大米蛋白

在穀物蛋白中，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質的食品蛋白，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，不會產生過敏反應，對生產嬰幼兒食品是十分有利的。大米蛋白不僅具有獨特的營養功能，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製備大米蛋白，圍繞大米蛋白開發和利用，研究者提出各種不同製備方法，主要有：溶劑提取、酶法提取、鹼法提取、酸法提取、物理提取和複合提取法。

至2007年國內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（全溶於水，70-90%肽含量，食品級）。

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，緻密顆粒直徑為0.5～2μm，醇溶蛋白即存在於PB-I中；而PB-II呈橢球形，不分層，質地均勻，顆粒直徑約4μm，其外周膜不明顯，谷蛋白和球蛋白存在於PB-II中。兩種蛋白體常年相伴存在。

1.1營養價值

大米蛋白品質是公認穀類蛋白中佼佼者，其含有豐富必需氨基酸，第一限制性氨基酸賴氨酸含量高於其它穀類蛋白，且氨基酸組成模式與WTO/FAO推薦模式相接近，易於被人體消化吸收。與其它穀類蛋白相比，大米蛋白生物價（BV）和蛋白質利用率（PER）更高，生物價可高達77，蛋白質利用率為1.36%~2.56%，在各種糧食中均居第一位〔4〕。大米蛋白品質優於小麥蛋白和玉米蛋白，含有優質賴氨酸，且過敏性低，使大米蛋白非常適於開發嬰幼兒食品。大米蛋白氨基酸組成模式優於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、蛋白腖和蛋白髮泡粉等，若將其降解成短肽或氨基酸，則可製成營養價值極高氨基酸營養液，用於保健飲料、調味品、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。研發現，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cyp2c11和cyp2c23合成，這兩種蛋白質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節血壓方面很重要。臨床研究發現，大米分離蛋白能降低膽固醇。大米含許多與其蛋白質組成相關化學物質，包括生育酚衍生物、生育三烯酚和谷維素，這些物質對降低膽固醇有一定作用。

1.2.2預防慢性疾病

合理營養膳食可預防一些疾病，如心臟病和癌症。亞洲人患心臟病幾率要低於歐洲人，這可能與亞洲人以大米為主食有關。相關研究發現，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，飼餵大米分離蛋白的二甲基苯並蒽（DMBA）誘導雌性小白鼠腫瘤重量低於飼餵酪蛋白小白鼠，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在食品加工、烹調、儲藏和銷售過程中發生物理和化學性質，與環境因素作用下所具有物理化學性質，總稱為蛋白質功能性。這些理化特性常指蛋白質持水性、起泡性、乳化性、粘結性，而形成凝膠、纖維、成膜等性質也認為是蛋白質功能性質反映，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〔7〕。

2.1溶解性

大米蛋白溶解性較低，主要因大米蛋白含75%~90%鹼溶性谷蛋白，這些谷蛋白由許多大分子片斷通過二硫鍵形成，彼此交聯而凝聚，而溶於水的清蛋白僅佔大米蛋白2%~5%。Samson Agboola等發現，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現，米蛋白經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定性兩個方面，乳化作用是蛋白質重要功能之一。每種蛋白質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。酸鹼可改變蛋白質帶電性質和電荷分佈，改變分子空間構象，在提高溶解度同時有可能改善蛋白質乳化、發泡等物化功能。如經鏈霉蛋白酶水解后大米蛋白水解產物，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特點，並與大豆蛋白乳化性能進行比較，發現增加大米蛋白溶解性措施均有利於改善大米蛋白乳化性。稀鹼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，也與蛋白質分子結構變化有關。Samson Agboola等發現，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。Hamada用風味蛋白酶處理大米蛋白，在pH 7情況下，水解液乳化能力高於酪蛋白，乳化穩定性比牛血清蛋白更高。最近，Cristina Marco等通過試驗研究發現，經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起泡性及起泡穩定性

玄國東等研究發現，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%）；之後隨水解度增加，起泡性迅速下降，當水解度達11.5%后，起泡性開始緩慢下降，起泡穩定性也具有類似變化趨勢。李清筱等研究發現，隨蛋白質濃度增加，其起泡性及起泡穩定性都有所增強。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。王文高等研究發現，噴霧乾燥得到大米蛋白溶解性和表面疏水性都很差，所以其起泡性要低於冷凍乾燥產品。有研究者認為，不溶蛋白質粒子會提高起泡穩定性，研究發現，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，經鏈霉蛋白酶水解后大米蛋白水解產物，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，根據樣品水解度與發泡性對應值，分析並確定大米蛋白水解度與發泡性能關係，指出控制水解度為9.0時，蛋白髮泡性能最佳〔10〕。

2.4持水性、持油性

白質持水性與食品儲藏過程中“保鮮”及“保型”有密切關係，另外，還與食品粘度有關；而吸油性則與蛋白質種類、來源、加工方法、溫度及所用油脂有關。由於大米蛋白溶解性差，限制其持水性與持油性。但經脫醯胺改性后，大米蛋白持水性和持油性均有所改善，脫醯胺度在35.7%時，持水性最低，為2.4g/g，持油性達到最高，為3.4%；脫醯胺度為42.4%時，持水性與持油性相當，都為2.6g/g〔9〕。

3.1鹼法提取〔5〕

大米蛋白質80%以上為鹼溶性谷蛋白，稀鹼可使大米中緊密澱粉質結構變得疏鬆，鹼對大分子大米穀蛋白有降解作用，從而使大米澱粉顆粒中蛋白質溶出而被分離。孫慶傑等研究用氫氧化鈉（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，澱粉會糊化。鹼法提取大米蛋白操作簡單，但由於高鹼條件下降解作用，蛋白質得率一般較低，並會引起分子間交叉耦合和重排，導致蛋白質營養價值下降，還可能形成有毒物質如Lysinoalnine等。鹼法提取工藝為：大米粉或米糠加鹼→離心分離→蛋白液→酸沉→離心分離→水洗→酸中和→乾燥→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。目前用於提取大米蛋白的微生物蛋白酶有酸性蛋白酶、鹼性蛋白酶、中性蛋白酶和複合蛋白酶。葛娜等研究發現，酸性蛋白酶對大米蛋白提取率最高，鹼性蛋白酶次之，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穀蛋白髮生界面作用，同時使澱粉結構變得疏鬆，使蛋白酶能擴散進入澱粉質內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複合酶，錢瑩等用一種新型複合水解酶低溫處理大米，得到高純度大米蛋白，蛋白質含量達75%以上。酶法提取蛋白質功能性質較好，消化率高；但提取時間較長，成本較高。其工藝為：大米粉或米糠→蛋白酶水解→離心分離→蛋白液→超濾→乾燥→大米蛋白。

3.3分步水解法提取〔6〕分步水解提取法是將鹼和酶結合起來分步進行提取。王亞林等先用鹼溶法提取部分蛋白質，然後採用鹼性蛋白酶對殘渣輕微水解，以提高蛋白質溶解性，進行蛋白質二次提取，提取效果較好。遲明梅等採用酶鹼兩步法提取大米蛋白，先用α–澱粉酶部分酶解澱粉，使澱粉和大米蛋白結合疏鬆化，然後對酶解產物進行鹼溶酸沉提取蛋白質，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〕國外研究發現，利用聲波、凍結―融化、高壓和高速度均質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亞臨界水狀態下，亞臨界水能有效從脫脂米糠中提取大米蛋白質和氨基酸，其蛋白質得率高於傳統鹼法水解提取。同時，隨溫度升高，蛋白質提取率也提高，這是因高溫狀態下蛋白質溶解度增加。其主要原因是溫度升高，電離常數增加，在水合離子和氫氧離子存在條件下，肽鍵斷裂形成小分子解性蛋白質和氨基酸。總之，從米糠中提取大米蛋白是目前大米綜合利用方向，在此基礎上開發高附加值大米蛋白粉和活性肽等產品大有可為。

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，具有引起豚鼠迴腸收縮，抗嗎啡和免疫調節活性。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抑製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性，廣泛被用於開發高蛋白低過敏嬰兒配方米粉。大米蛋白無麵筋質，適於小麥不耐症、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出具有一定抗拉強度和抗水蒸汽可食用膜，用作風味物質和營養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〕大米澱粉副產品可作為飼料級大米蛋白粉，其豐富營養成分對畜禽有助長抗病功能，且可提高飼料利用率，是飼料業優良添加劑。