可提高10%,但对所得产物的其他结构及性质并没有进行深入的研究。张婧倩等[22]以常规酶解米渣蛋白作为对照,考察超声波预处理对酶解改性米渣蛋白的影响。结果表明,随着超声功率和超声时间的增加,米渣蛋白的水解度和蛋白质回收率升高、蛋白质的表面疏水性增大。YANG等[23]研究了超声波辅助α-淀粉酶处理米渣蛋白,发现处理后蛋白质的二硫键发生断裂,米渣蛋白溶解性和乳化性等都有所改善。
2.4.2 糖基化与其他改性结合
将糖基化改性与其他改性方法相结合可提高接枝程度,使改性效果更加显著。MENG等[24]利用微波辅助海藻酸钠对米渣蛋白进行糖基化改性,接枝后的米渣蛋白溶解度最高可增至90.97%,乳化能力也相应提高,免疫调节活性也有所增强。采用此种方法得到的糖基化米渣蛋白或许在医药方面具有很大的前景。还有学者将酶处理与糖基化结合在一起进行复合改性的研究。朱小燕等[25]发现谷氨酰胺转氨酶使米渣蛋白糖基化的接枝度增加,在葡萄糖、核糖、麦芽糊精这3种不同种类的糖中,核糖与米渣蛋白的接枝度最高。谷氨酰胺转氨酶处理还能提高被糖基化反应降低的表面疏水性。黄正花等[26]也得到了同样的结果,并且研究了糖基化后的米渣蛋白的部分功能性质,发现溶解度和乳化活力都有所上升,并且核糖接枝对这些性质的改善更加明显。
2.4.3 其他改性方法的结合
前文提到的两大类复合改性方式在米渣蛋白的研究中最为常见,还有少量研究聚焦了不同类型的复合方法对米渣蛋白的影响。例如ZHANG等[27]发现超声波辅助碱处理可将米渣蛋白的溶解度提高至原来的230倍,并且乳化性和发泡性均有提高。电子束辐照(electron beam irradiation,EBI)技术是一种新兴的非热处理技术,它是将电子加速器产生的电子束射线作用于产品,使水等小分子发生分解,形成活性自由基,作用于产品。ZHANG等[28]将EBI与酶同时作用于米渣蛋白,研究结果显示,EBI能够显著促进蛋白质的水解,改变其二级结构,提高米渣蛋白水解物的抗氧化能力。王素芳[10]使用高压均质辅助酶解处理米渣蛋白,发现蛋白质的表面疏水性和溶解性均有一定程度的改善。陈露等[29]研究发现,在碱性蛋白酶水解100 min后再加入复合蛋白酶水解80 min、加酶比例1∶1的条件下水解脱酰胺米渣蛋白能增加蛋白质的起泡性和泡沫稳定性。
除以上常见改性方法外,有研究发现蛋白与其他化合物复配之后也会导致蛋白性质发生一定程度的变化。例如DAI等[30]将大米谷蛋白与原花青素B2进行复合,发现大米蛋白的二级结构发生改变,表面疏水性下降。另有研究发现大米蛋白和乳清分离蛋白水溶液混合后会产生络合,络合后大米蛋白的溶解度得到较大改善[31]。这些研究在不使用物理或化学方法的情况下就能得到高溶解性的大米蛋白,与以往的研究有很大的不同,也是改善米渣蛋白功能性质的潜在方法。
上述改性研究中,物理改性方法操作简便,所需时间短,但对设备要求较高,有时效果不太明显；化学改性所需试剂较多,安全性需进一步研究,不适于食品生产中的应用；酶法改性安全性高,但可控性较差,且酶解过程中产生不良风味的问题暂时没有得到解决。复合改性综合了上述的一些优点,使得到的米渣蛋白改性产物具有更优异的性能。
米渣蛋白致敏性低且原料丰富,并且在成本上比其他蛋白质更加低廉,将米渣蛋白应用到食品行业里,对扩大蛋白质资源和降低食品成本都是有益的。高纯度的蛋白质自身可作为蛋白质补充剂或可食用膜应用在食品行业中,改性后的蛋白质因乳化性或发泡性得到较大改善可作为食品添加剂使用,酶解改性可得到功能性肽,其具有一定的生理活性,也具有很大的应用潜能。目前对米渣蛋白的应用主要集中在食品添加剂、功能性肽、微胶囊壁材和可食用膜等方面。
3.1.1 蛋白质补充剂
在将生肉加工成肉制品的过程中,经常会用到植物蛋白如大豆蛋白、小麦蛋白等,该类蛋白质的添加可以增强肉类的水黏性,增大肉制品的产量,提高肉制品的蛋白含量,降低肉制品的生产成本。SHOAIB等[32]将大米分离蛋白加入到肉块中,发现大米蛋白能增加肉制品的营养,并且大米蛋白的添加对肉类的各种理化性质无不良影响。米渣蛋白与大米蛋白组成相似,是经高温变性过的大米蛋白,尽管蛋白结构发生一定程度的聚集,但营养成分和氨基酸组成与大米蛋白并无太大区别,将米渣蛋白添加到肉制品中或许是一个新的研究方向。
3.1.2 发泡剂
蛋白质本身具有起泡性和泡沫稳定性,经一定的改性方式处理后,蛋白质的起泡性能会得到很大的提升。高俊等[33]发现,使用碱性蛋白酶水解脱酰胺的米渣蛋白后,得到的酶解液具有良好的起泡性,能生产出功能良好的米渣发泡蛋白粉,可代替鸡蛋清和牛奶,应用于蛋糕、饮料等食品中。
3.1.3 乳化剂
人们希望找出更天然的物质替代常用的表面活性剂,蛋白质的乳化性一直是研究的重点。关于大米蛋白作为乳化剂的应用已有研究,JIA等[34]将大米分离蛋白和阿魏酸混合,发现生成的复合物能够抑制大米分离蛋白稳定的乳状液的氧化。该研究结果表明,在有抗氧化物质存在的情况下,大米蛋白作为乳化剂的效果更好,为将大米蛋白作为乳化剂应用于食品工业提供了理论参考。使用米渣蛋白单独作为乳化剂的研究较少,一般是与其他物质联合使用,CHEN等[35]发现米渣蛋白水解物和黄原胶联合使用对乳状液中脂质的物理稳定性和氧化稳定性更有好处。因此,将米渣蛋白与其他物质复合后再应用于乳状液中或许能得到更好的效果。
通过适当的手段将某些物质包裹在天然或人工合成的大分子物质中,使之形成更稳定的微小粒子的技术被称为微胶囊技术。由于蛋白质具有两亲性,很多研究将其作为包埋油脂的壁材使用。李湘等[36]利用米渣蛋白酶解物包埋调和油,发现微胶囊化效率最高可达83.6%,并且产物非常光滑均匀,溶解性好,具有较好的储藏稳定性。其他蛋白还被应用于包埋色素[37]、活性物质[38]等,而米渣蛋白在此方面的应用还未有人研究。
蛋白质经深度水解后得到的多肽具有一定的生物活性,分子质量较小、消化性好并且没有毒副作用。关于米渣蛋白功能性肽的研究日益增多,主要集中在抗氧化肽、降压肽和抗疲劳肽等方面。
ZHANG等[39]发现碱性蛋白酶和胰蛋白酶水解得到的米渣蛋白水解物对H2O2诱导的HepG-2细胞氧化损伤抑制效果最佳。CHEN等[35]的研究表明米渣蛋白水解物可以作为各种乳化型食品系统的天然抗氧化剂。ZHAO等[40]指出,米渣蛋白水解产物是通过清除自由基和螯合过渡金属来抑制水包油型乳状液中脂肪的氧化,减少合成抗氧化剂使用中存在的潜在危险。此外,YAN等[41]用复合蛋白酶水解米渣蛋白得到4种抗氧化肽,这4种肽具有协同抗氧化作用。因此,将米渣蛋白水解物作为天然抗氧化剂有可能应用于食品、医疗等行业。
除抗氧化作用之外,还有学者研究了米渣蛋白肽的降压和抗疲劳的作用。LEE[42]使用乳酸菌中的戊糖片球菌L11处理米渣,分离得到米渣蛋白肽,发现米渣蛋白肽有明显的降压作用,并且在体内外均无副作用。刘晶等[43]利用超滤法分离米渣蛋白水解产物,得到各种分子质量的米渣蛋白肽,发现相对分子质量低的米渣肽具有抗疲劳的作用。YANG等[20]研究发现,多频超声预处理后再进行酶解能得到更高活性的ACE抑制肽。
将蛋白质涂抹在食物的表面可达到保鲜的效果。PIRES等[44]利用添加了甘油的大米蛋白溶液涂抹鸡蛋,发现涂层过的鸡蛋比未涂层的储存期更长,鸡蛋的品质较稳定。有学者将米渣蛋白与阿魏酸的复合物作为可食用膜进行研究,发现经阿魏酸或壳聚糖复配后的米渣蛋白膜与对照组相比表面结构更均匀平整,抗拉强度提高、水溶性降低,膜的热稳定性也有所提高[45]。
除上述提到的常见的应用外,还有学者将米渣蛋白直接作为发酵底物进行使用。酱油作为一种传统的调味品,一般是由大豆、小麦等经微生物发酵制成的,目前我国的大豆主要为进口转基因大豆,但消费者对转基因食品的褒贬不一。YUAN等[46]利用米渣蛋白生产酱油,发现当含盐量为13%、发酵温度35 ℃、鲁氏酵母添加量0.01%时,得到的酱油品质较好。发酵时间与产品的质量呈正相关,使用米渣蛋白生产的酱油口感与普通酱油类似,且还具有米香味。除可用来发酵酱油外,许尨等[47]用米渣蛋白水解物和牛乳作为原料发酵酸奶,发现在适当的条件下,得到的酸奶色泽均匀、具有米香味。此研究说明使用米渣蛋白水解物部分代替牛乳生产酸奶是可行的。
米渣蛋白氨基酸含量较为均衡,具有低过敏性、资源丰富的特点,有很好的发展前景,非常适用于婴幼儿等特殊人群的食品加工。米渣中蛋白质含量比大米中的高,成本较低,且2种蛋白的营养价值并没有很大不同。若能将提取出的米渣蛋白应用于食品行业,不仅可以扩大植物蛋白质资源,还能降低生产成本。本文主要介绍了米渣蛋白的提取、改性及其应用。提取方法主要包括碱溶酸沉法、排杂法、酶法和复合提取法,目前生产中常用的仍是碱溶酸沉法,但因该方法具有明显的缺点,复合提取法在米渣蛋白的提取中已占据重要地位。米渣蛋白的改性方法主要包括酶法、化学法、物理法和复合法,上文已提到这几种改性方法各有优劣。与提取方法相同的是,最常用的改性方法也是复合改性,它综合了其他改性方法的优点,改性出的蛋白性能优良,具有很好的应用前景。单一的提取或改性方法已无法满足社会的需求,寻找更好的方法得到纯度更高和功能性质更好的米渣蛋白是目前的趋势。
因米渣蛋白的营养价值高,将其应用于食品行业能使其发挥出更大的价值。开发米渣蛋白的新应用对提高大米加工副产物的经济附加值和扩大植物蛋白资源的开发利用很有帮助。本文主要介绍了米渣蛋白作为食品添加剂、微胶囊壁材、功能性肽和可食用膜的应用。与其他植物蛋白相比,关于米渣蛋白的应用研究仍较为缺乏。目前关于植物蛋白的研究主要集中在乳化性和与其他生物大分子的复合上,将米渣蛋白与其他大分子物质复合,形成功能更优异的复合分子,再应用于食品中,不失为一种新的途径。
[1] 肖旭华. 米渣及米渣蛋白对鲢鱼糜凝胶特性和冻融稳定性的影响[D].武汉:华中农业大学,2014.
XIAO X H.Effects of rice dreg and protein isolate from rice dreg on the gel properties and freeze-thaw stability of silver carp surimi[D].Wuhan:Huazhong Agricultural University,2014.
[2] HOU F R,DING W H,QU W J,et al.Alkali solution extraction of rice residue protein isolates:Influence of alkali concentration on protein functional,structural properties and lysinoalanine formation[J].Food Chemistry,2017,218:207-215.
[3] 董瑞晨, 王深旗,熊华,等.米渣蛋白肽的新型酶解工艺及产品结构表征[J].食品工业科技,2013,34(4):137-139;143.
DONG R C,WANG S Q,XIONG H,et al.Characterization of rice residue protein peptide made by a new enzymolysis process[J].Science and Technology of Food Industry,2013,34(4):137-139;143.
[4] SHIH,F F,DAIGLE K W.Preparation and characterization of rice protein isolates[J].Journal of the American Oil Chemists’ Society,2000,77(8):885-889.
[5] 陈升军, 熊华,李庭,等.米渣蛋白酶解及酶解物功能性质研究[J].食品与发酵工业,2008,34(5):114-118.
CHEN S J,XIONG H,LI T,et al.Enzymatic hydrolysis and functional properties of rice residue proteinum[J].Food and Fermentation Industries,2008,34(5):114-118.
[6] 宋腾, 张燕萍.米渣蛋白质脱糖去杂工艺研究[J].食品与生物技术学报,2017,36(10):1 106-1 110.
SONG T,ZHANG Y P.The purity of rice protein isolates subjected[J].Journal of Food Science and Biotechnology,2017,36(10):1 106-1 110.
[7] DU Y X,SHI S H,JIANG Y,et al.Physicochemical properties and emulsion stabilization of rice dreg glutelin conjugated with κ-carrageenan through Maillard reaction[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2013,93(1):125-133.
[8] 黄金梅, 胡居吾,高红,等.米渣肽双酶两步水解法制备过程中物化特性与结构变化[J].食品与发酵工业,2019,45(16):32-39.
HUANG J M,HU J W,GAO H,et al.Physicochemical properties and peptide pattern changes in rice dreg peptides prepared by double enzyme hydrolysis[J].Food and Fermentation Industries,2019,45(16):32-39.
[9] ZHAO Q,XIONG H,SELOMULYA C et al.Enzymatic hydrolysis of rice dreg protein:Effects of enzyme type on the functional properties and antioxidant activities of recovered proteins[J].Food Chemistry,2012,134(3):1 360-1 367.
[10] 王素芳.米渣蛋白复合酶法改性工艺研究[D].南昌:南昌大学,2015.
WANG S F.Study on enzymatic modification technology of rice dreg protein by protease complex[D].Nanchang:Nanchang University,2015.
[11] 黄声芳,杜研学,熊华,等.复合酶解米渣制备蛋白肽的理化与功能性质研究[J].食品工业科技,2012,33(7):75-79.
HUANG S F,DU Y X,XIONG H,et al.Physicochemical and functional properties of the peptide prepared by compound enzymatic hydrolysis of rice residue[J].Science and Technology of Food Industry,2012,33(7):75-79.
[12] 任仙娥,杨锋,黄永春,等.乙酰化改性对米渣蛋白功能性质的影响[J].食品工业科技,2015,36(20):116-119.
REN X E,YANG F,HUANG Y C,et al.Effect of acetylated modification on the functional properties of rice residue proteins[J].Science and Technology of Food Industry,2015,36(20):116-119,123.
[13] 何荣海,丁文慧,王治平,等.琥珀酰化改性对米渣分离蛋白乳化性的影响[J].食品工业,2015,36(7):139-142.
HE R H,DING W H,WANG Z P,et al.Influence of succinylation on emulsification property of rice residue protein isolate[J].The Food Industry,2015,36(7):139-142.
[14] 聂小华,龚燕丹,许丹,等.酸法脱酰胺处理对大米蛋白功能特性的影响[J].食品与发酵工业,2015,41(5):85-88.
NIE X H,GONG Y D,XU D,et al.Influence of acid-induced deamination on the functional properties of rice protein[J].Food and Fermentation Industries,2015,41(5):85-88.
[15] HU Y,SUN-WATERHOUSE D,LIU P,et al.Modification of rice protein with glutaminase for improved structural and sensory properties[J].International Journal of Food Science & Technology,2019,54(7):2 458-2 467.
[16] 王治平, 何荣海,丁文慧,等.葡萄糖接枝改性对米渣分离蛋白乳化性及结构的影响[J].中国粮油学报,2017,32(2):43-48.
WANG Z P,HE R H,DING W H,et al.Effects of glycosylation on emulsification property and structure of rice residue protein isolate[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association,2017,32(2):43-48.
[17] WANG T,WANG L,WANG R et al.Effects of freeze-milling on the physicochemical properties of rice protein isolates[J].LWT-Food Science and Technology,2016,65:832-839.
[18] 任仙娥, 杨锋,黄永春,等.基于涡流的水力空化对米渣蛋白功能性质的影响[J].食品工业科技,2014,35(14):88-90;94.
REN X E,YANG F,HUANG Y C,et al.Influence of hydrodynamic cavitation with turbine on functional properties of rice residue proteins[J].Science and Technology of Food Industry,2014,35(14):88-90;94.
[19] ZHANG Z L,WANG Y,JIANG H et al.Effect of dual-frequency ultrasound on the formation of lysinoalanine and structural characterization of rice dreg protein isolates[J].Ultrasonics Sonochemistry,2020,67:105 124.
[20] YANG X,WANG L L,ZHANG F Y,et al.Effects of multi-mode S-type ultrasound pretreatment on the preparation of ACE inhibitory peptide from rice protein[J].Food Chemistry,2020,331:127 216.
[21] 林洮,江漓,赵小虎,等.超声促进胰蛋白酶酶解米渣蛋白的研究[J].食品研究与开发,2012,33(3):6-9.
LIN T,JIANG L,ZHAO X H,et al.Ultrasonic improves enzymatic hydrolysis reaction of rice dreg protein by trypsase[J].Food Research and Development,2012,33(3):6-9.
[22] 张婧倩,龙肇,梁安源,等.超声预处理对米渣蛋白酶解特性的影响[J].现代食品科技,2019,35(11):138-143,222.
ZHANG J Q,LONG Z,LIANG A Y,et al.Effect of ultrasonic pretreatment on the enzymatic hydrolysis characteristics of rice residue protein[J].Modern Food Science and Technology,2019,35(11):138-143;222.
[23] YANG X,LI Y L,LI S Y,et al.Effects of ultrasound-assisted α-amylase degradation treatment with multiple modes on the extraction of rice protein[J].Ultrasonics Sonochemistry,2018,40:890-899.
[24] MENG X Y,LI T T,SONG T,et al.Solubility,structural properties,and immunomodulatory activities of rice dreg protein modified with sodium alginate under microwave heating[J].Food Science & Nutrition,2019,7(8):2 556-2 564.
[25] 朱小燕,毛锦远,赵强,等.谷氨酰胺转氨酶对米渣蛋白糖基化反应产物结构和流变性的影响[J].现代食品科技,2016,32(3):98-105.
ZHU X Y,MAO J Y,ZHAO Q,et al.Effects of transglutaminase on the structure and rheological properties of products from the glycosylation of rice dreg protein[J].Modern Food Science and Technology,2016,32(3):98-105.
[26] 黄正花,朱小燕,李亮,等.糖对谷氨酰胺转氨酶交联米渣蛋白美拉德反应产物结构与功能的影响[J].食品科学,2017,38(17):53-59.
HUANG Z H,ZHU X Y,LI L,et al.Structural and functional properties of Maillard reaction products from transglutaminase crosslinked rice dreg protein:Effects of sugars with different molecular weights[J].Food Science,2017,38(17):53-59.
[27] ZHANG L T,PAN Z,SHEN K Q,et al.Influence of ultrasound-assisted alkali treatment on the structural properties and functionalities of rice protein[J].Journal of Cereal Science,2018,79:204-209.
[28] ZHANG X X,WANG L,CHEN Z X,et al.Effect of high energy electron beam on proteolysis and antioxidant activity of rice proteins[J].Food & Function,2020,11(1):871-882.
[29] 陈露, 陈季旺,高俊,等.脱酰胺增溶米渣蛋白的复合酶水解工艺条件优化[J].粮食加工,2014,39(6):20-24.
CHEN L,CHEN J W,GAO J,et al.Optimization of composite enzymactic hydrolysis conditions of rice dregs deamidation protein[J].Grain Processing,2014,39(6):20-24.
[30] DAI T T,CHEN J,MCCLEMENTS D J,et al.Protein-polyphenol interactions enhance the antioxidant capacity of phenolics:analysis of rice glutelin-procyanidin dimer interactions[J].Food & Function,2019,10(2):765-774.
[31] WANG R,XU P C,CHEN Z X,et al.Complexation of rice proteins and whey protein isolates by structural interactions to prepare soluble protein composites[J].Lwt-Food Science and Technology,2019,101:207-213.
[32] SHOAIB A,SAHAR A,SAMEEN A,et al.Use of pea and rice protein isolates as source of meat extenders in the development of chicken nuggets[J].Journal of Food Processing and Preservation,2018,42(9):e137 63.
[33] 高俊, 艾丹,黎刚,等.米渣发泡蛋白粉的酶法制备工艺[J].食品安全质量检测学报,2017,8(9):3 365-3 370.
GAO J,AI D,LI G,et al.Process for enzymatic hydrolysis of rice foamed protein powder[J].Journal of Food Safety & Quality,2017,8(9):3365-3370.
[34] JIA X,ZHAO M M,XIA N,et al.Interaction between plant phenolics and rice protein improved oxidative stabilities of emulsion[J].Journal of Cereal Science,2019,89(5):102 818.
[35] CHEN X X,LI W,ZHAO Q,et al.Physical and oxidative stabilities of O/W emulsions formed with rice dreg protein hydrolysate:Effect of xanthan gum rheology[J].Food and Bioprocess Technology,2016,9(8):1 380-1 390.
[36] 李湘, 熊华,李薇,等.米渣蛋白酶解物作壁材制备微胶囊化调和油的研究[J].中国油脂,2010,35(5):4-9.
LI X,XIONG H,LI W,et al.Microencapsulation of blend oil with rice dregs protein hydrolysate used as a wall material[J].China Oils and Fats,2010,35(5):4-9.
[37] OANCEA A M,HASAN M,VASILE A M,et al.Functional evaluation of microencapsulated anthocyanins from sour cherries skins extract in whey proteins isolate[J].LWT,2018,95:129-134.
[38] 孙亚利, 周文美,黄永光,等.以聚合乳清蛋白为壁材的苦荞黄酮微胶囊化及其品质分析[J].食品科学,2020,41(12):259-266.
SUN Y L,ZHOU W M,HUANG Y G,et al.Microencapsulation and quality analysis of tartary buckwheat flavonoids with poly whey protein as wall material[J].Food Science,2020,41(12):259-266.
[39] ZHANG X X,WANG L,WANG R,et al.Protective effects of rice dreg protein hydrolysates against hydrogen peroxide-induced oxidative stress in HepG-2 cells[J].Food & Function,2016,7(3):1 429-1 437.
[40] ZHAO Q,SELOMULYA C,WANG S et al.Enhancing the oxidative stability of food emulsions with rice dreg protein hydrolysate[J].Food Research International,2012,48(2):876-884.
[41] YAN Q J,HUANG L H,SUN Q,et al.Isolation,identification and synthesis of four novel antioxidant peptides from rice residue protein hydrolyzed by multiple proteases[J].Food Chemistry,2015,179:290-295.
[42] LEE M.Facilitatingproduction of rice dreg peptides via lactic acid bacterial fermentation on anti-hypertension efficacy[J].Biomedical Journal of Scientific & Technical Research,2019,18(2):13 401-13 407.
[43] 刘晶, 温志英,韩清波.米渣肽抗疲劳作用及抗疲劳肽的分离鉴定[J].中国粮油学报,2013,28(1):1-5.
LIU J,WEN Z Y,HAN Q B.Anti fatigue effect of rice residue peptide and isolation and identification of anti fatigue peptide[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association,2013,28(1):1-5.
[44] PIRES P G S,MACHADO G S,FRANCESCHI C H,et al.Rice protein coating in extending the shelf-life of conventional eggs[J].Poultry Science,2019,98(4):1 918-1 924.
[45] 沈凯青, 李倩如,曾绍校,等.阿魏酸-米渣蛋白复合膜的结构及性能[J].食品工业科技,2019,40(18):201-206.
SHEN K Q,LI Q R,ZENG S X,et al.Structural and functional properties of ferulic acid rice dregs protein composite film[J].Science and Technology of Food Industry,2019,40(18):201-206.
[46] YUAN J,ZHONG W,JIN Y et al.Fermentation technology and quality of sauce prepared from rice dreg protein[J].Journal of the Institute of Brewing,2015,121(3):449-454.
[47] 许尨, 袁江兰,靳艳,等.米渣蛋白肽酸乳的研制[J].食品科技,2013,38(3):103-105.
XU M,YUAN J L,JIN Y,et al.Preparation of rice protein peptide yoghurt with rice residue[J].Food Science and Technology,2013,38(3):103-105.