葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法与流程

本发明涉及粮食深加工，尤其涉及葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法。

背景技术：

1、大米蛋白是稻米深加工的重要副产品，因其氨基酸组成均衡、生物效价高、低过敏性等优良特性，被广泛应用于婴幼儿配方食品、运动营养品、特殊医学用途配方食品等领域，是一种极具开发价值的植物蛋白资源。然而，随着工业化进程加快和环境污染加剧，部分稻米产区土壤和水源中重金属含量超标，导致大米及其加工产物中镉、铅等重金属富集问题日益突出。大米蛋白作为大米淀粉生产过程中的副产物，在淀粉提取过程中重金属会进一步浓缩富集于蛋白组分中，使得大米蛋白原料的重金属超标问题尤为严重，严重制约了其在食品工业中的安全应用和市场价值。

2、目前，针对食品原料中重金属的脱除方法主要有物理吸附法、离子交换法、溶剂萃取法及生物吸附法等。物理吸附法如活性炭、硅藻土吸附，虽操作简便，但对蛋白体系中的重金属选择性差，且吸附剂残留可能影响产品安全性；离子交换法设备投资大，运行成本高，且在处理蛋白等大分子体系时易造成膜污染和树脂堵塞；溶剂萃取法多使用edta等强螯合剂，虽螯合能力强但难以从产品中彻底脱除，存在食品安全隐患，且容易造成蛋白变性；生物吸附法如利用微生物或植物材料吸附，效率偏低且周期长，难以适应工业化生产需求。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供如下技术方案：

2、提供一种葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法，包括以下步骤：

3、s1：将重金属超标的大米蛋白原料用水调制成固形物含量为5%～15%的蛋白浆液，于15～35℃条件下搅拌水化10～60分钟；

4、s2：将步骤s1的蛋白浆液降温至15～25℃，向其中加入食品级碱液调节体系ph至10.0～10.5，并加入食品级还原剂l-半胱氨酸，在惰性气体保护下搅拌处理15～30分钟；

5、s3：向步骤s2的蛋白浆液中加入食品级柠檬酸溶液和葡萄糖酸-δ-内酯，所述柠檬酸溶液在搅拌下缓慢加入，使体系ph先降至7.0～8.0，随后葡萄糖酸-δ-内酯缓慢水解生成葡萄糖酸，使体系ph进一步逐步降至4.5～5.0；柠檬酸螯合释放出的重金属离子，螯合处理总时间为30～90分钟；

6、s4：将步骤s3的浆液于等电点ph 4.5～4.8条件下进行固液分离，收集蛋白沉淀；

7、s5：将步骤s4的蛋白沉淀重新悬浮于温度为4～15℃的冷水中，固形物含量稀释至1%～5%，在缓慢搅拌下用食品级酸或碱调节ph至6.5～7.5，于低温下保持30～120分钟进行复性，复性完成后将蛋白悬浮液经微滤膜过滤除去聚集颗粒，再通过超滤膜浓缩至固形物含量10%～20%，同时脱除盐分和残留小分子杂质；

8、s6：将步骤s5浓缩后的蛋白液进行干燥，制得食品级大米蛋白产品。

9、作为上述技术方案的改进，步骤s2中所述食品级碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

10、作为上述技术方案的改进，步骤s2中所述l-半胱氨酸的加入量为蛋白干重的0.1%～0.5%。

11、作为上述技术方案的改进，步骤s2中所述惰性气体为氮气或氩气，用于防止l-半胱氨酸的巯基在碱性条件下被氧化，通气持续整个s2处理过程。

12、作为上述技术方案的改进，步骤s2中还加入食品级非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂为吐温20、吐温80或蔗糖脂肪酸酯中的一种，加入量为蛋白干重的0.05%～0.3%。

13、作为上述技术方案的改进，步骤s3中所述食品级柠檬酸的加入量为蛋白干重的1%～3%，预先配制成质量浓度为10%～20%的溶液，加入速度为每升料液0.5～2 ml/min，加入完毕后体系ph为7.0～8.0；所述葡萄糖酸-δ-内酯的加入量为蛋白干重的3%～6%，柠檬酸与葡萄糖酸-δ-内酯的质量比为1:（1.5～4）。

14、作为上述技术方案的改进，步骤s3中螯合处理温度为25～40℃，葡萄糖酸-δ-内酯水解降酸时间为30～60分钟，降至终点ph后继续搅拌10～30分钟。

15、作为上述技术方案的改进，步骤s5中所述微滤膜为孔径0.1～0.5 μm的陶瓷膜或聚偏氟乙烯膜，所述超滤膜截留分子量为10～50 kda，操作压力为0.1～0.5 mpa。

16、作为上述技术方案的改进，步骤s6中所述干燥为喷雾干燥、冷冻干燥或真空干燥中的一种。

17、本发明的有益效果：

18、通过碱处理使大米蛋白分子充分展开，辅以l-半胱氨酸还原剂保护蛋白巯基、防止氧化交联，使原本被包埋于蛋白分子内部的重金属离子充分暴露；继而采用柠檬酸与葡萄糖酸-δ-内酯协同螯合的方式，利用柠檬酸先行中和体系碱度并初步螯合重金属，再利用葡萄糖酸-δ-内酯缓慢水解生成的葡萄糖酸在逐步降酸过程中对残余重金属进行深度螯合；

19、利用葡萄糖酸-δ-内酯在水溶液中缓慢水解逐渐释放葡萄糖酸的特性，使体系ph温和、逐步地降至等电点附近，避免蛋白因快速酸沉而严重变性。同时，在蛋白沉淀复性阶段，采用低温（4~15℃）缓慢复性结合膜分离纯化工艺，使蛋白在温和条件下重新折叠恢复天然构象，有效保留了蛋白的溶解性、乳化性和起泡性等功能性质；

20、在碱处理阶段加入少量食品级非离子表面活性剂，可有效降低蛋白浆液的表面张力，改善蛋白颗粒的润湿性和分散性，辅助蛋白分子展开和重金属离子的暴露释放，同时有助于后续蛋白复性过程中蛋白分子的均匀分散，减少不可逆聚集体的形成。

1.葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法，其特征在于：步骤s2中所述食品级碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

3.根据权利要求1所述的葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法，其特征在于：步骤s2中所述l-半胱氨酸的加入量为蛋白干重的0.1%～0.5%。

4.根据权利要求1所述的葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法，其特征在于：步骤s2中所述惰性气体为氮气或氩气，用于防止l-半胱氨酸的巯基在碱性条件下被氧化，通气持续整个s2处理过程。

5.根据权利要求1所述的葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法，其特征在于：步骤s2中还加入食品级非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂为吐温20、吐温80或蔗糖脂肪酸酯中的一种，加入量为蛋白干重的0.05%～0.3%。

6.根据权利要求1所述的葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法，其特征在于：步骤s3中所述食品级柠檬酸的加入量为蛋白干重的1%～3%，预先配制成质量浓度为10%～20%的溶液，加入速度为每升料液0.5～2 ml/min，加入完毕后体系ph为7.0～8.0；所述葡萄糖酸-δ-内酯的加入量为蛋白干重的3%～6%，柠檬酸与葡萄糖酸-δ-内酯的质量比为1:（1.5～4）。

7.根据权利要求1所述的葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法，其特征在于：步骤s3中螯合处理温度为25～40℃，葡萄糖酸-δ-内酯水解降酸时间为30～60分钟，降至终点ph后继续搅拌10～30分钟。

8.根据权利要求1所述的葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法，其特征在于，步骤s5中所述微滤膜为孔径0.1～0.5 μm的陶瓷膜或聚偏氟乙烯膜，所述超滤膜截留分子量为10～50 kda，操作压力为0.1～0.5 mpa。

9.根据权利要求1所述的葡萄糖酸螯合法去除大米蛋白重金属的方法，其特征在于，步骤s6中所述干燥为喷雾干燥、冷冻干燥或真空干燥中的一种。