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米糠中蛋白質、Γ谷維醇和維生素E復合營養成分的提取工藝.pdf

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米糠 蛋白質 醇和 維生素 復合 營養成分 提取 工藝
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摘要
申請專利號:

CN201110357669.2

申請日:

20111114

公開號:

CN103099097A

公開日:

20130515

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A23L1/10,A23L1/29 主分類號: A23L1/10,A23L1/29
申請人: 余尚學
發明人: 余尚學,方念伯
地址: 430040 湖北省武漢市東西湖區金山大道特18號萬科四季花城銀湖麗舍A-23號
優先權: CN201110357669A
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201110357669.2

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種米糠中蛋白質、γ-谷維醇和維生素E復合營養成分的綜合提取工藝,屬于食品工業技術領域。米糠被譽為“天然營養寶庫”,但多于80%的米糠尚未開發利用。本發明工藝以經碾磨后過100目篩的米糠為原料,用被水稀釋2-10倍的牛奶為提取溶劑,根據相似相溶的原理,利用牛奶中的親水性成分蛋白質和親脂性小分子脂肪等,提取米糠中的蛋白質、γ-谷維醇和天然復合維生素E。本發明工藝簡單,提取率高,成本低廉。以此方式得到的提取液含有豐富的動物和植物蛋白及其它多種親水性和親脂性營養成分,是營養全面的新型飲料。本發明工藝開發了綜合利用米糠中復合營養成分的新途徑,大大提高了米糠的附加值,對米糠的綜合利用和保護環境具有重要的意義。

權利要求書

1.一種米糠中復合營養成分的提取工藝,此復合營養成分包括米糠中的蛋白質、γ-谷維醇(γ-oryzanols)和維生素E(Vitamin?E)。其工藝為:①米糠打粉過100目篩,②用水稀釋牛奶2-10倍,③將米糠粉加于米糠質量10-25倍的稀釋牛奶中,④保持轉速100轉/分鐘,在85℃溫度下攪拌1小時,⑤離心分離漿渣。所得乳狀溶液為米糠復合營養成分提取液。2.根據權力要求1所述的米糠中蛋白質、γ-谷維醇和復合維生素E營養成分的提取工藝,其特征在于以牛奶為溶劑,根據相似相溶的原理,利用牛奶中的親水性成分蛋白質和親脂性小分子脂肪、磷脂,提取米糠中的蛋白質、γ-谷維醇和天然復合維生素E,以此方式得到的提取液含牛奶和米糠中的復合營養成分,是營養全面的新型飲料。

說明書

技術領域

本發明屬于食品工業技術領域,涉及到米糠中蛋白質、γ-谷維醇(γ-oryzanols)和維生素E(Vitamin?E)復合營養成分的提取工藝。?

背景技術

米糠是將糙米進行精加工時的副產物,包括糙米的表皮層和胚芽,占稻米總重的6%~8%。研究證明米糠含有優質豐富的蛋白質、脂肪、維生素、γ-谷維醇等營養素和人體必需元素,被譽為“天然營養寶庫”。中國稻谷年產量占世界稻谷總產量的35%左右,居世界首位,年產米糠約1000萬噸,但僅有10%~15%的米糠用來榨油等深加工,大部分尚未充分開發。隨著科學技術的發展和保健膳食意識的提高,米糠在中國和國際上已成為食品、飲料及保健品研究開發的熱點。米糠蛋白質是一種營養價值很高的植物蛋白,主要是清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白,這4種蛋白質的比例大致為37∶36∶22∶5。米糠蛋白的消化率達90%以上,生物效價與牛奶中的酪蛋白相近,米糠蛋白中賴氨酸含量高于其它谷物,其氨基酸組成接近FAO/WHO推薦的理想模式。γ-谷維醇是米糠中特有的一類物質,具有很強的抗氧化性,能改善細胞壁的穩定性。γ-谷維醇的另一作用是通過在體內與膽固醇的競爭來抑制膽固醇在體內的吸收與合成,降低血液中的膽固醇含量,γ-谷維醇還具有防癌,治療神經不平衡和月經失調的作用。米糠中由生育酚(tocopherols)和生育三烯酚(tocotrienols)組成的復合天然維生素E具有防治心血管疾病的功效和很強的抗氧化作用,其生理活性遠遠優于一般市面上的維生素E。日本目前研制的新型營養飲料和嬰兒牛奶,很多將米糠的種種功效作為賣點,所以用米糠作原料生產的營養飲料具有廣闊的國內外市場。?

因為蛋白質屬親水性大分子,而γ-谷維醇和復合維生素E是親脂性小分子,目前米糠深加工基本上采用兩種十分不同的提取工藝來提取親水性的蛋白質和親脂性小分子天然產物:①現有的米糠蛋白提取技術主要有堿溶酸沉法、酶法提取。堿溶酸沉法提取米糠蛋白,由于其高堿性的環境在提取過程中容易生成有毒物質和造成蛋白品質變差。酶法提取米糠蛋白雖提取率較高,但其工藝比較復雜,成本較高,同時其它天然產物營養成分,如γ-谷維醇和復合維生素E等,也被作為雜質除去;②因γ-谷維醇和復合維生素E的親脂性,涉及到這些親脂性成分的提取工藝都用到有機溶劑,其缺點是工藝復雜、成本高,不安全和不利于保護環境。?

發明內容

針對上述提取方法所存在的問題,本發明工藝以經碾磨后過100目篩的米糠為原料,用被水稀釋2-10倍的牛奶為提取溶劑,根據相似相溶的原理,利用牛奶中的親水性成分蛋白質和親脂性小分子脂肪、磷脂等,提取米糠中的蛋白質、γ-谷維醇和天然復合維生素E。本發明工藝簡單,提取率高,成本低廉。以此方式得到的提取液含牛奶和米糠中的復合營養成分,是營養全面的新型飲料。本發明工藝開發了綜合利用米糠中復合營養成分的新途徑,大大提高了米糠的附加值,對米糠的綜合利用和保護環境具有重要的意義。?

本發明的技術方案:?

(1)提取溶劑的配制:用水稀釋牛奶2-10倍配制成稀牛奶。?

(2)原料米糠的處理:米糠打粉過100目篩。?

(3)提取:將米糠粉加于米糠質量10-20倍的稀牛奶中,混合物置于攪拌器內,保持轉速100轉/分鐘,在85℃溫度下攪拌1小時。?

(4)漿渣分離:將上述攪拌后混合物,經離心分離漿渣,所得乳狀液為米糠復合營養成分提取液。?

本發明的優越性在于:①提取溶劑為牛奶,提取過程中不使用有機溶劑,避免影響產品質量的安全性和對環境的污染;②用本提取工藝所得的提取液含有豐富的動物和植物蛋白及其它多種親水性和親脂性營養成分,營養全面、價值高;③本發明工藝簡單、提取率高、成本低廉,適合大生產。?

具體實施方式

下面將結合實施實例1對本發明的有關技術問題進一步進行描述。本實例用米糠粉為提取原料,用被水稀釋的牛奶為提取溶劑,提取米糠中的蛋白質、γ-谷維醇和天然復合維生素E營養成分,其驟步如下:?

(1)提取溶劑稀牛奶的制備:從超市購得400mL特侖蘇純牛奶(每100mL營養成分含量:蛋白質3.4g、脂肪4.0g、碳水化合物5.0g和鈉6.2g),按1∶4的比例加冷開水制成2000mL稀牛奶。?

(2)樣品1和樣品2:將2000mL稀牛奶等量分成二份,每份1000mL,一份為樣品1用作稀牛奶中蛋白定量分析;另一份用作提取米糠復合營養成分的提取溶劑(最終提取液為樣品2)。?

(3)米糠復合營養成分提取液的制備:?

①將米糠打粉,過100目篩,稱40克米糠粉加入1000mL稀牛?奶提取溶劑中混合。?

②將混合物置于攪拌器內,保持轉速100轉/分鐘,在85℃溫度下攪拌1小時。?

③將攪拌后的混合物,經離心分離漿渣,所得乳狀液為米糠復合營養成分提取液。此提取液含有米糠中的蛋白質、γ-谷維醇和天然復合維生素E,同時也含有牛奶中的蛋白質和其它養營成分。?

實驗結果?

本法制得的米糠復合營養成分提取液為淺灰色乳狀液。?

米糠復合營養成分提取液中主要營養成分測定如下:?

表1.米糠復合營養成分提取液測定報告?

(40克米糠和200mL特侖蘇純牛奶制成的1000mL提取液)?

表2.米糠復合營養成分提取率報告?

(40克米糠和200mL特侖蘇純牛奶制成的1000mL提取液)?

一、米糠復合營養成分提取液中蛋白質含量測定?

采用“考馬斯亮藍蛋白測定試劑盒”測定蛋米糠復合營養成分提取液中蛋白質的含量。該法是1976年Bradford建立,試劑配制簡單,操作簡便快捷,反應非常靈敏,靈敏度比Lowry法還高4倍,可測定微克級蛋白質含量,測定蛋白質濃度范圍為0~1000μg/mL,是一種常用的微量蛋白質快速測定方法。?

(一)材料、主要儀器和試劑?

1.實驗材料?

(1)樣品1:由200mL特侖蘇純牛奶制成的1000mL稀牛奶。?

(2)樣品2:由200mL特侖蘇純牛奶和40克米糠制成的1000mL米糠復?

合營養成分提取物。?

2.主要儀器?

移液槍、移液管、具塞試管、試管架、燒杯、量筒、容量瓶、吸管、SK5200H超聲波清洗機(上海科導超聲儀器有限公司)、UV-2000型紫外可見分光光度計(尤尼柯儀器有限公司)。?

3.試劑?

考馬斯亮藍蛋白測定試劑盒(南京建成生物工程研究所第一分所)、蒸餾水。?

(二)操作步驟?

1.溶液的配制?

(1)樣品溶液的配制?

精密移取樣品1(稀牛奶)20mL于250mL容量瓶中,樣品2(米糠復合營養成分提取液)10mL于另一250mL容量瓶中,用蒸餾水稀釋定容,超聲處理(功率150W,頻率20KHz)20分鐘,取出,放冷,即得。?

(2)考馬斯亮藍應用液的配制?

移取考馬斯亮藍貯備液用蒸餾水1∶4稀釋,即得。?

2.測定管?

混勻,靜置10分鐘,于595nm波長下,用1cm光徑比色杯,蒸餾水調零,測各管吸光度A值。?

(三)測定結果(本實驗重復三次)?

測得各管A值一覽表?

(四)計算?

樣品1:由200mL特侖蘇純牛奶制成的1000mL稀牛奶,每mL相當0.2mL特侖蘇純牛奶?

樣品2:由200mL特侖蘇純牛奶和40克米糠制成的1000mL米糠復合營養成分提取物,每mL相當0.2mL特侖蘇純牛奶和40mg米糠。?

蛋白含量計算公式:?

樣品蛋白含量=(測定管A值-空白管A值)/(標準管A值-空白管A值)x標準管濃度x稀釋倍數?

1.牛奶蛋白含量(樣品1)?

第1次實驗:(0.502-0.370)/(0.504-0.370)x?0.563x?250/20?

???????????=6.932mg蛋白/mL稀牛奶?

第2次實驗:(0.505-0.372)/(0.504-0.372)x?0.563x?250/20?

???????????=7.091mg蛋白/mL稀牛奶?

第3次實驗:(0.505-0.370)/(0.506-0.370)x?0.563x?250/20?

???????????=6.986mg蛋白/mL稀牛奶?

牛奶中蛋白含量:(6.932mg/mL+7.091mg/mL+6.986mg/mL)/3?

????????????????=7.003±0.081mg/mL(平均值±SD)?

2.米糠復合營養成分提取液總蛋白含量測定(樣品2):?

第1次實驗:(0.490-0.370)/(0.504-0.370)x0.563x?250/10?

???????????=12.604mg蛋白/mL?

第2次實驗:(0.494-0.372)/(0.504-0.372)x?0.563x?250/10?

???????????=13.025mg蛋白/mL?

第3次實驗:(0.490-0.370)/(0.506-0.370)x0.563x?250/10?

???????????=12.419mg蛋白/mL?

提取液總蛋白含量:(12.604mg/mL+13.025mg/mL+12.419mg/mL)/3?

???????????=12.683±0.311mg/mL(平均值±SD)?

3.米糠復合營養成分提取液中米糠蛋白計算:?

(1)米糠復合營養成分提取液中米糠蛋白含量?

米糠蛋白含量計算公式:?

米糠提取液米糠蛋白含量=樣品2中總蛋白-樣品1中牛奶蛋白?

第1次實驗數據:12.604mg/mL-7.003mg/mL=5.601mg蛋白/mL?

第2次實驗數據:13.025mg/mL-7.003mg/mL=6.022mg蛋白/mL?

第3次實驗數據:12.419mg/mL-7.003mg/mL=5.416mg蛋白/mL?

米糠蛋白含量:(5.601mg/mL+6.022mg/mL+5.416mg/mL)/3?

??????????????=5.680±0.311mg/mL(平均值±SD)?

(2)米糠復合營養成分提取液中米糠蛋白提取率?

第1次實驗:5.601mg/mL=5.601mg蛋白/40mg米糠=14.00%?

第2次實驗:6.022mg/mL=6.022mg蛋白/40mg米糠=15.06%?

第3次實驗:5.416mg/mL=5.416mg蛋白/40mg米糠=13.54%?

提取液中米糠蛋白提取率:(14.00%+15.06%+13.54%)/3?

????????????????????????=14.20±0.78%(平均值±SD)?

二、米糠復合營養成分提取液中γ-谷維醇和復合維生素E的含量測定?

γ-谷維醇和復合維生素E都屬于親脂性小分子化合物,所以用同一HPLC分析樣品。樣品按照發明人方念伯論文所描述的方法來制備。(Quantification?of?Vitamin?E?and?γ-Oryzanol?Componentsin?Rice?Germ?and?Bran?Using?LC-MS/MS.J.Agric.Food?Chem.2007,55:7308-7313)?

(一)HPLC分析樣品的制備?

200mL米糠提取液(相當40mL特侖蘇純牛奶和8克米糠制成的提取液)被冷凍干燥成凍干粉,凍干粉放于80mL100%甲醇在室溫下浸泡和振搖24小時,混合物用布氏漏斗和Whaterman?4號濾紙過濾,得甲醇提取液和殘渣。殘渣順次用100%甲醇(80mL),80%甲醇(80mL)和50%甲醇(80mL)重復提取3次,合并4次提取液。合并提取液用低壓旋轉蒸發儀常溫濃縮至無甲醇,然后冷凍干燥制成親脂性小分子化合物富集提取物、直接供HPLC分析。實驗重復三次:實驗1,凍干粉4.915g,富集提取物2.251g;實驗2,凍干粉5.012g,富集提取物2.334g;實驗3,凍干粉4.901g,富集提取物2.263g。?

親脂性小分子化合物富集提取物得率為:?

實驗1:2.251g/4.915g(45.80%,富集提取物/提取液凍干粉)?

實驗2:2.334g/5.012g(46.57%,富集提取物/提取液凍干粉)?

實驗3:2.263g/4.901g(46.17%,富集提取物/提取液凍干粉)?

提取率(平均值±SD):4.943±0.060g/200mL(凍干粉/米糠提取液)?

2.283±0.045g/200mL(富集提取物/米糠提取液)?

11.403±0.235mg/mL(富集提取物/米糠提取液)?

(1mL米糠提取液相當于0.2mL牛奶和40mg米糠)?

(二)γ-谷維醇和復合維生素E含量測定?

按照發明人方念伯論文所描述的方法,來測定γ-谷維醇和復合維生素E含量。(Quantification?of?Vitamin?E?and?γ-Oryzanol?Componentsin?Rice?Germ?and?Bran?Using?LC-MS/MS.J.Agric.Food?Chem.2007,55:7308-7313)?

HPLC分析樣品溶于100%甲醇中,濃度為10mg/mL,用0.45μm膜過濾,然后進樣10μL供HPLC分析。HPLC為Agilent?1100series儀品,分析柱為150x?4.6mm?i.d.,5μm的Eclipse?XDB-C8柱(Agilent?Technologies,Wilmington,DE),流速為0.8mL/min。HPLC的兩相溶劑為:0.1%甲酸乙腈為B流動相,0.1%甲酸水為A流動相。HPLC的梯度(以A為基礎流動相):從1分鐘到15分鐘20-70%B,從15分鐘到20分鐘70-85%B,從20分鐘到30分鐘85-90%B,從30分鐘到70分鐘90-100%B,從30分鐘到70分鐘100%B,然后從75分鐘到80分鐘回到起始濃度。檢測DAD波長設在320±10nm和290±10nm。?

進樣量:10μLx10mg/mL=100μg=0.1mg富集提取物?

相當于1mL÷(11.403mg÷0.1mg)=8.770μL米糠提取液?

相當于0.2mL÷(11.403mg÷0.1mg)=1.754μL純牛奶?

相當于40mg÷(11.403mg÷0.1mg)=0.350mg米糠?

成分含量:表3中各成分含量是按照發明人方念伯上述論文所描述的方法,通過各成分UV峰面積和標準品的標準曲線計算得出的。γ-谷維醇的定量基于γ-谷維醇各成分的320±10nm?UV峰面積,維生素E的定量基于維生素E各成分的290±10nm?UV峰面積。在換算每mL米糠復合營養成分提取液中各成分含量時,按1mL米糠復合營養成分提取液相當于0.2mL純牛奶和40mg米糠來計算。γ-谷維醇為稻谷的特有成份,其提取率按“γ-谷維醇/米糠”計算;因原料牛奶(液態)和米糠(固態)中均含有復合維生素E,故無法計算提取率。?

表3.HPLC檢測的成分含量?

1.γ-谷維醇含量計算?

第1次實驗:0.791μg/100μg(γ-谷維醇/富集提取物)?

???????????=0.791μg/0.350mg(γ-谷維醇/米糠)?

???????????=2.260μg/mg(γ-谷維醇/米糠)?

???????????=0.226%(γ-谷維醇/米糠)?

γ-谷維醇含量:40mg/mL?x?0.226%=0.090mg/mL米糠提取液第2次實驗:0.762μg/100μg(γ-谷維醇/富集提取物)?

??????=0.762μg/0.350mg(γ-谷維醇/米糠)?

??????=2.177μg/mg(γ-谷維醇/米糠)?

??????=0.218%(γ-谷維醇/米糠)?

γ-谷維醇含量:40mg/mL?x?0.218%=0.087mg/mL米糠提取液第3次實驗:0.858μg/100μg(γ-谷維醇/富集提取物)?

??????=0.858μg/0.350mg(γ-谷維醇/米糠)?

=2.451μg/mg(γ-谷維醇/米糠)?

=0.245%(γ-谷維醇/米糠)?

γ-谷維醇含量:40mg/mL?x?0.245%=0.098mg/mL米糠提取液提取率(平均值±SD):2.296±0.141mg/g(γ-谷維醇/米糠)?

????????????????0.230±0.014%(γ-谷維醇/米糠)?

含量(平均值±SD):(0.090mg/mL+0.087mg/mL+0.098mg/mL)/3?

??????????????????=0.092±0.006mg/mL(γ-谷維醇/米糠提取液)?

2.復合維生素E含量計算?

第1次實驗:0.105μg/100μg(復合維生素E/富集提取物)?

???????????=0.105μg/8.770μL(復合維生素E/米糠提取液)?

復合維生素E含量:0.012mg/mL米糠提取液?

第2次實驗:0.087μg/100μg(復合維生素E/富集提取物)?

???????????=0.087μg/8.770μL(復合維生素E/米糠提取液)?

復合維生素E含量:0.010mg/mL米糠提取液?

第3次實驗:0.095μg/100μg(復合維生素E/富集提取物)?

???????????=0.092μg/8.770μL(復合維生素E/米糠提取液)?

復合維生素E含量:0.011mg/mL米糠提取液?

含量(平均值±SD):(0.012mg/mL+0.010mg/mL+0.011mg/mL)/3?

??????????????????=0.011±0.001mg/mL(復合維生素E/米糠提取液)。?

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