米のタンパク質の粉とは何ですか?

riceはworld&の一つです#39の主食、世界の半分以上'の人口と中国の3分の2以上'の人口は、彼らの主要な食料源として米に依存しています。そのため、コメタンパク質は重要なタンパク源となっています#39; sダイエット。中国は水田面積が広く、米の年間生産量は1800億キロに上る。people&を供給することに加えて#39の毎日の食事ニーズは、これらの水田から処理された米はまた、グルタミン酸ナトリウム発酵とデンプン砂糖の生産のための原料として使用されます。

これらの処理の連鎖により、米ぬかや残留米などの副産物が大量に発生します。米ぬかは栄養素が豊富で、タンパク質含量は約12%、脱脂米ぬかのタンパク質含量は18%にもなります。一般的にコメタンパク質粉末とコメタンパク質濃縮物(rpc)として知られているコメの残留物のタンパク質含有量は40%以上です。これらはすべて貴重なタンパク質資源です。海外では米や米ぬかの開発や利用が重視され、栄養価の高い健康食品や付加価値の高い化粧品が生産されています。かつて、中国では動物の飼料として利用され、資源は合理的に利用されていなかった。近年、国はこれを重視し、一部の科学研究机関や企業は研究開発の努力を高めている。本稿では、近年の国内外のコメと米ぬかタンパク質に関する最新の研究成果を、開発と利用の観点から紹介する。

図1米タンパク質粉末の構造・組成・性質

米タンパク質粉末の構造、組成および特性を理解することは、その開発と利用の基礎です。米のタンパク質には多くの種類があり、溶解度の特性によって一般的に分類されます。米や米ぬかからタンパク質を水で最初に抽出したタンパク質分はアルブミンと呼ばれる。残渣を薄塩溶液で抽出したタンパク質分はグロブリンである。75%エタノールで抽出された分はアルコール可溶性タンパク質であり、最後に残渣のタンパク質は酸またはアルカリのみで溶かすことができ、それぞれ酸可溶性タンパク質とアルカリ可溶性タンパク質と呼ばれる。

グルテンやアルコールに溶解するタンパク質は貯蔵タンパク質とも呼ばれる。米の主要なタンパク質成分であり、グルテンが80%以上、アルコール溶解性タンパク質が10%程度を占める。アルブミンとグロブリンの含有量は非常に低い。イネの生理活性タンパク質で、発芽初期に重要な生理的役割を果たします。

異なるタンパク質は、異なるアミノ酸組成を持っています。アルブミン中の非帯電疎水性アミノ酸の含有量は高く,酸性アミノ酸の含有量は低い。グラブリンは塩基性アミノ酸の含有量が15%以上と高く、アルコール可溶性タンパク質の塩基性アミノ酸の含有量はその約半分に過ぎませんが、疎水性アミノ酸は他のタンパク質に比べてはるかに高くなっています[1]。

タンパク質の溶解度は、アミノ酸の組成だけでなく、その存在状態にも関係しています。研究によると、胚乳には主にpb-iとpb-iiという2つの凝集体が存在する。電子顕微鏡lamellar構造をそれほど集積するPB-Iが密集している粒子測定0.5-2μm PB-Iにalcohol-solubleタンパク質はありPB-IIはellipsoidal制服を着デイサイトしないで、with aので,粒径とし4μmほどになる。外膜は明らかではなく、グルテニンとグロブリンがpb-iiに存在している。2つの凝集体が一緒に存在することが多い[2-3]。

イネの発芽過程で、2つのタンパク質凝集体は分解するが、両者の消化率は大きく異なる。pb-iiは、高密度のハードコアを持たないために、より容易に消化され、加水分解されますが、pb-iは発芽後9日でもラメラ構造を維持します。sds-page技術を用いた研究により、pb-iiは新しい電気泳動バンドを連続的に生成し、新しいタンパク質成分が出現する一方で、pb-iの成分は安定であることが示されている[4]。これは、2つのタンパク質分子の代謝に違いがあることを示しています。

粉末状の米タンパク質システイン含有量が高く、- s-s結合を多く含む。これらの鎖内または鎖間の- s-s結合は、タンパク質ポリペプチド鎖を高密度分子に凝集させ、タンパク質凝集体を形成する重要な理由となっている。ポリアクリルアミドゲル電気泳動解析の結果、pb-ii凝集体中のタンパク質には、分子量64、140、240、320、380、500 kda、さらには2000 kdaを超える成分が含まれていることがわかりました[5]。分子生物学の研究によると、イネ貯蔵タンパク質の遺伝子が発現すると、最初に合成されるタンパク質分子は分子量57 kdaのもので、その後22 kdaと37 kdaの2つのサブユニットに切断される。グルテニンの異なるサイズのタンパク質分子は、これら2つのサブユニットから- s-s-[6]を介して組み立てられる。sdは- s - sリンクを切断することができます。使用するsdsの量を変えることで、分子量22 - 23 kdaと37 - 39 kdaの成分が存在することがわかりました。したがって、これら2つの成分は、実際には高分子集合体の基本単位である[5]。

アルブミンには分子量100 kdaに達するタンパク質成分もありますが、アルブミンはシステイン含有量が非常に低いため、- s-s-結合を形成することが容易ではなく、水に溶けやすくなります。このことは、ジスルフィド結合の存在がタンパク質凝集体の安定化に非常に重要であることを示している。

タンパク質を抽出した後、そのアミノ酸組成を分析すると、イネのタンパク質の中には、アミノ酸だけで構成された単純なタンパク質ではなく、糖(ラムノース)や脂質を含む結合タンパク質が含まれていることがわかります[7]。これらの非アミノ酸成分はタンパク質の性質に影響を与えるだけでなく、タンパク質に特別な生理機能を与える。

また、米のタンパク質の種類が決まっていないという研究も多い。米の老化過程では、タンパク質の総量は変わらないものの、構造や種類が変化し、粘性に影響を与える。その顕著な変化は、調理後のジスルフィド結合の増加、タンパク質の分子量の増加、タンパク質凝集体の高密度化、タンパク質とデンプンのネットワーク構造の高密度化であり、これによりデンプン粒の浸漬時の膨潤や軟化が抑制される。

このとき、適当な量の還元剤を加えてジスルフィド結合を断つと、米の粘りが増す[8 - 11]。ren shunchengらもsds-pageを用いて、老化前後のイネタンパク質の分子量の変化を実証した[12]。teoらはまた、イネ中のタンパク質の変化が、イネのレオロジー特性の変化に重要な要因であることを示した[13]。これらの実験はすべて、タンパク質の特性に対する- s-s-bondの重要性を示している。

米のタンパク質は、加齢によって大きな分子を形成するだけでなく、加熱すると大きなタンパク質分子が凝集します。Mujooという指摘が炒め米分子24分子のおもり34 68 KDa集約非常集積する多くの4に×104 KDa、しかし、13 ~ 16番alcohol-solubleタンパク質分子量のKDa国会に出席しなくてます。[14]ようなタンパク質に形成された遺体だ

米タンパク質の開発と利用は、米の老化、加熱、ジスルフィド結合の酸化と還元がタンパク質の特性に与える影響に特に注意を払う必要があることがわかります。

米ぬかの4種類のタンパク質の含有量は、米ぬかとは大きく異なります。

水、塩、アルコール、酸およびアルカリ溶液で連続抽出して得られた透明、球状、アルコール可溶性、酸可溶性およびアルカリ可溶性タンパク質の含有量は、それぞれ34%、15%、6%、11%、32%である。このうち、酸可溶性、アルカリ可溶性タンパク質はともにグルテンタンパク質であり、米ぬかの水溶性タンパク質含有量は非常に高い。クロマトグラフィー解析によると、最初の4つのタンパク質の分子量はそれぞれ10 ~ 100 kda、10 ~ 150 kda、33 ~ 150 kda、25 ~ 100 kdaであった。抽出過程でジスルフィド結合が切断されたアルカリ可溶性タンパク質の主要成分の分子量は、依然として45 ~ 150 kdaの間に分布している。このようなグルテンタンパク質は分子量が多く、水に溶けにくい。しかし、ジスルフィド結合が切断されると、米ぬかタンパク質の98%以上が溶かすことができます[15]。なお、米ぬかのさまざまなタンパク質成分の含有量は、安定化処理(通常は酵素の熱不活性化)の前後で大きく変化し、主に変性によるアルブミンの含有量の減少とグルテンの含有量の大幅な増加として現れます[16]。

2米タンパク質粉末の栄養価

米のタンパク質粉末は、who / faoが推奨する理想的なモデルに沿って、アミノ酸組成がバランスよく、かつ合理的であることから、高品質な食用タンパク質として認められています。その中でも、メチオニンの含有量は比較的高く、他の植物タンパク質とは比較にならないほどです。米の蛋白質と米ぬかの蛋白質の生物学的価値は非常に高く、栄養的価値は卵や牛乳に匹敵する。

また、粉末状の米タンパク質低刺激性で、アレルギー反応を起こさないため、ベビーフードの生産に非常に有益です。乳幼児用の米のタンパク質栄養粉末は、世界中の多くの国で販売されています。多くの植物タンパク質には抗栄養因子が含まれています。例えば、大豆タンパク質やピーナッツタンパク質に含まれるトリプシン阻害剤やレクチン、小麦に含まれるアルブミンの一種、パイナップルに含まれるブロメリンなどです。動物性食品にも、牛乳中のラクトグロブリンや卵白中のオバルブミンなど、いくつかのアレルゲン要因が見られます。これらの要因は乳幼児にアレルギー反応を引き起こす可能性が最も高い。対照的に、米のタンパク質は最も安全であり、米はアレルギー検査を免除できる唯一の穀物である[17]。米タンパク質の研究技術が向上し、乳幼児や高齢者向けの米タンパク質強化食品が市場で人気を集めている。

米タンパク質は、その基本的な栄養機能に加えて、他の健康上の利点も持っています。Morita&#マウスを用いたイネ単離タンパク質(rpi)とカゼインを用いた39;s実験では、rpiは血清中のコレステロール、トリグリセリド、リン脂質の濃度を有意に低下させ、マウスの肝臓の重量もカゼインを与えた試験群よりも低かった[18]。

ジメチルベンザントレン(dimethylbenzanthrene, dmba)は、乳がんの変異原薬である。マウスに体重30 mgのdmba /kgを与え、基礎食のタンパク質はrpi、大豆タンパク質単離(spi)、カゼインでした。その結果、rpiを与えたマウスの腫瘍重さはカゼインを与えたマウスよりも低く、7日後のマウスの血清中のフェノールヒドロキシラーゼの活性に有意差はありませんでした。これは、rpiがdmba誘発発がんに抵抗する効果があることを示している[19]。米ぬかから抽出したrpiも同様の効果を示す[20]。さらに、rpiの成分を高性能液体クロマトグラフィーを用いて分析したところ、トリテルペノイドアルコールやフェルル酸などが検出され[21]、rpiが結合タンパク質であることが示された。タンパク質の特殊な効果は、これらの非アミノ酸成分の参加によるものかもしれません。

ネリエガの実験も非常に興味深いものです。彼は、米とパンを食べる人の閾値未満の身体訓練に対する耐性を比較し、米を食べる人は耐久性が高く、血液中の乳酸値が低いことを発見した[22]。

米ぬかにも抗糖尿病効果があります。ストレプトゾトシン(streptozotocin, stz)は、糖尿病誘発剤である。米ぬかの機能試験では、米ぬかをラットに2カ月間与えたところ、stzによる糖尿病の症状が有意に減少したことがわかりました。試験ラットの血清中のグリセロールとコレステロールの値は対照群よりも低く、多尿症の症状も改善した。米ぬかのタンパク質が重要な役割を果たしていることが推測できます[23]。

以上の研究から、コメタンパク質にはユニークな栄養機能だけでなく、多くの潜在的な医療効果があることが示されました。これは、外国がコメタンパク質の研究、開発、利用を重視する重要な理由の一つです。しかし、中国では、コメタンパク質の機能に関する研究はあまり行われていません。

3 .コメタンパク質粉末の開発と利用

米の主成分はデンプンで、たんぱく質の含有量はわずか9%程度。米から直接タンパク質を抽出することは明らかに経済的ではありません。グルタミン酸ナトリウム製造時の米澱粉糖と廃棄物(米残渣)のタンパク質含有量は40 ~ 65%です。それはまた、米タンパク質濃縮物と呼ぶことができ、米タンパク質の開発と利用のための主な原料である。これは大量に貴重な資源である。これまでは、主に動物の蛋白質の飼料として利用されてきたが、資源利用の観点からは経済的ではない。コメタンパク質の価値が認識され、付加価値の高い食品原料や添加物として開発されるコメタンパク質が増えている。高タンパクで栄養価の高い米粉が市販されているが、主成分はデンプンであり、タンパク質の含有量は非常に少ない。タンパク質資源としての開発・利用の可能性は十分に活用されていません。

3.1イネタンパク質分離(rpi)

米タンパク質濃縮物(rpc)のタンパク質含有量はすでに40%を超えていますが、その多くの機能はまだ理想的ではありません。90%以上のタンパク質を含む単離米タンパク質(rpi)は、その中の炭水化物を化学的または生化学的方法によって除去することによって得られる。rpiは加水分解または生化学的方法によって修飾され、様々な食用タンパク質のサプリメントを生産することができる。rpcはほとんどが水に溶けないタンパク質で構成されているため、従来の抽出方法はアルカリ溶液と酸を用いて沈殿させる。この方法では高純度のrpiを生成することができますが、生成物が暗色であること、タンパク質中のリジンが損傷していること、苦味や有害物質を生じる副反応、タンパク質の回収率が低いことなどの大きな欠点があります。

タンパク質は水に溶けず、非タンパク質成分は主に炭水化物であるrpcの特性に基づいて、抽出されたタンパク質はさらに精製されるべきである。また、より多くの炭水化物の溶解を促進するために、セルラーゼ、ペクチナーゼおよびアミラーゼで処理することができます。この方法は、米澱粉糖の生産に使用され、澱粉糖の収率を高めるだけでなく、高純度のrpiを得ることができ、タンパク質の回収率も満足のいくレベルに達することができる[24-26]。

米ぬかのタンパク質含有量は10 ~ 12%であり、前述の通り約35%が水溶性である。しかし、米ぬかには多くの繊維が含まれており、ほとんどが安定している。加熱するとタンパク質の溶解度が大きく変化し、効率的な抽出が困難になる。現在、米ぬかの均質化と酵素技術の応用を中心に研究が進められています。特に熱処理されていない米ぬかの粒子の大きさは、タンパク質の溶解度に大きな影響を与える。いくつかの研究では、粉砕と均質化によってタンパク質の38%を溶解できることが示されています。これは元の溶解度よりも75%高く、溶解成分の分子量は大きく変化します[27]。

米ぬかタンパク質の抽出に生物酵素を利用することは、さらに効果的です。使用できる酵素には、セルラーゼ、リグニナーゼ、プロテアーゼおよびフィターゼが含まれます。セルラーゼとリグニナーゼは、米ぬかセルロースのタンパク質への結合を破壊することができるので、抽出物中のタンパク質含有量は50%以上に達することができます[28-29]。脱脂米ぬかをフィターゼ、セルラーゼ、リグニナーゼなどを組み合わせて処理すると、タンパク質含有率92%の米ぬか単離タンパク質(rbpi)が得られ、収率は74.6%に達する[30]。

プロテアーゼの適用も良い結果を得ることができます。濱田らは、タンパク質分解酵素を用いて米ぬかを処理し、タンパク質の加水分解度(dh) 10%を達成し、タンパク質抽出率は92%であった。na2so3やsdsなどを用いてタンパク質のジスルフィド結合を切断すれば、加水分解度がわずか2%であってもタンパク質の回収率は84%に達する[31]。抽出過程では、異なる加水分解部位を持つ2つ以上のプロテアーゼを使用する必要があり、得られるタンパク質加水分解物の物理化学的性質は、1つの酵素よりも優れています[32]。

以上の実験はいずれも抽出効果を高めるためにタンパク質の溶解度を高め、得られたタンパク質の発泡性や乳化性もある程度改善されている。これは、ライプロテナーゼ法の技術的方向性や製品特性とは明らかに異なる。

3.2米タンパク質発泡粉末

10年以上前、米タンパク質発泡粉末の出現は、食品生産における米タンパク質の大規模なアプリケーションのためのオプションを提供しました。しかし、この発泡粉末は濃縮された米タンパク質から作られており、naohでタンパク質を限定的に加水分解したものである。製品は色が濃く、ph値が高く、苦味があります。上記の欠点は、プロテアーゼで米タンパク質を加水分解することで克服できる。イネは分子量が多く、疎水性アミノ酸の割合が比較的高いため、物理化学的な機能を発揮できず、溶解性が低い。

プロテアーゼによる適切な加水分解の後、より多くの- coohと- nh2が放出され、タンパク質分子の極性が増加する。タンパク質の溶解度を高めると同時に、溶液のコロイド特性も向上し、一定の乳化および発泡性を示します。食品加工の原料として広く使用でき、食品に一定の加工特性を付与します。現在、中国では大豆タンパク質と小麦グルテンタンパク質の加水分解に焦点を当てた研究が増えている。wang zhang cunらは、単離した大豆タンパク質をプロテアーゼで加水分解することで、良好な結果を得ている[33]。近年、中国でも、酵素による米タンパク質の加水分解による食用発泡粉の調製研究が報告されている[34]。技術の向上に伴い、酵素米のタンパク質の発泡粉は、食品生産に広く使用されると考えられています。

3.3タンパク質hydrolysates

米のタンパク質粉末を原料とし、加水分解の度合いによって用途の異なるタンパク質加水分解物を得ることができる。ほとんどはインスタント飲料用のタンパク質栄養増強剤として使用できますが、一部には特別な風味や健康機能が含まれています。

アミノ酸栄養溶液の調製は、植物性タンパク質を使用する伝統的な方法です。この方法の国内での研究と利用は、主に酸加水分解法である。化学醤油というのは、この方法を基本にしていますが、環境や安全上の問題から、廃止すべきです。プロテアーゼの加水分解を用いると、酵素特異性の制約から、完全にタンパク質を加水分解できる酵素はなく、複数の酵素を用いることは経済的ではありません。

実際には、アミノ酸を補うように設計された栄養製品は、タンパク質を完全に加水分解する必要はなく、小さなペプチドに加水分解するだけです。現在の栄養学的研究によると、小さなペプチド分子はアミノ酸よりも小腸で吸収され、利用されやすいことが示されています。ペプチドの吸収は、腸管粘膜境界に存在するペプチド担体のプロトン勾配を利用した能動的な輸送機構によって行われる。小型ペプチドは浸透圧が低く、摂取後に赤痢やアレルギー反応を起こさず、アミノ酸よりも優れた感覚効果を持つ。タンパク質の栄養補助食品として使用することができます。現在、米国でよく知られているニュートリビ(nutribi)は、そのような製品の一つです。

さらに興味深いのは、多くの小さなペプチド分子は、免疫調節、抗酸化、抗コレステロール、抗血栓症、抗糖尿病などの重要な生理機能を持っていることです。現在、動物のタンパク質を加水分解して生理活性ペプチドを作る研究は世界的なトレンドとなっており、応用価値のある活性ペプチドが数多く発見されています[35]。しかし、イネ由来の活性ペプチドの研究はあまり進んでいませんでした。最も報告されている活性ペプチドの1つは、oryzatensinと名付けられたgly-tyr-pro-met-tyr-pro-leu-argペプチド分子である。モルモットの実験では回腸の収縮を引き起こし、モルヒネに抵抗し、免疫を調節する効果があることが示された。これは主に、ホスホリパーゼを活性化してリソホスファチジン酸を加水分解し、アラキドン酸を放出することによって収縮を引き起こす[36]。

加えて、米のタンパク質の加水分解も特定のフレーバーペプチドを生成することができる。現代の機器による分析によると、これらのフレーバーペプチドにはグルタミン酸が多く含まれており、塩と結合してグルタミン酸ナトリウムを形成し、風味を与える。米タンパク質を酵素加水分解して製造した本製品をデキストリンと混合し、スプレー乾燥させると、市販の食品風味向上剤が得られる[37]。

3.4米タンパク質の化学修飾

天然の植物タンパク質は、一般に物理化学的な機能が乏しい。科学研究者は、化学的手段によってタンパク質の特性を改善し、食品への使用を増やすことを望んでいます。これは、食品加工性能のニーズを満たすだけでなく、食品の栄養価を向上させる。現在、大豆タンパク質の修飾に関する研究が盛んに行われている。主な方法は、リン酸基とアセチル基を導入するか、タンパク質中のグルタミルアミドやアスパラギンなどのアミド基を除去することです。これらの対策は安全で効果的です。しかし、これまでイネ単離タンパク質の化学修飾に関する報告はありませんでした。

以上のように、イネタンパク質は、精力的に開発する必要がある貴重なタンパク質資源である。これは、より多くのジスルフィド結合で接続されたタンパク質ポリマー分子である。米のタンパク質とその加水分解物は、重要な栄養機能を持つだけでなく、潜在的な医療効果を持っています。酵素による加水分解と化学修飾は、イネタンパク質の物理化学的機能特性を向上させることができる。これらの製品は幅広い応用の見通しがあります。海外では米のタンパク質に関する研究が盛んで、いくつかの成果が出ています。国内のコメタンパク質の研究開発に大きな進展が期待される。

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