米の蛋白質の粉の抽出方法は何ですか?

米isone のthe maでfood crops でChina. In 2018, about 481 milliにtons の米were produced worldwide [1], とit is expected that the demとfor 米will increase によって40% によって2030 [2]. The main components の米are starch とタンパク質[3], which account for about 80% と8% のweight のrice, respectively. Among them, 米starch has the advantages のfine particles, uniform particle size, とgood freeze-thaw stability, とhas unique 文化財とuses [4]; 米タンパク質contains 18 amino acids, such as methionine, proline, lysine, isoleucine, phenylalanine, leucine とtryptophのand threonine, etc. Eight essential amino acids, のreasonable amino acid composition, 高いnutritional value, and close to the WHO / FAO recommended nutritional model [5], 米タンパク質has a biological potency のup to 77, similar to beef and fish, and is a high-quality vegetable タンパク質[6].

米タンパク質はまた、ユニークな低アレルゲン性を有し、加水分解ポリペプチドは、血圧やコレステロールを低下させるなどの健康上の利点を有する[7]。したがって、コメの総合利用は、主にタンパク質修飾[8]と栄養価の開発[9]に焦点を当てています。中国は長い間world&されています#39の最大の米生産[10]が、china &#米を開発するための39の努力は、ささやかなされていると研究はchinaの深刻な無駄をもたらした、深くされていません&#米39;s資源。食品技術の継続的な発展に伴い、コメ資源の研究を増加させ、低価値のコメ資源を合理的に高価値製品に変換し、より大きな経済的、社会的利益を達成する必要があります。本稿では、イネタンパク質の抽出技術、構造的性質、機能的性質、および総合的利用の概要を述べる。

1 .イネタンパク質の抽出方法 粉

1.1アルカリ抽出と酸沈殿

アルカリ法は、現在最も一般的で伝統的な米タンパク質抽出法である。これは、米のタンパク質が80%以上のアルカリ可溶性タンパク質を含んでいるという原理に基づいています。アルカリ抽出によって得られたタンパク質は比較的純粋であるが、抽出過程で高濃度のアルカリ溶液を使用することは、抽出速度と米タンパク質の物理化学的性質に一定の影響を与える。wang[11]は、異なる濃度のnaoh溶液がイネタンパク質の抽出速度および物理化学的性質に及ぼす影響を調べた。高アルカリ濃度の抽出条件下では、タンパク質がひどく変性し、メイラード反応が激しく、リシンとアラニンが縮合反応を起こして有毒物質を形成することが明らかになった。同時に、製品の色に影響を与える茶色の物質が生成されました。これは、アルカリ溶液の濃度が米のタンパク質に大きな影響を与えることを示しています。同時に、温度、時間、物質と液体の比率などの要因も、米タンパク質の抽出速度に大きな影響を与えます[12]。wang yalinら[13]やwang liyingら[14]は、アルカリ抽出法と酸沈殿法を用いて米タンパク質を抽出し、より多くのタンパク質成分を最適な条件で得ることができる。アルカリ法は抽出が簡単だが、水とアルカリを大量に消費するため、工業生産に適用するのは難しい。

120酵素方法

酵素抽出には、プロテアーゼ抽出と非プロテアーゼ抽出に分けられる。プロテアーゼ抽出は、関連酵素によるイネタンパク質の分解と修飾を利用して、イネタンパク質を可溶性ペプチドにして抽出する。一般的なプロテアーゼには、中性プロテアーゼ、アルカリプロテアーゼ、複合プロテアーゼがある。その中でもアルカリプロテアーゼが最も抽出効果が高い[15]。zhang juanjuanらは[16]、papain、アルカリプロテアーゼ、中性プロテアーゼ、ブロメラインを用いてイネ残渣からタンパク質を抽出したところ、アルカリプロテアーゼと中性プロテアーゼの抽出効果はpapainとブロメラインよりも優れていた。

プロテアーゼの加水分解の種類によって、エンドペプチダーゼとエキソペプチダーゼに分けられる。エンドペプチダーゼはタンパク質内部のペプチド結合と反応し、タンパク質を加水分解してアルカリプロテアーゼや中性プロテアーゼなどのポリペプチドにする。エキソペプチダーゼは、ペプチド鎖の両端から、フレーバープロテアーゼやpapainといった個々のアミノ酸にタンパク質を分解する。[17]アルカリプロテアーゼを用いて米ぬかタンパク質を抽出したところ、10%の加水分解で米ぬかタンパク質の抽出率は92%と比較的高い。非プロテアーゼ抽出法とは、アミラーゼ、セルラーゼなどを利用して、コメから非プロテアーゼ成分を取り除き、タンパク質成分を残したまま、コメタンパク質を抽出する方法だ。「始ら。[18]α使用-amylase enzymolyze糠にそのタンパク質回収率とタンパク質の糠タンパク質摂取量はより取得純度も高かっプロテアーゼ方法によって作成されている。これは、アミラーゼを用いてデンプンを加水分解し、米タンパク質の抽出速度を向上させたtangら[19]の結果と似ている。

オズボーン1.3分類

Osborne classifies タンパク質according to をsolubility into four types: albumins, globulins, alcohol-soluble タンパク質and glutenins. Albumins are タンパク質that can be dissolved in water, and globulins are proteins that can be dissolved in dilute salt solutions in addition to water-soluble proteins. Albumins and globulins are the active proteins in rice, but をコンテンツis relatively low. In addition to the above two proteins, the タンパク質that can be dissolved in 50% to 90% ethanol is alcohol-soluble protein, and the protein that can only be dissolved in acid or alkali is gluten. Gluten and alcohol-soluble protein are storage proteins and the main components 米protein, のwhich gluten accounts for about 80% and alcohol-soluble protein accounts for about 10% [20]. Osborne first used the difference in the solubility のwheat proteins at the beginning のthe century to extract wheat proteins continuously, and it was later widely used to extract 米proteins in a graded manner. Wang Yanling et アル[21] used Osborne'は、96%の総タンパク質抽出率を得て、米ぬかからタンパク質の4種類を抽出するための抽出方法を等級付け。この方法の利点は、4つのタンパク質を別々に抽出してその特性を調べることができることである。欠点は、より多くの機器を必要とし、操作がより複雑であることです。

1.4身体的補助方法

物理的支援抽出は、一般的に超音波、凍結解凍、高圧、高速均質化などの物理的方法を使用して、アルカリ性または酵素的方法でイネからタンパク質を抽出するのを支援します。物理的補助抽出法の利点は、米タンパク質の抽出速度を向上させることができることである。超音波を利用した抽出は、キャビテーション、音波の機械的および熱的効果を利用して抽出剤中の分子運動の速度と頻度を増加させ、溶媒分子をより迅速かつ容易に抽出細胞に浸透させ、目的物質をより迅速に溶解させることができる。cai shaら[22]とliu haifeiら[23]は、超音波補助アルカリ法による米タンパク質抽出法を研究した。どちらも超音波がタンパク質の抽出速度を上げることを発見した。原理的にはそうかもしれない 超音波が液体中を伝播すると、液体媒体が絶えず伸びて圧縮され、キャビテーション効果が発生します。このキャビテーション効果は、イネの細胞と細胞膜構造を破壊し、それによってイネタンパク質の細胞膜を貫通する能力を高めることができる。

凍結融解の原理とは、細胞の凍結と解凍を繰り返すと、水中に氷の結晶ができ、残った液体の塩分濃度が高くなり、細胞が膨張して細胞壁が割れ、米タンパク質が溶けやすくなるというものだ。[24] cui supingらは、凍結解凍法で米のスラリーを処理し、アルカリ法で米からタンパク質を抽出した。その結果,凍結解凍処理後の米スラリーのタンパク質抽出率は,アルカリ法に比べて2.6%高かった。choiら[25]は、凍結解凍支援プロテアーゼ法を用いてタンパク質を除去し、米のデンプンを得た。アルカリ法とプロテアーゼ法に比べて、コメタンパク質の除去率はそれぞれ2.5%と7.57%増加した。凍結融解効果は、イネの内部平衡を変化させ、構造を部分的に変化させ、それによってタンパク質の抽出速度を上げることができると推測されている。

In high-pressure assisted extraction, when the pressure reaches a certain level, the complex chemical bonds between the starch and proteins in the rice break[26], and the four-dimensional structure のthe protein changes, thereによってincreasing the 抽出rate のrice protein。西海岩ら[27]は、超高圧補助アルカリ酵素法を用いて米タンパク質を抽出した。圧力400 mpaの時、米タンパク質の抽出速度はアルカリ酵素法より7.82%高かった。zhao congcongら[28]は、米粒子を高圧処理した後、アルカリ抽出法に比べてタンパク質抽出率が24%増加したことを発見した。高圧は、材料の特性にある程度の変化をもたらし、それによってタンパク質抽出速度を増加させることができる。

高速均質化は、材料が急速に均質化チャンバーを通過するときに発生する高速せん断、高周波振動、キャビテーション、対流衝撃などの機械的力と、それに対応する熱効果を使用します。このように誘起される機械的および化学的効果は、材料の物理的、化学的および構造的特性に変化を引き起こすことができます'の高分子は、最終的にタンパク質抽出速度を増加させる効果を達成する。分子の物理的、化学的、構造的性質が変化し、最終的にはタンパク質の抽出速度を向上させる効果がある。石宣明らは、さまざまな抽出方法がイネのタンパク質抽出速度に与える影響を調査し、高圧均質化処理によってイネのタンパク質抽出速度が向上することを発見した[29]。

2 .イネタンパク質の構造的特徴 粉

イネの胚乳は、小さなデンプン顆粒にタンパク質が結合したコンパクトな内部構造をしている。ジスルフィド結合と疎水基は架橋され、分子間で凝集します[30]。存在の肉体タンパク質あり方によれば、に分けられるPB-I型、PB -Ⅱ型。電子顕微鏡で観察学習を通じて分かるように「PB-I型が、コンパクトなボディ構造が幾重にも重なっ粒状0.5リットル- 2μm、を直径するPB -Ⅱ型は木目がとても制服重ねもの形はellipsoidalもない直径約4μm[31]。主にPB-Iタイプ通過Alcohol-solubleた卵白はを行い、丸い卵白など卵白glutine、主にPB -Ⅱ型ます。

アルブミンは分子量の広い単一ペプチド鎖から構成され、サブユニットは主に18 ~ 20 kdaの間に分布する[32]。水溶性が高く、リジン含有量が高いため、他のタンパク質よりも栄養価が高く、特にコメタンパク質の栄養豊富な成分として評価されている[33]。グロブリンポリペプチドには、a、b、c、dの4種類のポリペプチドがあり、それぞれ分子量25.5、15、200、200 kdaを超える[34]。その中でも、ライスグロブリンの主要なポリペプチドであるaグロブリンは、成熟したイネ種子の胚乳に貯蔵されている[35]。アルブミンとグロブリンは、米の生理活性に大きな影響を与え、米の成長期に重要な役割を果たします[36]。

Alcohol-solubleタンパク質そして、グルテニンは米の貯蔵タンパク質です。アルコール可溶性タンパク質は分子量が比較的少ないが、多くの種類がある。10 kdaのアルコール可溶性タンパク質(rp10)と13 kdaのアルコール可溶性タンパク質(rm1、rm2、rm4、rm9)とに分けることができる 16 kdaのアルコール可溶性タンパク質(rp16)〔37〕。10 kdaのアルコール可溶性タンパク質は110アミノ酸から構成される。前駆体タンパク質のn末端には、24アミノ酸からなるシグナルペプチド配列が存在する。13 kdaのアルコール可溶性タンパク質には多くの種類があり、それらのアミノ酸は同じではなく、前駆タンパク質のシグナルペプチドは18から19のアミノ酸から構成されています;16 kdaのアルコール可溶性タンパク質は一般に130から140アミノ酸から構成され、前駆体タンパク質のシグナルペプチドは18から19アミノ酸から構成される[38]。分子量によって、グルテニンは57 kdaのグルテニン、37 - 39 kdaのグルテニン、20 - 22 kdaのグルテニンに分けられる。等電点によれば、37 - 39 kdaのグルテニンが酸性サブユニット、20 - 22 kdaのグルテニンが基本サブユニットと呼ばれる。グルテニンは、アミノ酸配列の類似性から、glua、glub、gluc、gludの4つのサブユニットに分けることもできる[37]。グルテン前駆体のn末端には24アミノ酸残基からなるシグナルペプチドが含まれており、このシグナルペプチドの配列はグルテン前駆体の合成に重要な役割を果たしている[30]。

3 .コメタンパク質の機能性 粉

3.1保水

タンパク質の水分保持量とは、ある濃度のタンパク質溶液を遠心分離した後にタンパク質に残っている水分の質量のことです。タンパク質の立体構造、アミノ酸の組成、表面極性、表面疎水性のすべてが、イネタンパク質の水分保持に影響している[39]。プロテインのバックボーン'sのペプチド鎖はより多くの水を保持することができ、保持された水の量はペプチド鎖の骨格のゆるみに関連している。ペプチド鎖が緩くなるほど、より多くの水が保持されます。さらに、イネタンパク質の一部の極性基が原料中のイオンと相互作用することで、ペプチド鎖の周囲の構造がゆるくなり、保水効果が高まる[40]。zhuら[41]は、米ぬかのタンパク質を高圧で処理したところ、高圧処理によって米ぬかの水分保持量が有意に増加することを発見しました。これは、圧力が高くなると米ぬかタンパク質の構造が開きやすくなり、親水基が露出しやすくなり、水との結合部位が増えるためである。圧力が高いほどアミノ酸基が露出し、保水性が高くなります。

3.2発泡性と泡の安定性

発泡特性とは、発泡中にタンパク質によって形成される界面領域を指し、泡の安定性とは、泡が破裂しないようにする能力を指します。米タンパク質は、親水基と疎水基の両方を含むため、良好な発泡性と発泡安定性を有する。高速で均質化すると、イネタンパク質の空間構造が展開され、表面の疎水性が高まり、泡の形成が改善される[42]。これにより、タンパク質は空気-水界面に急速に吸着し、凝集性タンパク質の層を形成する[43]。wan hongxiaらは、超高圧マイクロジェットの動的均質化の後、米タンパク質の発泡特性が有意に増加したことを発見した[44]。これは疎水性基の暴露と分子間架橋の増加によるもので、発泡特性と安定性が程度によって改善された。

3.3乳化性と乳化安定性

乳化特性とは、タンパク質が水と油の界面で極性成分と非極性成分を結合を防止して急速に吸収する能力を指し、乳化安定性は、測定可能な期間乳化したままになるエマルジョンの能力を反映しています。タンパク質の乳化特性と安定化特性は、親水性と親油性のバランスに依存する[45]。

効果が王ら。[46]のメディア(媒体)で伝え糠の能力については乳化剤hydrophobicity面の側面のたんぱく質の空間の構造展开が糠タンパク質と疎水性の露光糠団体の吸収を増進させることが出来るさ等タンパク質吸収で石油/インターフェース増え、乳化剤特性向上糠展开エッグ構造がもっともや親水性判明し露出lipophilic団体これは、タンパク質と溶媒の相互作用に有益であり、油滴の凝集を防ぎ、乳化安定性も向上した。

In fact, there are many factors that restrict the emulsifying stability のproteins, which leads to different trends in the emulsifying capacity and emulsifying stability のproteins. Liu Fang et al. [47] found that using rice protein as a raw materialまた,熱処理温度の上昇に伴い,乳化性,乳化安定性が向上した。zhang jingら[48]は、米タンパク質の乳化特性は、圧力が増すにつれて増加し、その後減少し、乳化安定性は継続的に低下することを見いだした。

4 .コメタンパク質の応用 粉

4.1高タンパク栄養補助食品

適度なアミノ酸組成、独特の低刺激性、高い生物学的効果のために、米のタンパク質は、栄養を補うために特別なグループの人々のための高品質の植物タンパク質の第一選択です。植物のタンパク質や動物タンパク質はanti-nutritional要因cox-2阻害trypsinを含むd-ラフィノースとhemagglutinin大豆でのムチン卵β-lactoglobulin cow&で#39;s milk. Compared とthe above proteins, rice protein has extremely low allergenicity and can be added to infant foods as a substitute for other plant proteins such as 良质な大豆タンパク and animal proteins. It is an important protein source for infant foods [49]. On the other hand, rice protein 粉 has also been widely studied in animal feed and has been widely used in the aquaculture and animal husbandry industries.

4.2ペプチド活躍

米タンパク質の加水分解物には、血圧を下げる、アンチエイジング、コレステロール値を下げる、体を強化する効果を持つ様々な生理活性ペプチド断片が含まれています'の免疫システム[50]。yangらは[7]、in vitro抗腫瘍免疫応答およびin vivoマウスの白血病の成長に対するアルコール可溶性タンパク質の影響を研究し、アルコール可溶性タンパク質が効果的に抗腫瘍免疫を促進し、有意な毒性なしに白血病の成長を阻害することを発見した。wangら[46]は、米のグルテニンとアルコール可溶性タンパク質の異なる成分がin vitroで異なる抗酸化活性を発揮できるかどうかを研究した。その結果、ペプシン-トリプシン消化後、グルテニンはフリーラジカル除去活性、金属キレート活性、還元力の点でより強い抗酸化反応を示し、アルコール可溶性タンパク質は抗酸化能力が低かった。

4.3食用映画

Edible films are a new type のfood packaging material that has rapidly developed in response to consumer demand for convenient and environmentally friendly food packaging. They have good gas barrier properties, oil barrier 文化財and aroma retention properties [51]. The hydrophilicity のrice protein itself means that the water resistance of 食用films based コメタンパク質is relatively poor. Therefore, the 高いwater permeability rate means that rice protein edible films can only be used for foods とrelatively low moisture content, such as candy, preserved fruits and nut foods [52]. The research on rice edible films not only conforms to the needs of the international trend of environmental protection, but also a forward-looking exploration of the comprehensive development and utilization of rice protein. The use of rice protein to make green plastics and edible packaging film materials is one of the important aspects of the comprehensive utilization technology of rice.

5結論

タンパク質は、人体のすべての細胞や組織の重要な構成要素であり、7必須栄養素の一つです。現在、動物性タンパク質は食事中のタンパク質の主要な供給源である。生活水準と人々の改善と&#健康の39の一定の追求は、植物起源のタンパク質は、栄養補助食品や食品加工においてますます重要になってきています。

米タンパク質 powder, as a high-nutrition, low-allergenic, high-quality plant protein, is very suitable for children, the elderly and the sick. However, due to the low protein content in rice, the development of the 機能nutritional properties of rice protein has not been fully appreciated for a long time. At present, most research on rice protein focuses on the extraction process. Although the alkaline method for extracting rice protein is relatively mature, it has not been truly applied in industrial production due to various shortcomings. Although the enzymatic method for extracting rice protein has better performance in all aspects, its solubility is not optimistic. Other auxiliary or high-tech 方法are only suitable for laboratory research.

米のタンパク質は、溶解度によってアルブミン、グロブリン、アルコールに溶けるタンパク質、グルテニンに分けられる。タンパク質成分の種類によって実用分野が異なります。米の中で最も豊富なタンパク質成分であるグルテニンは、機能性食品の加工に比較的広く使用されている。しかし、グルテニンは溶解性に乏しいため、現在、米のタンパク質を改良して、溶解性、発泡性、乳化性、油吸収性などを高め、機能性を高める研究が行われている。これにより、高機能で良好な加工指標を有するコメタンパク質粉末、コメタンパク質フィルム、その他のコメタンパク質製品の生産が可能になります。

研究の深化とハイテクの関与に伴い、コメタンパク質の抽出速度と機能性は確実に向上するでしょう。コメタンパク質の開発と利用は、低価値資源から高価値資源への合理的な転換を確実に達成し、それによってより大きな経済的、社会的利益を得る。

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