一种利用大米蛋白和阿拉伯胶构建纳米或微米尺度复合凝聚物的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用大米蛋白和阿拉伯胶构建纳米或微米尺度复合凝聚物的方法，以碎米为原料，以分步提取法提纯大米蛋白，透析干燥后的大米蛋白制备成pH3.0的储备液，与相同pH值的阿拉伯胶储备液相互滴定、静置，通过调节蛋白质‑多糖比例和滴定顺序，使大米蛋白和阿拉伯胶通过静电相互作用、疏水相互作用等自组装形成不同纳米/微米尺度的复合凝聚物。该方法直接将蛋白质和多糖溶液的pH值调节至3.0，使大米蛋白分散，充分暴露其与多糖的作用位点，避免了通常的原位酸化制备复合凝聚物时大米蛋白的凝沉；其次，不同尺度的复合凝聚物可适应不同应用需求；再者，该方法简单、条件温和、安全可靠、成本低，适于大规模工业化应用。

A Method of Constructing Nano-or Micron-Scale Composite Condensates Using Rice Protein and Arabic Gum

The invention provides a method for constructing nanometer or micrometer scale composite aggregates by using rice protein and gum arabic. The rice protein is purified by step extraction from broken rice, and the dried rice protein is dialyzed to prepare a reserve solution of pH 3.0. The reserve liquid of gum arabic with the same pH value is titrated and statically placed, and the ratio of protein to polysaccharide and the titration sequence are adjusted to make the reserve solution of gum arabic with the same pH value. Rice protein and Arabic gum self-assemble to form composite aggregates with different nano/micron scales through electrostatic and hydrophobic interactions. The method directly adjusts the pH value of protein and polysaccharide solution to 3.0, which makes rice protein disperse and fully exposes its interaction sites with polysaccharides, avoiding the condensation of rice protein in the preparation of composite aggregates by in situ acidification; secondly, the composite aggregates of different scales can meet different application requirements; thirdly, the method is simple, mild, safe and reliable, and low cost. It is suitable for large-scale industrial application.

【技术实现步骤摘要】
一种利用大米蛋白和阿拉伯胶构建纳米或微米尺度复合凝聚物的方法
本专利技术涉及食品加工领域，具体涉及一种利用大米蛋白和阿拉伯胶构建纳米或微米尺度复合凝聚物的方法。技术背景我国是世界上稻谷产量最大的国家，年产量2亿吨以上。大米生产中产生稻谷总重10％-15％的碎米，目前其主要用作低附加值产品加工或大米淀粉的提取原料，对其中8％左右大米蛋白的高值化利用较少。大米蛋白具有低过敏性，体内实际消化率大于88％，在婴儿配方食品中可部分替代牛奶或大豆，并具有降胆固醇、降血脂、抗氧化及抗癌等生物功能。因此，碎米中大米蛋白的高值化利用对提升稻谷精深加工与资源化利用水平具有重要意义。大米蛋白在中性溶液中溶解度低(pH7.0的水溶液中其溶解度仅6.18％)，乳化、起泡等功能性质均较差；此外，大米蛋白不能形成粘弹性凝胶网络结构，这些特点限制了大米蛋白的应用领域。利用蛋白质与带相反电荷的多糖通过静电吸引复合凝聚，可改善蛋白质的功能性质、形成具有特定结构和功能的凝聚产物。在食品领域，蛋白质和多糖的复合凝聚产物具有很大的潜在应用价值，可用作脂肪替代物、泡沫稳定剂、微胶囊材料等。例如，蛋白质-多糖复合凝聚物同时具有疏水-亲水性、粒径可控性等，通过调节蛋白质和多糖的环境pH等可形成不同尺度的复合凝聚物，包埋芯材存在时可形成不同尺度的包埋产物，如微胶囊、纳米胶囊以及多层乳状液等，不过纳米胶囊的形成控制条件较苛刻，对原料选择也有更高的要求；此外，微米级别的复合凝聚产物颗粒也可部分取代脂肪作为糕点馅料、三明治填充物等。因此，调控制备不同尺度的大米蛋白-多糖复合凝聚物，对开发出适应不同需求的新型功能性材料具有重要的现实意义，对拓宽低值原材料中提取的大米蛋白的应用领域也具有重要的经济价值。目前利用大米蛋白和多糖构建不同尺度复合凝聚物的研究不多，通过本专利技术希望填补国内这方面研究的空白。
技术实现思路
本专利技术旨在针对现有大米蛋白在中性溶液中溶解度低、乳化起泡等功能性质差、不能形成粘弹性凝胶网络结构、应用领域有限等缺陷，提供一种利用大米蛋白和阿拉伯胶构建纳米或微米尺度复合凝聚物的方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：以碎米为原料，以分步提取法提纯大米蛋白，透析干燥后的大米蛋白制备成pH3.0的储备液，与相同pH值的阿拉伯胶储备液相互滴定、静置，通过调节蛋白质-多糖比例和滴定顺序，使大米蛋白和阿拉伯胶通过静电相互作用、疏水相互作用等自组装形成不同纳米/微米尺度的复合凝聚物。具体方案如下：所述利用大米蛋白和阿拉伯胶构建纳米或微米尺度复合凝聚物的方法包括以下步骤：(1)大米蛋白的分步提纯：将碎米磨粉后得大米粉，将大米粉用体积百分比浓度为70％的乙醇搅拌1-2h，其中，大米粉与乙醇的料液比为1:3至1:5，所述料液比的单位为g/mL；抽滤并自然干燥20-30h，得干燥后的物料，用蒸馏水搅拌物料提取清蛋白1-2h，其中，物料与蒸馏水的料液比为1:5至1:10，所述料液比的单位为g/mL；于3000-3500g条件下离心15-30min，得A沉淀；用体积百分比浓度为5％的NaCl搅拌A沉淀提取球蛋白1-2h，其中，所述A沉淀与NaCl的料液比为1:5至1:10，所述料液比的单位为g/mL；于3000-3500g条件下离心15-30min，得B沉淀；将B沉淀水洗后用0.05mol/L的NaOH搅拌提取1-2h，其中，B沉淀与NaOH的料液比为1:5至1:10，所述料液比的单位为g/mL；于3000-3500g条件下离心15-30min，得上清液；用体积百分比浓度为12％的三氯乙酸调上清液pH值至4.8，于3000-3500g条件下离心15-30min，得C沉淀，将C沉淀用蒸馏水分散，调pH值至7.0-7.5，用8000或14000透析袋透析后，冷冻干燥，得提纯后的大米蛋白，备存；(2)大米蛋白储备液的制备：将步骤(1)所得的大米蛋白溶于去离子水中，采用0.5-1mol/L的盐酸调节pH值在3.0，并于40-45℃搅拌1.5-2h后，于3000-3500g条件下离心20-30min，取上清液，用Folin-酚试剂法测定上清液中蛋白质含量，通过稀释获得质量百分比浓度分别1.0％和0.1％，且pH值3.0的两种大米蛋白溶液，储存备用；(3)阿拉伯胶(多糖)储备液的制备：取阿拉伯胶溶于去离子水中，采用0.5-1mol/L的盐酸调节pH值在3.0，并于40-45℃搅拌1.5-2h后，于3000-3500g条件下离心20-30min，取上清液，用苯酚-硫酸法测定上清液中多糖含量，通过稀释获得质量百分比浓度分别0.5％和0.1％，且pH值3.0的两种阿拉伯胶溶液，储存备用；(4)纳米或微米尺度复合凝聚物的构建：采用步骤(2)获得的不同体积、不同浓度的大米蛋白溶液和步骤(3)获得的不同体积、不同浓度的阿拉伯胶溶液相互滴定后，得不同的反应体系，将不同的反应体系置于40-45℃的恒温水浴搅拌反应器中立即混匀，得不同的混合体系，将不同的混合体系用分光光度计测定波长600nm处的吸光度，表征为大米蛋白和多糖相互滴定过程中混合体系的浊度变化，并用粒径测定仪测定不同的混合体系平均粒径；混合体系即为大米蛋白-阿拉伯胶复合凝聚物溶液；(5)复合凝聚物干燥：将制备的不同大米蛋白-阿拉伯胶复合凝聚物溶液喷雾干燥或者冷冻干燥后得到复合凝聚物颗粒。优选地，步骤(1)所述碎米为精白米生产过程中产生的碎米。步骤(1)的分步提纯过程中第一步采用70％乙醇搅拌提取1～2h，不但有助于脱除碎米粉中的脂肪，也有助于溶解脱除米粉中的醇溶蛋白，所以分步提纯后无需再次采取醇溶的方法；最终所获得的大米蛋白主要为米谷蛋白，蛋白质提取率为56.40±2.20％，水分含量3.88±0.22％，蛋白质含量96.82±0.13％(干基)。优选地，步骤(3)所采用的阿拉伯胶为市售，分子量约为250,000。优选地，步骤(4)所述相互滴定是取不同体积的质量百分比浓度为的1.0％大米蛋白溶液滴定到5mL质量百分比浓度为0.1％阿拉伯胶溶液中，蛋白质与阿拉伯胶溶液中多糖的质量比值为：0-2.0；或者，是取不同体积的质量百分比浓度为0.5％的阿拉伯胶溶液滴定到5mL质量百分比浓度为0.1％大米蛋白溶液中，蛋白质与阿拉伯胶溶液中多糖的质量比值为：0-5.0。下面对本专利技术作进一步说明：本专利技术以碎米为原料，以分步提取法提纯大米蛋白，透析干燥后的大米蛋白制备成pH3.0的储备液，与相同pH值的阿拉伯胶储备液相互滴定、静置，通过调节蛋白质-多糖比例和滴定顺序，使大米蛋白和阿拉伯胶通过静电相互作用、疏水相互作用等自组装形成不同纳米/微米尺度的复合凝聚物。该方法直接将蛋白质和多糖溶液的pH值调节至3.0，使大米蛋白分散，充分暴露与多糖的作用位点，也避免了蛋白质等电点时的凝沉；其次，不同尺度的复合凝聚物可适应不同应用需求；再者，该方法简单、条件温和、安全可靠、成本低，适于大规模工业化应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：(1)大米蛋白在中性、弱酸性等溶液中分散性差，不能采取通常其他蛋白与多糖复合凝聚时的原位酸化法，本专利技术直接将溶液pH值调节至3.0，使庞大的大米蛋白聚集体充分分散，结构打开，暴露出与多糖相互作用的活性基团；(2)本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用大米蛋白和阿拉伯胶构建纳米或微米尺度复合凝聚物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)大米蛋白的分步提纯：将碎米磨粉后得大米粉，将大米粉用体积百分比浓度为70％的乙醇搅拌1‑2h，其中，大米粉与乙醇的料液比为1:3至1:5，所述料液比的单位为g/mL；抽滤并自然干燥20‑30h，得干燥后的物料，用蒸馏水搅拌物料提取清蛋白1‑2h，其中，物料与蒸馏水的料液比为1:5至1:10，所述料液比的单位为g/mL；于3000‑3500g条件下离心15‑30min，得A沉淀；用体积百分比浓度为5％的NaCl搅拌A沉淀提取球蛋白1‑2h，其中，所述A沉淀与NaCl的料液比为1:5至1:10，所述料液比的单位为g/mL；于3000‑3500g条件下离心15‑30min，得B沉淀；将B沉淀水洗后用0.05mol/L的NaOH搅拌提取1‑2h，其中，B沉淀与NaOH的料液比为1:5至1:10，所述料液比的单位为g/mL；于3000‑3500g条件下离心15‑30min，得上清液；用体积百分比浓度为12％的三氯乙酸调上清液pH值至4.8，于3000‑3500g条件下离心15‑30min，得C沉淀，将C沉淀用蒸馏水分散，调pH值至7.0‑7.5，用8000或14000透析袋透析后，冷冻干燥，得提纯后的大米蛋白，备存；(2)大米蛋白储备液的制备：将步骤(1)所得的大米蛋白溶于去离子水中，采用0.5‑1mol/L的盐酸调节pH值在3.0，并于40‑45℃搅拌1.5‑2h后，于3000‑3500g条件下离心20‑30min，取上清液，用Folin‑酚试剂法测定上清液中蛋白质含量，通过稀释获得质量百分比浓度分别1.0％和0.1％，且pH值3.0的两种大米蛋白溶液，储存备用；(3)阿拉伯胶储备液的制备：取阿拉伯胶溶于去离子水中，采用0.5‑1mol/L的盐酸调节pH值在3.0，并于40‑45℃搅拌1.5‑2h后，于3000‑3500g条件下离心20‑30min，取上清液，用苯酚‑硫酸法测定上清液中多糖含量，通过稀释获得质量百分比浓度分别0.5％和0.1％，且pH值3.0的两种阿拉伯胶溶液，储存备用；(4)纳米或微米尺度复合凝聚物的构建：采用步骤(2)获得的不同体积、不同浓度的大米蛋白溶液和步骤(3)获得的不同体积、不同浓度的阿拉伯胶溶液相互滴定后，得不同的反应体系，将不同的反应体系置于40‑45℃的恒温水浴搅拌反应器中立即混匀，得不同的混合体系，将不同的混合体系用分光光度计测定波长600nm处的吸光度，表征为大米蛋白和多糖相互滴定过程中混合体系的浊度变化，并用粒径测定仪测定不同的混合体系平均粒径；混合体系即为大米蛋白‑阿拉伯胶复合凝聚物溶液；(5)复合凝聚物干燥：将制备的不同大米蛋白‑阿拉伯胶复合凝聚物溶液喷雾干燥或者冷冻干燥后得到复合凝聚物颗粒。...

【技术特征摘要】
1.一种利用大米蛋白和阿拉伯胶构建纳米或微米尺度复合凝聚物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)大米蛋白的分步提纯：将碎米磨粉后得大米粉，将大米粉用体积百分比浓度为70％的乙醇搅拌1-2h，其中，大米粉与乙醇的料液比为1:3至1:5，所述料液比的单位为g/mL；抽滤并自然干燥20-30h，得干燥后的物料，用蒸馏水搅拌物料提取清蛋白1-2h，其中，物料与蒸馏水的料液比为1:5至1:10，所述料液比的单位为g/mL；于3000-3500g条件下离心15-30min，得A沉淀；用体积百分比浓度为5％的NaCl搅拌A沉淀提取球蛋白1-2h，其中，所述A沉淀与NaCl的料液比为1:5至1:10，所述料液比的单位为g/mL；于3000-3500g条件下离心15-30min，得B沉淀；将B沉淀水洗后用0.05mol/L的NaOH搅拌提取1-2h，其中，B沉淀与NaOH的料液比为1:5至1:10，所述料液比的单位为g/mL；于3000-3500g条件下离心15-30min，得上清液；用体积百分比浓度为12％的三氯乙酸调上清液pH值至4.8，于3000-3500g条件下离心15-30min，得C沉淀，将C沉淀用蒸馏水分散，调pH值至7.0-7.5，用8000或14000透析袋透析后，冷冻干燥，得提纯后的大米蛋白，备存；(2)大米蛋白储备液的制备：将步骤(1)所得的大米蛋白溶于去离子水中，采用0.5-1mol/L的盐酸调节pH值在3.0，并于40-45℃搅拌1.5-2h后，于3000-3500g条件下离心20-30min，取上清液，用Folin-酚试剂法测定上清液中蛋白质含量，通过稀释获得质量百分比浓度分别1.0％和0.1％，且pH值3.0的两种大米蛋白溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李向红，李双，尚凯宁，刘永乐，俞健，王发祥，王建辉，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43