生物技术专业综述性毕业论文范文

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本科毕业论文

题目：大米蛋白的研究进展

学院：生命科学学院

专业：生物技术

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目录

中文摘要及关键词 (1)

英文摘要及关键词 (2)

引言 (3)

1 大米蛋白的组成及结构 (3)

1.1 大米蛋白的组成 (3)

1.2 大米蛋白的结构 (3)

2 大米蛋白的营养价值及保健作用 (4)

2.1 大米蛋白的营养价值 (4)

2.2 大米蛋白的保健作用 (4)

3 大米蛋白的功能性 (5)

3.1 溶解性 (5)

3.2 乳化性 (5)

3.3 持水性及持油性 (6)

3.4 起泡性及起泡稳定性 (6)

4 大米蛋白的提取方法 (7)

4.1 碱法提取大米蛋白 (7)

4.2 物理分离法提取大米蛋白 (7)

4.3 溶剂提取法 (8)

4.4 酶法提取大米蛋白 (8)

4.5 复合提取法 (10)

5 大米蛋白的开发利用 (10)

5.1食品添加剂 (10)

5.2蛋白质营养补充剂 (11)

6 大米蛋白的市场前景及展望 (12)

结束语 (13)

参考文献 (14)

致谢 (17)

摘要

大米蛋白是一种氨基酸组成合理，生物效价高，过敏性低的蛋白质。能够满足2-5岁儿童的氨基酸需求，非常适合开发婴幼儿食品。此外大米蛋白可加工成酱油、高蛋白粉、蛋白饮料、蛋白胨和蛋白发泡粉等，若将其降解成短肽或氨基酸,则可制成营养价值极高的氨基酸营养液，从而用于保健饮料、调味品、食品添加剂等。本文对大米白的结构及组成、功能特性、营养价值、分离技术、提取技术、开发利用等现状做了简要概述。

关键词：大米蛋白；营养价值；功能特性；开发利用

Abstract

Amino acid composition of rice protein is a reasonable biological titer, low-protein allergy. 2 to 5 years to meet amino acid requirements of children, making it very suitable for development of baby food. In addition, processed into soy sauce, rice protein, protein powder, protein drinks, peptone and protein foam powder, if its degradation into short peptides or amino acids, nutritional value can be made of high amino acid nutrient solution, which for health beverages, condiments, food additives. In this paper, the structure and composition of white rice, functional properties, nutritional value, separation, extraction, development and utilization of a brief overview of current situation.

Keywords：rice protein; nutritional value; functional properties; development and utilization

引言

大米蛋白系由大米中提取获得。此前由于大米中蛋白质含量较低(仅7%-9%左右)制取大米蛋白的成本较高，学术界对大米蛋白的研究大都局限于理论层面。然而科学家对其研究后发现大米蛋白的氨基酸组成、口感、抗过敏性等品质竟如此优越，以至有学者称其为“目前自然界已知最优秀的植物蛋白”。

大米蛋白的氨基酸组成成分接近“完全蛋白”，其生物价高达77%，及虾仁、牛肉等相近；大米蛋白还具有柔和的口感，无大豆蛋白、小麦蛋白等所含有的豆腥或其他异味；此外，大米蛋白还是目前未见有

过敏性案例的植物蛋白。因此就其应用安全性而言具有无可比拟的优越性。

中国是世界上最大的稻米生产国，大米蛋白资源十分丰富。近年来，由于生物技术的广泛应用，大米蛋白的生产技术水平已满足使其产品参及市场竞争，并获得品质及成本优势。“中国制造”的食品级大米蛋白已经在美国、欧盟、日本等发达国家和地区占领了相当的市场份额。随着人们对大米蛋白认知的不断提高其在国内市场也将被越来越多的企业和消费者所接受。大米蛋白具有广阔的开发和利用前景。

1 大米蛋白的组成及结构

1．1 大米蛋白的组成

大米蛋白具有优良营养品质,是公认的谷类蛋白中的优质植物蛋白。主要由清蛋白、球蛋白、醇溶性蛋白和谷蛋白等四种蛋白组成。按Osborne分类方法,清蛋白占总量2%-5%；球蛋白占总量2%-10%；谷蛋白占总量80%以上；醇溶蛋白占总量1%-5%。大米蛋白因赖氨酸含量较高,必需氨基酸含量及其他谷类蛋白中必需氨基酸含量比较具有一定优势,生物价(BV)及蛋白质效用比率(PER)较高,具有良好的营养价值[1]。

1．2 大米蛋白的结构

大米蛋白主要以两种蛋白体(PB)形式存在[2],即PB-I和PB-II两种类型。电子显微镜观察表明, PB-I蛋白体呈片层结构,致密颗粒直径为0. 5-2μm,醇溶蛋白即存在于PB-I中；而PB-II呈椭球形,不

分层,质地均匀,颗粒直径约4μm,其外周膜不明显,谷蛋白和球蛋白存在于PB-II中。两种蛋白体常相伴存在。

2 大米蛋白的营养价值及保健作用

2．1 大米蛋白的营养价值

大米蛋白的氨基酸构成比较完整，组成合理，必需氨基酸含量接近FAO/WHO建议模式（1973）。含有丰富的赖氨酸（含赖氨酸高的谷蛋白占大米蛋白的80%左右），是禾谷类粮食中最好的一种蛋白质[3]。另外，大米蛋白质的生物价为77，不但在各种粮食中居第一位，而目可以和鱼（生物价76）、虾（生物价77）及牛肉相媲美。大米蛋白的消化率和净蛋白质利用率高，在儿童体内分别为88.8%、79.9%，在成年人体内分别为87.3%、75.5%[4]，且不含胆固醇。许多研究表明，大米蛋白是优质蛋白，它具有氨基酸组成合理和低过敏性特点，是蛋白质中佼佼者。大米蛋白质中蛋氨酸含量高达 2.2%，这是其它植物蛋白质甚至很多动物蛋白质也无法比拟的。大米蛋白质中精氨酸含量也较高，很适宜在婴幼儿食品中添加。大米蛋白质在学前儿童体内真消化率(TD)、生物价(BV)、和净蛋白质利用率(Npu)分别为88.8%、90.0%、79.9%:而成年人这三项指标分别为87.3%、86.0%、75.5%，故大米蛋白用于儿童食品更好。大米蛋白氨基酸组成平衡合理，及WHO/FAO推荐理想模式非常接近川。大米蛋白低抗原性是其有别于其它植物蛋白食物另一个特点。很多植物性蛋白中含有抗营养因子，如大豆和花生是常用的植物蛋白质来源，但大豆和花生含有对人体有害的胰蛋白酶抑制素和凝血素，在大豆中还含有胀气因子棉子糖和水苏

糖等；动物性食品中也有一些抗营养因子，如牛奶中的乳球蛋白、鸡蛋清中卵类粘蛋白等，使食用者可能会产生过敏或中毒反应，特别是婴幼儿对这些因子最为敏感。而大米蛋白不含类似致敏因子，安全可靠。因此，大米是唯一可以免于过敏试验的谷物。现世界上很多国家都以大米蛋白营养粉作为婴幼儿营养的蛋白补充剂。

2．2大米蛋白的保健作用

近年研究发现，大米蛋白不仅具有重要营养价值，还具有重要保健功能，如抗糖尿病、抗胆固醇、抗癌变等。Mori-ta等曾对大米分离蛋白(RPI)这些功能进行系统研究，分别以RPI、大豆分离蛋白(SPl)和酪蛋白作为实验鼠饲料的蛋白质，以二甲基苯并葱(DMBA)诱导雌性鼠乳腺癌变;试验结果发现，饲喂RPI的鼠瘤重低于饲喂酪蛋白者，说明RPI具有抵抗DMBA诱导癌变作用川。另外，以RPI和酪蛋白饲喂小鼠的对比试验中发现，RPI能显著降低血清中胆固醇、磷脂和甘油浓度，饲喂RPI鼠的肝重量也低于饲喂酪蛋白试验组闹。从米糠中提取RPI也同样表现出对DMBA诱导雌性鼠乳腺癌变和链脉佐菌素(Streptozotoein，STZ)诱发糖尿病抵抗作用[5、6]。STZ是诱发糖尿病引诱剂，对STZ诱发糖尿病实验鼠饲喂米糠两个月发现，试验鼠血清中甘油和胆固醇含量均低于对照组，多尿症症状也得到改善。用色质联机对RPI成分分析表明，RPI是结合蛋白，在RPI中除氨基酸外，还有三枯烯醇、阿魏酸等成分存在回，大米蛋白特殊作用可能及这些非氨基酸成分存在具有密切关系。

3 大米蛋白的功能性

蛋白质在食品加工、烹调、储藏和销售过程中发生作用的物理和化学性质，及环境因素作用下所具有物理化学性质，总称为蛋白质功能性。这些理化特性常指蛋白质持水性、起泡性、乳化性、粘结性，形成凝胶、纤维、成膜等性质；也有人认为蛋白质功能性质反映它在受到蛋白组成中其它共存物(水、盐、糖、脂肪、风味物等)影响下所具有物理化学性质。

3．1 溶解性

大米蛋白溶解性不是很好，主要是由于大米蛋白含75%-90%碱溶性谷蛋白，这些谷蛋白由许多大分子片段通过二硫键形成，彼此交联而凝聚;而溶于水的清蛋白仅占大米蛋白2%-5%。研究表明，大米蛋白溶解性不仅及其氨基酸组成有关，并及其存在状态也有关系。在胚乳中蛋白主要以两种聚集体形式存在，即PB-I型和PB-II型。经电子显微镜观察表明，PB-I型聚集体呈片层结构，致密颗粒直径为0.5-2μm，醇溶蛋白即存在于PB-I型中;而PB-II型呈椭球形，不分层，质地均匀，颗粒直径约4μm，其外周膜不明显，谷蛋白和球蛋白存在于PB-I型中。两种聚集体常相伴存在。在pH对大米蛋白溶解性影响研究中，Samson Aghoofa等发现在pH4-7时，大米蛋白中谷蛋白溶解性增长缓慢，而接近pHg9-10时，蛋白溶解性迅速增加[7] 。同时，改性会对大米蛋白溶解性产生一定影响。郑建冰 [8]利用酸法脱酞氨对大米蛋白进行改性，能使其溶解性增加，溶解度最高可达96%。3．2 乳化性

乳化性包括乳化活性和乳化稳定性两个方面，乳化作用是蛋白质重要功能之一。每种蛋白质都有一定的分子组成和特定空间结构，其乳化性能及分子表面疏水性密切相关。酸碱可改变蛋白质带电性质和电荷分布，改变分子空间构象，在提高溶解度同时有可能改善蛋白质乳化、发泡等物化功能。经链霉蛋白酶水解后，大米蛋白水解产物乳化性有很大提高。王章存等[9]考察几种大米蛋白在不同条件下乳化性能及其表现特点，并及大豆蛋白乳化性能进行比较，发现增加大米蛋白溶解性措施均有利于改善大米蛋白乳化性。稀碱溶液提取得到谷蛋白一旦溶解，其乳化能力可及大豆蛋白媲美。亚硫酸钠对大米蛋白乳化行为改变，不仅及蛋白溶解性增加有关，也及蛋白质分子结构变化有关。SamsonAghoofa等发现大米蛋白低溶解性和高分子量导致其乳化性能不是很好，所以可通过对大米蛋白分子结构改造提高其溶解、乳化等功能性质。Hamada用风味蛋白酶处理。大米蛋白，在pH7情况下，水解液乳化能力高于酪蛋白，乳化稳定性比牛血清蛋白更高[10]。李积华等采用Alcalase2.4L碱性蛋白酶有限水解对米渣蛋白水溶性和乳化性功能进行改善，分析水解度及乳化性关系，确定碱性蛋白酶对蛋白水解度为4.59%时乳化性能最好[11]。

3．3 持水性及持油性

蛋白质持水性及食品储藏过程中“保鲜”及“保型”有密切关系。另外，还及食品粘度有关；而吸油性则及蛋白质种类、来源、加工方法、温度及所用油脂有关。由于大米蛋白溶解性差，限制其持水性及持油性。但经脱酞胺改性后，大米蛋白持水性和持油性均有所改

善，持水性最低，为24g/g，持油性达到最高，为3.4 g/g；脱酞胺度为42.4%时，持水性及持油性相当，都为2.6 g/g。迟明梅等在实验中对富士光、沙沙泥、彩稻等不同品种大米蛋白进行研究发现，大米蛋白吸油性均较差，均为1ml/g左右[12]。

3．4 起泡性及起泡稳定性

玄国东等研究发现:在最佳酶解反应条件下研究结果表明，反应开始时，随着酶解物水解度增加，酶解物起泡性升高，当水解度达10.4%时，起泡性最高(37.5%);之后随水解度增加，起泡性迅速下降，当水解度达11.5%后，起泡性开始缓慢下降:起泡稳定性也具有类似变化趋势[13]。李清筱等研究发现，随蛋白质浓度增加，其起泡性及起泡稳定性都有所增强[14],为得到最好起泡特性，要兼顾溶解性和疏水性，使亲水和疏水达到一种良好平衡。有的研究者认为，不溶的蛋白质粒子会提高起泡稳定性。而研究发现，在pH4-7时，米蛋白中谷蛋白溶解性和乳化性都增加缓慢，而接近pH9时，迅速增加。同时，经链霉蛋白酶水解后米蛋白水解产物，随其氮溶解值升高，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质，根据样品水解度及发泡性对应值，分析并确定大米蛋白水解度及发泡性能关系，指出控制水解度为9.0时，蛋白发泡性能最佳[15]。

4 大米蛋白的提取方法

目前大米蛋白的提取方法研究较多的是碱法、物理分离法、酶法和溶剂提取法等方法。

4．1 碱法提取大米蛋白