大米蛋白主要由清蛋白、球蛋白、醇溶性蛋白和谷蛋白等四種蛋白組成，大米渣中主要是胚乳蛋白，由白蛋白(4%～9%)、鹽溶性球蛋白(10%～11%)、醇溶性谷蛋白(3%)和堿溶性谷蛋白(66%～78%)組成。大米蛋白的品質(zhì)優(yōu)于小麥蛋白和玉米蛋白，且過敏性低，同時大米蛋白的氨基酸組成模式優(yōu)于酪蛋白和大豆分離蛋白，能夠滿足2～5歲兒童的氨基酸需求，這使其非常適合開發(fā)嬰幼兒食品。
簡介
在谷物蛋白中，大米蛋白的生物價(B．V．)和蛋白價(P．V．)均比其它蛋白質(zhì)高。大米蛋白的氨基酸組成平衡合理，且氨基酸含量高，是其它植物蛋白所無法比擬的。大米蛋白被公認為優(yōu)質(zhì)的食品蛋白，符合WHO/FAO推薦的理想模式。大米蛋白的生物價很高，其營養(yǎng)價值高，可與雞蛋、牛乳、牛肉相媲美。另外，大米蛋白是低抗原形蛋白，不會產(chǎn)生過敏反應，對生產(chǎn)嬰幼兒食品是十分有利的。大米蛋白不僅具有獨特的營養(yǎng)功能，還有其它一些保健功能。近來的研究表明，大米蛋白能夠降低血清膽固醇的含量。
大米、米糟、米糠等原料都可用來制備大米蛋白，圍繞大米蛋白開發(fā)和利用，研究者提出各種不同制備方法，主要有：溶劑提取、酶法提取、堿法提取、酸法提取、物理提取和復合提取法。
至2007年國內(nèi)提供的純凈大米蛋白一般為飼料級（一般65%含量左右及以下），食品級（一般80%含量左右）和大米蛋白肽（全溶于水，70-90%肽含量，食品級）。
結構
大米蛋白主要以兩種蛋白體(PB)形式存在，即PB-I和PB-II兩種類型。電子顯微鏡觀察表明，PB-I蛋白體呈片層結構，致密顆粒直徑為0.5～2μm，醇溶蛋白即存在于PB-I中；而PB-II呈橢球形，不分層，質(zhì)地均勻，顆粒直徑約4μm，其外周膜不明顯，谷蛋白和球蛋白存在于PB-II中。兩種蛋白體常年相伴存在。
功效
1.1營養(yǎng)價值
大米蛋白品質(zhì)是公認谷類蛋白中佼佼者，其含有豐富必需氨基酸，第一限制性氨基酸賴氨酸含量高于其它谷類蛋白，且氨基酸組成模式與WTO/FAO推薦模式相接近，易于被人體消化吸收。與其它谷類蛋白相比，大米蛋白生物價（BV）和蛋白質(zhì)利用率（PER）更高，生物價可高達77，蛋白質(zhì)利用率為1.36%~2.56%，在各種糧食中均居第一位〔4〕。大米蛋白品質(zhì)優(yōu)于小麥蛋白和玉米蛋白，含有優(yōu)質(zhì)賴氨酸，且過敏性低，使大米蛋白非常適于開發(fā)嬰幼兒食品。大米蛋白氨基酸組成模式優(yōu)于酪蛋白和大豆分離蛋白，能滿足2~5歲兒童對氨基酸需求。此外，大米蛋白可加工成醬油、高蛋白粉、蛋白飲料、蛋白胨和蛋白泡打粉等，若將其降解成短肽或氨基酸，則可制成營養(yǎng)價值極高氨基酸營養(yǎng)液，用于保健飲料、調(diào)味品、食品添加劑等〔5〕。
1.2保健功能〔6〕
1.2.1抗高血壓、降膽固醇
大米分離蛋白對幼鼠腎臟cyp4a和cyp2c表達影響可改善花生四烯酸代謝，可用作抗高血壓成分。研發(fā)現(xiàn)，大米分離蛋白能增加信使核糖核酸（mRNAs）量，RNAs負責腎臟中兩種重要蛋白質(zhì)cyp2c11和cyp2c23合成，這兩種蛋白質(zhì)對花生四稀酸和羥二十碳四烯酸代謝起到很重要作用，且羥二十碳四烯酸在調(diào)節(jié)血壓方面很重要。臨床研究發(fā)現(xiàn)，大米分離蛋白能降低膽固醇。大米含許多與其蛋白質(zhì)組成相關化學物質(zhì)，包括生育酚衍生物、生育三烯酚和谷維素，這些物質(zhì)對降低膽固醇有一定作用。
1.2.2預防慢性疾病
合理營養(yǎng)膳食可預防一些疾病，如心臟病和癌癥。亞洲人患心臟病幾率要低于歐洲人，這可能與亞洲人以大米為主食有關。相關研究發(fā)現(xiàn)，大米分離蛋白對遺傳性高膽固醇小鼠模型動脈粥樣硬化有一定抑制作用，可降低動脈粥樣硬化對動脈破壞作用，其作用機理尚不明確；實驗還表明，食用大米可降低心臟病發(fā)生率。
1.2.3抗癌變
Molita等對大米分離蛋白（RPI）研究結果表明，飼喂大米分離蛋白的二甲苯并（DMBA）誘導雌性小白鼠腫瘤重量低于飼喂酪蛋白小白鼠，大米分離蛋白具有抗DMBA誘導癌變作用。此外，大米分離蛋白對大白鼠因化學誘導引起乳腺癌有日常預防作用。大米蛋白功能性蛋白質(zhì)在食品加工、烹調(diào)、儲藏和銷售過程中發(fā)生物理和化學性質(zhì)，與環(huán)境因素作用下所具有物理化學性質(zhì)，總稱為蛋白質(zhì)功能性。這些理化特性常指蛋白質(zhì)持水性、起泡性、乳化性、粘結性，而形成凝膠、纖維、成膜等性質(zhì)也認為是蛋白質(zhì)功能性質(zhì)反映，是在受到蛋白組成中其它共存物如水、鹽、糖、脂肪、風味物等影響下所具有物理化學性質(zhì)〔7〕。
性質(zhì)
2.1溶解性
大米蛋白溶解性較低，主要因大米蛋白含75%~90%堿溶性谷蛋白，這些谷蛋白由許多大分子片斷通過二硫鍵形成，彼此交聯(lián)而凝聚，而溶于水的清蛋白僅占大米蛋白2%~5%。Samson Agboola等發(fā)現(xiàn)，在pH 4~7時，大米蛋白谷蛋白溶解性增長緩慢，而接近pH 9時，蛋白溶解性迅速增加〔8〕；同時，改性會對大米蛋白溶解性產(chǎn)生一定影響。鄭建冰等〔9〕利用酸法脫酞氨對大米蛋白進行改性，能使其溶解性增加，溶解度最高可達96.6%。另外，王章存等對熱變性大米蛋白研究發(fā)現(xiàn)，米蛋白經(jīng)高溫作用后溶解性較低，甚至凝固成為不溶性成分。
2.2乳化性〔3〕
乳化性包括乳化活性和乳化穩(wěn)定性兩個方面，乳化作用是蛋白質(zhì)重要功能之一。每種蛋白質(zhì)都有一定分子組成和特定空間結構，其乳化性能與分子表面疏水性密切相關。酸堿可改變蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)和電荷分布，改變分子空間構象，在提高溶解度同時有可能改善蛋白質(zhì)乳化、發(fā)泡等物化功能。如經(jīng)鏈霉蛋白酶水解后大米蛋白水解產(chǎn)物，其乳化性有很大提高。王章存等考察幾種大米蛋白在不同條件下乳化性能及其表現(xiàn)特點，并與大豆蛋白乳化性能進行比較，發(fā)現(xiàn)增加大米蛋白溶解性措施均有利于改善大米蛋白乳化性。稀堿溶液提取谷蛋白一旦溶解，其乳化能力可與大豆蛋白媲美。Na2SO3對大米蛋白乳化行為改變，不僅與增加蛋白溶解性有關，也與蛋白質(zhì)分子結構變化有關。Samson Agboola等發(fā)現(xiàn)，大米蛋白低溶解性和高分子量導致其乳化性能不是很好，可通過對大米蛋白分子結構改造提高其溶解、乳化等功能性質(zhì)。Hamada用風味蛋白酶處理大米蛋白，在pH 7情況下，水解液乳化能力高于酪蛋白，乳化穩(wěn)定性比牛血清蛋白更高。最近，Cristina Marco等通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)TG作用后，樣品蛋白乳化性也有明顯提高，且白蛋白或乳清蛋白加入也能增強大米蛋白乳化活性，但乳化穩(wěn)定性卻降低；而大豆蛋白等則很難通過這樣方法提高其乳化性。
2.3起泡性及起泡穩(wěn)定性
玄國東等研究發(fā)現(xiàn)，在最佳酶解反應條件下，反應開始時，隨酶解物水解度增加，酶解物起泡性升高，當水解度達10.4%時，起泡性最高（37.5%）；之后隨水解度增加，起泡性迅速下降，當水解度達11.5%后，起泡性開始緩慢下降，起泡穩(wěn)定性也具有類似變化趨勢。李清筱等研究發(fā)現(xiàn)，隨蛋白質(zhì)濃度增加，其起泡性及起泡穩(wěn)定性都有所增強。為得到最好起泡特性，要兼顧溶解性和疏水性，使親水和疏水達到一種良好平衡。王文高等研究發(fā)現(xiàn)，噴霧干燥得到大米蛋白溶解性和表面疏水性都很差，所以其起泡性要低于冷凍干燥產(chǎn)品。有研究者認為，不溶蛋白質(zhì)粒子會提高起泡穩(wěn)定性，研究發(fā)現(xiàn)，在pH 4~7時，大米蛋白中谷蛋白溶解性和乳化性增加緩慢，而接近pH 9時，迅速增加。同時，經(jīng)鏈霉蛋白酶水解后大米蛋白水解產(chǎn)物，隨其氮溶解值升高，起泡性也有很大提高。李雁群等用中性蛋白酶水解大米糖糟中蛋白質(zhì)，根據(jù)樣品水解度與發(fā)泡性對應值，分析并確定大米蛋白水解度與發(fā)泡性能關系，指出控制水解度為9.0時，蛋白發(fā)泡性能最佳〔10〕。
2.4持水性、持油性
白質(zhì)持水性與食品儲藏過程中“保鮮”及“保型”有密切關系，另外，還與食品粘度有關；而吸油性則與蛋白質(zhì)種類、來源、加工方法、溫度及所用油脂有關。由于大米蛋白溶解性差，限制其持水性與持油性。但經(jīng)脫酰胺改性后，大米蛋白持水性和持油性均有所改善，脫胺度在35.7%時，持水性最低，為2.4g/g，持油性達到最高，為3.4%；脫酰胺度為42.4%時，持水性與持油性相當，都為2.6g/g〔9〕。
提取技術
3.1堿法提取〔5〕
大米蛋白質(zhì)80%以上為堿溶性谷蛋白，稀堿可使大米中緊密淀粉質(zhì)結構變得疏松，堿對大分子大米谷蛋白有降解作用，從而使大米淀粉顆粒中蛋白質(zhì)溶出而被分離。孫慶杰等研究用氫氧化鈉（NaOH）提取大米蛋白最佳工藝，NaOH濃度為0.09 mol/L時，大米蛋白提取率達到90.1%，隨著NaOH濃度提高，大米蛋白提取率增加；但濃度太高，淀粉會糊化。堿法提取大米蛋白操作簡單，但由于高堿條件下降解作用，蛋白質(zhì)得率一般較低，并會引起分子間交叉耦合和重排，導致蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值下降，還可能形成有毒物質(zhì)如Lysinoalnine等。堿法提取工藝為：粘米粉或米糠加堿→離心分離→蛋白液→酸沉→離心分離→水洗→酸中和→干燥→大米蛋白。
3.2酶法提取〔2〕酶法提取是利用蛋白酶對大米蛋白降解和修飾作用，使其變成可溶性的肽而被提取出。目前用于提取大米蛋白的微生物蛋白酶有酸性蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶和復合蛋白酶。葛娜等研究發(fā)現(xiàn)，酸性蛋白酶對大米蛋白提取率最高，堿性蛋白酶次之，風味蛋白酶和中性蛋白酶提取效果最差，其原因可能是酸性蛋白酶能較好與大分子大米谷蛋白發(fā)生界面作用，同時使淀粉結構變得疏松，使蛋白酶能擴散進入淀粉質(zhì)內(nèi)部促使蛋白降解和溶解，達到較好提取效果。通常單一酶作用效果不及復合酶，錢瑩等用一種新型復合水解酶低溫處理大米，得到高純度大米蛋白，蛋白質(zhì)含量達75%以上。酶法提取蛋白質(zhì)功能性質(zhì)較好，消化率高；但提取時間較長，成本較高。其工藝為：粘米粉或米糠→蛋白酶水解→離心分離→蛋白液→超濾→干燥→大米蛋白。
3.3分步水解法提取〔6〕分步水解提取法是將堿和酶結合起來分步進行提取。王亞林等先用堿溶法提取部分蛋白質(zhì)，然后采用堿性蛋白酶對殘渣輕微水解，以提高蛋白質(zhì)溶解性，進行蛋白質(zhì)二次提取，提取效果較好。遲明梅等采用酶堿兩步法提取大米蛋白，先用α淀粉酶部分酶解淀粉，使淀粉和大米蛋白結合疏松化，然后對酶解產(chǎn)物進行堿溶酸沉提取蛋白質(zhì)，所得大米蛋白純度達85.1%；但分步水解法分界點不易控制，尚需進一步研究。
3.4新的提取方法〔3〕國外研究發(fā)現(xiàn)，利用聲波、凍結―融化、高壓和高速度均質(zhì)等物理處理與酶處理相結合提取米糠中蛋白效果較好。Issara Sereewatthanawut等開展利用亞臨界水（subcriticalwater）水解法從脫脂米糠中提取大米蛋白和氨基酸研究。結果表明，在溫度為200℃、反應時間為30 min亞臨界水狀態(tài)下，亞臨界水能有效從脫脂米糠中提取大米蛋白質(zhì)和氨基酸，其蛋白質(zhì)得率高于傳統(tǒng)堿法水解提取。同時，隨溫度升高，蛋白質(zhì)提取率也提高，這是因高溫狀態(tài)下蛋白質(zhì)溶解度增加。其主要原因是溫度升高，電離常數(shù)增加，在水合離子和氫氧根存在條件下，肽鍵斷裂形成小分子解性蛋白質(zhì)和氨基酸。總之，從米糠中提取大米蛋白是目前大米綜合利用方向，在此基礎上開發(fā)高附加值大米蛋白粉和活性肽等產(chǎn)品大有可為。
開發(fā)利用
4.1大米蛋白生物活性肽〔5〕
Takahashi等從大米清蛋白胰蛋白酶水解物中分離純化出一種稱之oryzatensin活性肽，其氨基酸序列為Gly–Tyr–Rro–Met–Tyr–Pro–Leu–Pro–arg，具有引起豚鼠回腸收縮，抗嗎啡和免疫調(diào)節(jié)活性。大米蛋白含大量疏水性氨基酸，通過合適蛋白酶在特異性位點進行酶解就會得到含有C末端為疏水性氨基酸肽片段，即ACE（angiotensin–converting enzyme血管緊張素轉化酶）活性肽片段。而ACE抑制劑是一種治療高血壓主要藥物，大米蛋白水解活性肽安全性高，無副作用。
4.2營養(yǎng)補充劑〔6〕
針對嬰兒敏感性腹瀉，大米蛋白以其低抗原性和高營養(yǎng)性，廣泛被用于開發(fā)高蛋白低過敏嬰兒配方米粉。大米蛋白無面筋質(zhì)，適于小麥不耐癥、過敏或有腹腔疾病人群。大米濃縮蛋白還可作為正常蛋白攝入量減少或蛋白質(zhì)消化機能受到損害的患者補充食物，維持氮平衡；還可作為滲壓性利尿劑、消化性潰炎、外傷輔助治療。
4.3食品添加劑〔6〕
用酶處理米糠蛋白，其溶解性、起泡性、乳化特性等均有明顯改善，特別是用內(nèi)切蛋白酶和外切蛋白酶對米糠蛋白適度水解和脫氨反應，獲得具有適度肽鏈長度和功能特性蛋白水解產(chǎn)物，提高米糠蛋白溶解性，改善其它功能特性，可用作食品乳化劑、起泡劑、營養(yǎng)強化劑。
4.4可食用膜〔5〕
美國路易斯安那州南部研究中心用大米蛋白濃縮物與普魯蘭多糖結合物開發(fā)出具有一定抗拉強度和抗水蒸汽可食用膜，用作風味物質(zhì)和營養(yǎng)添加劑載體或作為分離、保護和防腐用隔離物。
4.5大米蛋白飼料〔6〕大米淀粉副產(chǎn)品可作為飼料級大米蛋白粉，其豐富營養(yǎng)成分對畜禽有助長抗病功能，且可提高飼料利用率，是飼料業(yè)優(yōu)良添加劑。
參考資料 >