현미 단백질 분말의 추출방법에는 어떤 것들이 있나요?

쌀 is an important food crop. About half of the world's의 인구는 주식인 쌀에 의존한다.세계 쌀의 주요 생산지와 소비지는 아시아로 세계 &의 91%를 차지하고 있다#39;의 총 소비.China's 쌀 생산량은 전체의 37%를 차지하며 세계 1위 [1]이다.벼의 심층가공과 종합리용은 현재 연구열점지역이다.가공의 부산물-깨진 쌀, 쌀잔여물, 쌀겨 등-에는 개발가치가 큰 성분이 많이 함유되여있다.쌀 잔류물은 발효 산업 &의 부산물이다#39;s는 글루탐산 나트륨, 젖산, 구연산 등의 생산 및 전분 당의 생산.생물이 필요로 하는 필수 아미노산을 함유하고 있어 재활용 가치가 크다 [2].쌀 단백질의 저자극 특성과 높은 영양가로 인해 식품 시장의 미래는 비교적 밝다.

현재 현미 단백질에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 그 응용도 점점 더 확산되고 있다.예를 들어, 현미 단백질 분말, 가수분해 현미 단백질, 변형 현미 단백질, 고부가가치 펩타이드, 생리활성 펩타이드 및 저항성 단백질 [3]을 생산하는 데 사용된다.또한 혼합 음료, 푸딩, 아이스크림, 이유식 등의 첨가물로 사용될 수 있습니다.현미 단백질은 독특한 영양 기능뿐만 아니라 혈청 콜레스테롤 수치를 낮추는 등의 건강 증진 기능도 있다 [4].현미 단백질의 양과 수요가 증가하고 있음에도 불구하고 식품산업에서의 활용은 매우 제한적이며, 이는 주로 불완전한 추출방법, 낮은 수용성 및 기능적 특성 때문이다.

현미 단백질추출하여 고순도 현미 단백질 제품을 얻는데, 일반적으로 현미 단백질 농축액 (RPC, 단백질 함량 50~89%)과 현미 단백질 분리 (RPI, 단백질 함량 90% 이상) [5]로 나뉜다.쌀가루, 쌀 잔여물, 쌀겨 및 기타 원료를 사용하여 현미 단백질을 준비할 수 있습니다.연구자들은 쌀 단백질의 개발 및 활용을 위한 다양한 조제방법을 제안하였다.

1. 용매추출법 (Solvent extraction method)

단백질은 단백질체의 형태로 존재하며 전분과립으로 단단히 둘러싸여있다.배지의 단백질은 80% 이상이 잘 녹지 않는 글루텐이므로 현미 단백질을 추출하는 것은 상대적으로 어렵다.현재 현미 단백질을 추출하기 위해 일반적으로 사용되는 용매는 (1) 계면활성제:SDS, cetyltrimethylammonium bromide;(2) 지방산염;(3) 약산:아세트산, 젖산;(4) 수소 결합 교란제:요소, 구아니딘 하이드로 클로라이드;(5) 알칼리:0.1 N NaOH, 0.1 N KOH;(6) 환원제:메르캅토에탄올 등.쌀 단백질을 식용으로 추출할 때는 0.1 N NaOH 가 가장 널리 사용되고 있다.

왕장춘 [6] 등은 각각 비알칼리성 용매와 알칼리법을 이용하여 쌀겨에서 쌀 단백질을 추출하는 방법을 비교하였다.비알칼리성 용매로 추출한 제품의 단백질 함량은 알칼리법으로 추출한 제품과 동등하였으나, 단백질 회수율은 유의적으로 높아 95.2%에 도달한 반면, 알칼리법으로 추출한 제품의 회수율이 가장 높은 제품은 40%에 불과하였다.분명히이 비알칼리성 용매를 이용하여 쌀 단백질을 추출하는 데에는 일정한 장점이 있으나, 추출용매를 제거하기가 쉽지 않고, 특히 식품용에 있어서 제품 적용에 따른 안전성 문제가 있다.게다가 추출 용매의 사용으로 인해 생산 비용이 상당히 증가할 것입니다.알칼리 방식의 가장 큰 단점은 높은 알칼리 농도로 추출할 경우 단백질의 심한 변성과 더불어 갈색 물질을 생성하는 마야르 (Maillard) 반응이 증가한다는 것이다.이는 고알칼리 농도에서 비단백질 물질의 용해도와 더불어 최종 단백질 제품의 품질에 영향을 줄 수 있습니다.동시에 알칼리성 환경은 리신과 알라닌 또는 시스틴과 같은 특정 아미노산 사이에 응축 반응을 일으켜 독성 물질을 생성할 수 있습니다.리신의 영양가가 크게 낮아지고 완제품은 색갈이 짙고 맛이 쓰며 맛이 좋지 않다.

2.Protease 추출법

현미 단백질을 추출할 때 흔히 사용하는 단백분해효소에는 산단백분해효소, 알칼리성단백분해효소, 중성단백분해효소, 복합효소, 펩신 등이 있다.현재 단백질의 효소가수분해에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.주요공정은 다음과 같다. 원료 → 침지 → 박리 → 효소분해 → 효소불활성화 → 원심분리 → 가수분해물건조 → 단백질분말.Ge나 [7] 등은 산단백질 분해효소와 중성 단백질 분해효소를 이용하여 쌀 단백질을 추출하였으며, 각각 84%, 43%의 추출율을 보였다;왕생린 [8]은 산 단백질 분해효소를 이용하여 쌀 단백질을 추출하였으며, 추출율은 75% 내지 80%;왕원가오 [9]는 알칼리성 단백질 분해효소와 향미 복합효소를 이용하여 현미 단백질을 추출하였으며, 추출율은 81.6%, 제품 순도는 85%;황태화 [10]는 펩신을 이용하여 쌀 잔류물에서 현미 단백질을 추출하였으며, 추출율은 72.4%였다.사실 단백질 분해효소를 이용해 현미 단백질을 추출하는 과정은 성숙되지 않았다.단백질 분해효소의 사용으로 단백질 특성을 개선할 수 있지만, 낮은 수율과 높은 가격 때문에 단백질 분해효소를 이용하여 현미 단백질을 추출하는 공정 개발에 한계가 있었다.

Which protease is more suitable for preparing rice protein?연구자마다 제조사의 효소를 사용하고, 효소의 활성, 성분, 사용된 원료, 추출과정이 같지 않고, 그 외 여러 가지 요인이 있기 때문에 결론은 서로 다르다.

예를 들어 왕원가오 [11] 등은 효소의 종류 (Novozyme's Flavourzy 500MG 덴마크 산 복합 풍미 단백질 분해효소, 500 LAPU/g 활성 단위;0.5 AU/g 활성 단위를 갖는 중성 단백질 분해효소 (Neutrase 0.5 L neutral proteinase;및 Alcalse 2.4 L, 2,4 AU/g), 액체 대 고체 비율, 이황화물 결합 차단기, 가수분해 정도.쌀 단백질을 준비하기 위해 쌀을 원료로 사용하여 4 요인 3 수준 직교실험을 실시하였다.그 결과 효소의 종류에 따라 단백질 추출율에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 알칼리성 단백질 분해효소가 가장 높은 추출율을 보였다.Ge Na [7] 등 우시 효소공장에서 생산된 산성 단백질 분해효소 (50,000 U/g 활성 단위), 중성 단백질 분해효소 (0.5 AU/g 활성 단위), 알칼리 단백질 분해효소 (활성 단위 2.4 AU/g), 복합 단백질 분해효소 (활성 단위 1.5 AU/g)를 비교한 결과 산성 단백질 분해효소에 의한 현미 단백질 추출율이 가장 높은 것으로 나타났다.추출율은 91.25%에 달할 수 있고 알칼리성 프로테아제가 그 다음이며 맛 프로테아제와 중성 프로테아제의 추출효과가 가장 나쁘다.

3. 물리적 분리법 Physical separation method

Kang Yanling et al. [12] introduced a method for extracting brown rice protein by crushing the structure and dissolving the protein through colloid milling and homogenization. After brown rice is micronized and homogenized, the protein dissolution concentration is 75% higher than that extracted from a simple aqueous solution. Treating the raw material with physical methods can increase the protein dissolution concentration by 18.7%. Pulping and homogenization can also cause the molecular weights of the dissolved components to vary greatly. Therefore, it is feasible to use physical methods to increase the protein extraction rate.

2005년, 「 세계농업보 」는 4년간의 연구를 거쳐 미국과학자들이 가격성능비가 더 높은 새로운 방법을 발명하였다고 발표하였다.즉, 특수 균질기에 의해 생성된 높은 압력이 현미의 전분 및 단백질 집합체를 덩어리로 물리적으로 분해하는데 사용되며, 현미는이 장치를 한 번만 통과하면 균일한 전분 및 단백질 미세 분자의 수분 입자가 생성되며,이 입자는 기존의 농도 기반 분리 공정을 통해 전분 및 단백질로부터 분리됩니다.이 새로운 공정은 추출한 쌀 단백질과 전분의 원래 품질을 유지하고, 그 결과 단백질과 전분은 전통적인 가공 방법보다 무결성과 기능성이 우수합니다.미국 과학자들은이 새로운 방법이 쌀 전분과 단백질 생산 산업을 혁신할 가능성이 있다고 보고, 같은 공정을 이용해 쌀겨에서 단백질, 기름, 전분을 추출하는 방법도 연구하고 있다.

4 아밀라아제법

아밀라아제를 이용하여 현미 단백질을 추출하는 것은 사실 쌀의 비단백질 성분을 최대한 제거하고 남은 물질이 쌀 단백질이다.현미 단백질을 추출할 때 현미를 갈아서 물과 혼합하여 슬러리를 만들고, 아밀라아제를 첨가하여 혼합물을 일정 시간 동안 따뜻하게 유지한다.그런 다음 고체물질로부터 초산물을 분리하여 당류효소에 첨가하여 말토스를 생성하는 용액을 얻는다.

The precipitate is high-protein powder, with a protein content of about 50% to 60%. The protein powder obtained using this process contains some starch and sugars that have not been enzymatically hydrolyzed, which means that it does not meet the requirements for concentrated protein and limits its scope of application. In order to increase the protein content, some researchers have added other separation steps while ensuring that the starch in the brown rice is liquefied to the greatest extent. Liu Bin [13] and others used rice residue as a raw material, washed it at high temperature, and then added amylase again to prepare concentrated protein, with a protein purity of over 85%. Frederick·F·S [14] and others carried out alcohol washing on the precipitate separated from the solid-liquid mixture after liquefaction, increasing the protein content to 70%–80%.

5. 복합 추출법

lye 또는 프로테아제 추출을 간단하게 사용할 경우 낮은 추출율, 불충분한 순도, 잠재적인 식품 안전 위험 등 많은 문제점이 있습니다.연구자들은 추출 과정을 최적화하기 위해 복합 추출 방법을 고려하기 시작했다.왕얄린 [15] 등은 2단계 알칼리성 효소법을 이용하여 쌀겨로부터 쌀 단백질을 단계적으로 추출하여 좋은 결과를 얻었다.이 방법은 먼저 알칼리 용액을 이용하여 단백질의 일부를 추출하고, 알칼리 단백질 분해효소를 이용하여 잔여물을 약간 가수분해하여 단백질의 용해도를 향상시키고 2차 단백질 추출을 실시하여 78.8%의 단백질 추출율을 달성한다.

류지 [16] 등도 쌀 잔여물을 원료로 사용하고 이와 유사하게 현미 단백질을 추출하기 위해 알칼리와 프로테아제의 2단계 방법을 사용하였는데 순도와 수율이 각각 70.2%와 57.1%였다.천지왕 [17] 등은 깨어진 쌀에서 현미 단백질을 추출하기 위해 알칼리와 프로테아제의 2단계 방법을 사용했다.그 과정은 깨어진 쌀 → 분쇄 → 묽은 알칼리 추출 → 원심 분리 → 단백질 용액 → 아밀라제 가수분해 → 효소 불활성화 → 원심 분리 → 강수 → 동결건조 → 현미 단백질.현미 단백질 추출율은 73.22% 였고, 순도는 88.75%;천지왕 [18] 등은 불순물을 제거하기 위해 2단 사이클론 분리법을 이용한 현미 단백질 농축법을 사용했으며, 이를 통해 회분 함량을 1.52%까지 줄일 수 있다.가수분해를 셀룰라아제, 리파아제와 함께 하면 단백질의 지방 함량을 2.72%까지 낮출 수 있다.정제 후 현미단백질 농축액의 단백질 함량은 73.96%의 수율로 70%에 달한다.

6 결론

사람들이 현미 단백질의 영양적 가치와 저자극성 특성에 대해 더욱 잘 알게 되고 국제시장에서 쌀 단백질에 대한 관심이 높아짐에 따라 많은 연구자들이 연구 개발을 진행하도록 유도할 것이 확실하다.최근 몇 년 동안, 연구자들은 용매법에서 비 알칼리 추출법은 높은 생산 비용과 식품 안전 위험 등의 문제가 있다는 결론을 내렸습니다;■ 알칼리 방식은 대량의 lye를 소모하고 환경 보호 문제가 있다;단백질 분해법은 또한 낮은 추출율과 높은 비용의 문제가 있다;그리고 물리적 분리 방법은 현재 중국에서 성숙한 기술적 능력을 갖추지 못하고 있다.따라서 향후 연구 작업에서는 원료에 따라 대상별로 추출방법을 결정해야 하며, 다양한 추출방법을 최적화하여 조합하여 각각의 타 & 보완해야 할 것이다#39; s 장점이 있다.

참조:

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