米糠蛋白质的开发与利用

唐 玲

(1.暨南大学 食品科学与工程系，广东 广州510632；2.汕尾职业技术学院，广东 汕尾516600)

0 引言

据统计资料表明，我国1997 年稻谷产量20073·73 万吨，约占全国粮食总产量的42%， 但在加工过程中有近1000 万吨的米糠未被食品工业充分利用。从营养角度看，米糠的营养价值较高，它集中了稻谷64%的营养成分[1]，含有丰富的蛋白质、脂类、维生素、矿物质和膳食纤维，其中蛋白质的含量占12-15%大米中为7%)（Saunders,1990），相当于禽蛋中的蛋白质含量，同时，其必需氨基酸组成接近于人体需要量模式，尤其是赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸含量高于大米及其它谷物的含量)(Juliano,1985),这补偿了谷物蛋白中赖氨酸不足的缺陷，大大提高了米糠蛋白的营养价值，使其成为可与动物蛋白比拟的优质蛋白)蛋白质功效比值为2·0-2·5，牛乳蛋白为2·5[2]。除此之外，米糠蛋白的消化率＞90%，过敏率极低，非常适合用作婴儿食品的添加蛋白。 研究和开发米糠蛋白产品，充分发挥其营养功能和作用，已成为谷物科学领域新的研究热点。

1 米糠蛋白的分离

米糠蛋白的营养价值虽然较高，但较难分离，主要原因是：①溶解性低这种蛋白质聚合程度强，含有很多S-S 键)(Morita,1993)[3]；②米糠中含有较高的植酸盐(1·7%)和纤维（12%）（Grossman,1983）,它们都可与蛋白质结合，使蛋白质很难从其它成分中分离出来[4]。 目前，资料报道的分离方法主要有以下两类：碱处理法和酶提取法。

1.1 碱处理法

国外从米糠中提取蛋白最常用的方法是碱处理(Cagampang,etal,1966;Betschart,et al,1979;Haykawa,S.,1985)[5]， 一般条件是pH9～11，或0.05mol/LNaOH 溶液提取2～3 小时，然后过滤，用酸调节pH 值到4.5～5.0，达到等电点或采用加热使蛋白质沉淀分离出来。

碱处理法虽然简便易行，但碱性条件下会产生不利反应和生成潜在的有毒物，如赖-丙氨酸的生成，使其失去了营养价值。除此之外，高碱条件下还会产生以下不利反应：①蛋白质变性和水解；②加速美拉德反应，产生黑褐色物质；③提取物中非蛋白物含量增加，分离效果降低。

1.2 酶提取法

除了碱处理法以外，1995 年Hamada 采用碱性蛋白酶分离米糠蛋白，提取率随水解度的增加而增加，分离率超过90%则需要很高的水解度[6]，但是蛋白的功能和营养特性却随蛋白水解度增加而降低(一般＜5%的水解度为最佳)，因此，此方法没有很好的实效性。 另有报道表明，糖酶被用来改善植物蛋白的提取率，糖酶可以分解细胞壁组织，有利于蛋白质提取。 植物细胞壁主要由D-木糖聚合成的短链木聚多糖组成，可采用木聚糖酶水解木聚糖，有利于细胞内蛋白质的释放。此外，植酸盐与蛋白的相互作用，降低了蛋白的溶解性，植酸酶水解植酸盐的磷酸盐残基，有利于增加蛋白的溶解性和提高蛋白纯度。 木聚糖酶和植酸酶共同作用提取米糠蛋白将成为可能。

1.3 物理方法提取米糠蛋白

Anderson 等人[12]将全脂或脱脂米糠采用胶体磨和均质方法，通过破碎米糠的细胞结构，使米糠蛋白溶出而提取米糠蛋白。据报道，经胶体磨研后，全脂米糠浆料上清液中蛋白质回收率可以从21.8%增加到33%，进一步均质增加到38.2%，相当于总体增加75.2%蛋白质含量。而脱脂米糠经胶体磨研后， 上清液中蛋白质回收率从13.9%增加到14.7%，均质后达到16.5%，总体上蛋白质回收率增加18.7%，物理方法提取蛋白质，回收率低，但为提取米糠蛋白提供有益的尝试。

2 米糠蛋白的营养特性

2.1 米糠蛋白中的四大蛋白质含量

米糠蛋白中的四大蛋白质含量为：37%的清蛋白，36%球蛋白，22%的谷蛋白和5%的醇溶蛋白(Betschart,et al,1977)。 从营养的观点看，清蛋白和球蛋白有很好的氨基酸平衡，赖氨酸、质氨酸、色氨酸含量较高，含量高于大米以及其它谷麸中的含量(Juliano,1985[7])，这补偿了谷物蛋白中赖氨酸不足的缺陷，大大提高了营养价值，其蛋白质功率比值为2.0-2.5(牛乳蛋白为2.5)。 而大米中蛋白质的主要成分是谷蛋白和醇溶蛋白，清蛋白和球蛋白的含量较低，致使赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸含量极低，由于限制氨基酸的存在，使大米中蛋白质的营养价值偏低。

2.2 米糠蛋白中氨基酸的组成

米糠蛋白中必需氨基酸含量及组成较合理，米糠蛋白中必需氨基酸含量及组成较合理，表1 列举了米糠蛋白提取物中必需氨基酸的组成，以及与人体需求量、酪蛋白、大豆蛋白的比较结果。 从比较结果中可以看出米糠蛋白中必需氨基酸含量接近1985 年FAO/WHO 推荐的理想蛋白质中的必需氨基酸组成，是一种较优质蛋白，虽然赖氨酸和苏氨酸含量略低，但氨基酸分值已达到85 和93。 与酪蛋白、大豆蛋白相比较，米糠蛋白有相似或更高的必需氨基酸含量，尤其是蛋氨酸含量高于大豆蛋白(蛋氨酸是大豆蛋白的限制氨基酸，氨基酸分值只有71)；同时，根据2～5 岁儿童的必需氨基酸需要量，除赖氨酸以外，米糠蛋白基本可达到此年龄段儿童的需求量。因此，值得一提的是，米糠蛋白质还有一个最大的优点即低过敏性，它是已知谷物中过敏性最低的蛋白质[11]。 人对大米中的蛋白质有不良反应的非常少见。 美国的一项临床调查表明，在700 个易敏感人群中，仅有不足1%的人对稻米有过敏反应(症状仅表现在皮肤上)。 目前还未见儿童对稻米有过敏反应的报道，因此米粉是最常见的婴幼儿辅助食品.从大米或米糠中提取的蛋白质可作为低敏性蛋白质原料用于婴幼儿食品中。作为一种过敏率极低，消化率在90%以上的蛋白质，米糠蛋白是一种良好的蛋白来源。

表1 米糠蛋白中必需氨基酸含量及与人体需求量、酪蛋白、大豆蛋白的比较结果（mg/100g）

米糠中除含有丰富的蛋白质以外，还含有13～16%的油脂，由于多不饱和脂防酸含量丰富，对心脑血管疾病有预防作用，是一种很好的可利用资源。 除此之外，米糠中的VB 和VE 以及脂多糖、α-硫辛酸、γ-谷维醇、角鲨烯等多种天然抗氧化剂和生物活性物质也是很好的开发资源。

总之，米糠蛋白中的赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸含量较高，高过其它谷物食品，其消化率在90%以上，并且，过敏率极低，如加以大力开发，不仅原料广泛、成本低廉，而且，将成为一种新型蛋白资源。 我国是一个农业大国，稻谷资源非常丰富，按5%的米糠产率计算，可年产800～1000 万吨米糠，如果蛋白提取率以85%计算，每年可获取82～100 万吨的优质米糠蛋白。 除此之外，高品质膳食纤维和米糠油也会带来很高的利润回报，因此，综合开发米糠产品会带来极大的经济效益。

3 米糠蛋白的功能性质

米糠蛋白功能特性如溶解性，乳化性及起泡稳定性方面较其他蛋白质存在较大差距。 米糠蛋白浓缩或分离产品通过不同提取工艺提取，由于蛋白质含量不一样，其功能性质有明显差异。 另外，采取全脂或脱脂米糠为原料提取米糠蛋白，由于脂肪和多糖含量不同，米糠蛋白的功能性质也存在明显差异。

3.1 溶解性

由于米糠蛋白存在大量二硫键和聚集体，大部分蛋白质一般不能溶解于水溶液中。 取200mg 样品分散在0.1mol/L 的NaCl 溶液（低盐）和1.0mol/L 的NaCl 溶液（高盐）中，调整pH 值（2～10.5）；另一组实验是各种离子CaCl2 溶液中，分散样品振荡30mins 后离心（20mins）,分析上清液中蛋白质含量，这样总氮和可溶性氮可评价出来，米糠蛋白的溶解性很差[14]。 经改性后能较好提高蛋白质溶解度，Hamada[15]利用蛋白酶提高米糠蛋白可溶性，在10%水解度溶解性可达92%，在限制水解到2%水解度，蛋白质复水可溶性增加从74%到80%，在Na2CO3或SDS 存在或二者同时存在时可达84%。

3.2 乳化性和乳化稳定性

采用Beuchat 等（1975）定义的乳化性为每克蛋白质乳化的油脂毫克数[16]。牛血清蛋白良好的乳化性，一般作为评价乳化性的标准。米糠蛋白乳化能力均低于牛血清蛋白，表面疏水性是影响蛋白质的重要因素，米糠分离蛋白表面的疏水基团较少，与油脂结合性比牛血清蛋白低。 而适度的水解和脱氨能增加蛋白的乳化能力和乳化稳定性。

3.3 起泡性和泡沫稳定性

蛋清蛋白具有良好的起泡性，常作为评价起泡性标准。 米糠分离蛋白的起泡性和泡沫稳定性约为（18.9±1.04）ml 和（108±1.3）min，其起泡性与蛋清蛋白相近（20.5±0.3）ml,泡沫稳定性略低于蛋清蛋白（120±1.4）min[17]。

4 米糠蛋白的开发利用

4.1 生产婴儿配方食品

米糠蛋白作为一种必需氨基酸齐全、生物效价高、低过敏性、良好消化性优质植物蛋白资源，可作为生产婴儿食品蛋白原料。 目前我国婴幼儿食品发展较快，市售母乳化奶粉或其他一些具有生理活性的婴儿配方奶粉，其主要用途是添加免疫球蛋白和乳铁蛋白，以期望达到提高婴儿免疫目的。 然而，绝大多数婴儿食品忽略了一些敏感体质婴儿由于摄入某种蛋白质而引起过敏现象，开发和利用米糠蛋白作为婴儿食品低过敏性蛋白源具有十分重要的意义[13]。

4.2 功能性多肽开发

功能性多肽是具有调节生理节律、增强机体防御功能、预防疾病等功能的生物活性分子，蛋白质水解可产生某些活性肽，这已成为目前蛋白质水解研究的热门课题，据资料报道，在一定条件下米糠蛋白经酶解，可获得具有镇痛作用类阿片拮抗肽和具有降血压、增强免疫功能活性肽[14]。 据日本研究报道，以大米中清蛋白为原料，通过酶解生成有增强免疫功能活性肽（八肽）；而米糠中清蛋白含量是大米的6～7倍。若能利用米糠中清蛋白开发活性肽，从理论上讲则更为经济可行。

4.3 营养强化剂及改善食品功能特性

米糠蛋白营养价值可与大米内胚层蛋白质相当，是制作高蛋白保健、营养食品理想强化剂。米糠蛋白及其系列水解物，可应用于很多食品，如焙烤食品、咖啡伴侣、搅打奶油、糖果、填充料、强化饮料、小吃、汤料、酱料、肉卤及其它调味品。

天然植物蛋白物化功能性普遍较差。用蛋白酶提取米糠蛋白即可改善蛋白质溶解性、起泡性等功能性质。 酶法水解或改性后米糠蛋白在食品生产中具有广泛用途， 如在焙烤食品和糖果中起发泡作用，在肉制品中起增稠和粘合作用，在液体或半固体食品中起稳定、增稠作用等。

4.4 生产替代谷氨酸钠风味肽

长期以来，谷氨酸及其钠盐作为调味剂在食品中广泛使用，但过量使用会有一定的毒副作用。米糠蛋白含有丰富谷氨酰胺和天门冬酰胺，通过蛋白酶水解和脱酰胺作用，使7.6%肽键水解，生产谷氨酰胺风味增强剂，可开发将取代可能对人体有害的味精风味增强剂。

4.5 蛋白饮料保健食品

米糠经高温处理，然后用番木瓜蛋白酶使米糠蛋白成为可溶性物质，经过加酸味剂分离出固体物质，即能制成一种呈透明状、大众化米糠蛋白饮料。 另外，酶水解可制成功能性饮品如Rice Choice 和Rice X等产品，具有柔和风味、良好营养性和一定保健功能。

5 展望

米糠蛋白的用途很多，能够添加到很多的食品中。 从全脂米糠和脱脂米糠中得来的蛋白质浓缩物可以应用于很多方面， 比如面包、饮料、粘连剂、蜜饯以及婴儿食品。尽管人们对于米糠的用途和保健作用做了很多研究，但实际商业上的应用还不是很多。 在那些资源相对比较缺乏的国家，这将是一种很有潜力的资源。 作为大米主产国的我们则更应该好好利用这一资源优势，积极进行技术创新，提高米糠蛋白的产量和进一步加强对其功能性研究，让米糠蛋白成为我国的特色优势产品。

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