可溶性大米蛋白水解液的干燥工艺

作者简介 收稿日期
聂卉 ( 1978- ) , 女 , 河南 上蔡人 , 硕士 , 助教 , 从事 食品方面 教学及实验室管理工作 。 * 通讯作者 。 2010 05 11
图 1 不同热风干燥温度下大米蛋白含水量变化 F ig .1 The mo ist ure content variation of rice protein under dif ferent hot air dry ing te m perature
安徽农业科学, Journ al ofAnhu iAgr.i Sc. i 2010 , 38( 23): 12679- 12680 , 12692
责任编辑
刘月娟
责任校对
况玲玲
可溶性大米蛋白水解液的干燥工艺
聂 卉, 李晓静, 王 岚, 王章存
* ( 中州大学郑州轻工业学院, 河南郑州 450000 )
摘要 [ 目的 ]对自制的可溶性大米蛋白水解液进行干燥。 [ 方法 ] 采用自然干燥法 、 热风干燥法、 真空干燥法和喷雾干燥法。 [ 结果 ] 采 用喷雾干燥法的效果最好。 [结论 ] 初步确定了喷雾干燥的主要参数, 即固液比为 25% ~ 30 % , 喷头压力为 0 . 6~ 0 . 8M Pa , 进口温度控 制在 250~ 300 , 工作压力为 5MPa , 出口温度控制在 80~ 85 。 关键词 可溶性; 大米蛋白; 干燥工艺 中图分类号 TS 21 文献标识码 A 文章编号 0517- 6611( 2010) 23- 12679- 03 Study on D rying T echnology of R ice Soluble Protein N IE H ui et al ( Zhongzhou U niversity , Zhengzhou, H enan 450000) A bstract [ Objective] The research a m i ed to dry soluble rice protein. [M ethod] D ifferent dry ing m ethods of na tura l drying , ho t a ir dry ing , vacuum dry ing and spray dy ing were adopted . [ R esult] The best m ethod was spray dry ing . [ Conc lusion] T he m ain para m eters were as fo l lo ws : so lid liquid ratio of 25% - 30% , spray pressure of 0 . 6- 0 . 8M Pa , inlet te m perature of 250- 300 , work ing pressure o f5M Pa , ex port te m perature of 80- 85 . K ey w ords Soluble ; R ice protein ; D ry ing technology
表 1 浆料浓度对大米蛋白喷雾效果的影响 Table 1 Effects of different RP concentra tion on spray drying 浆料浓度 % 黏壁情况 S tick ing s ituation 黏壁多 黏壁多 黏壁多 黏壁少 黏壁少 溶解性 Solub ility 较好 较好 较好 较好 较好
大米蛋白是营养界公认的优质植物蛋白, 具有氨基酸配 比合理、 生物价较高 ( B V 为 77) 和低抗原性等特点, 尤其适合 制婴幼儿食品。其突出特点是不溶性的谷蛋白占大米蛋白 总量的 80% 以上, 溶解性较差。国内目前仅做动物饲料使 用, 造成资源的极大浪费。笔者以米渣为原料, 采用双酶方 [ 1] 法制得溶解度为 71% 的可溶性大米蛋白原液 。为便于进 一步应用, 笔者进行了扩大试验, 研究了自然干燥法、 热风干 燥法、 真空干燥法和喷雾干燥法等干燥方法及干燥条件, 将 大米蛋白水解液干燥成大米蛋白粉。 1 材料与方法 1. 1 材料 供试大米蛋白 ( 米渣 ), 由扶沟露鑫食品有限公 司提供, 系大米淀粉糖生产中的副产品, 过 60 目筛后使用 ; 碱性蛋白酶、 复合蛋白酶, 由诺维信公司提供。 1. 2 方法 1. 2 . 1 大米蛋白扩大试验。水解时, 蛋白酶的反应能力对 温度变化相当敏感, 因此加酶温度点要控制准确 ; 设定至酶 反应 pH 值后要马上加入酶, 且在反应过程中要不断调节 pH 值, 以保证酶始终在最适 pH 值下进行反应。根据优化条件 进行大米蛋白的扩大试验 , 即先在碱性蛋白酶优化条件下水 解后灭酶, 取残渣; 再在复合蛋白酶最适反应条件下水解, 收 集 2次离心后的上清液, 即得到可溶性大米蛋白水解产物。 1. 2 . 2 大米蛋白水解产物干燥工艺研究。将水解上清液旋 转蒸发, 根据不同干燥方式对固形物含量的要求 , 使固形物 含量达到 35 % ~ 50 % 后 , 分别采用自然干燥、 热风干燥、 真空 干燥、 喷雾干燥 4种干燥方式干燥。根据产品的色泽、 颗粒 状态、 复溶性等, 对干燥效果进行评定。 1. 2 . 3 大米蛋白复溶性测定。以采用不同干燥方式得到的 大米蛋白粉为原料, 配制相同浓度的水解物溶液 , 离心倒出 [ 2] 上清并测量体积, 用 Folin 酚法 测蛋白浓度 , 并计算出可溶 部分蛋白占总蛋白的百分比。
2. 4 喷雾干燥制备大米蛋白工艺
喷雾干燥是食品行业
中使用最为广泛的食品干燥方法之一。喷雾干燥时, 用泵将
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安徽农业科学 表 1 发酵结果 Table 1 The results of ferm entation 接种前还原糖 g /100 m l 残还原糖 g/100 m l
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发酵工艺 Fer m entation techniqu e 同步糖化发酵 S i m u ltaneous saccharification and fer m entation 先糖化后发酵 F irst saccharification then fer m entation
2 结果与分析 2 . 1 自然干燥制备大米蛋白工艺 在室温 25 、 自然气压 下将大米蛋白水解液干燥, 然后研磨得到大米蛋白粉末。试 验中将大米蛋白水解液旋转蒸发, 使蛋白含量达 50% 。干燥 480 m in后, 由于水解物蛋白含量较高, 干燥过程太长, 蛋白 产生异味。虽然这种干燥方式简单易行, 但所用时间长 , 干 燥产品质量无法保证。因此, 该方法经济价值和实用价值 不高。 2 . 2 热风干燥制备大米蛋白工艺 75、 85 将蛋白水解液旋转蒸发 至含蛋白量为 50% , 设定鼓风加热干燥箱温度分别为 55 、 65 、 , 分别隔 60 、 120、 180 、 240 m in取一定量水解液 , 测定 含水量。干燥后研磨得到大米蛋白粉末, 测定在不同时间的 蛋白溶解度。 从图 1可以看出, 热风干燥速度取决于干燥温度。干燥 温度越高, 干燥越快。 85 温度条件下干燥仅需 216 m in ,而 55 温度条件下干燥则需 315 m in。从图 2可以看出, 不同 时, 溶解时 热风干燥温度下制得的大米蛋白粉溶解速度是不同的 , 且随 着温度变化而呈规律变化。在反应温度为 75 间最短。但由于干燥过程中会发生美拉德反应等因素 , 随着 温度升高大米蛋白粉的颜色会逐渐加深, 且使蛋白变性现象 严重; 又由于粉剂中含糖较多, 黏性较大, 粒度也较大, 影响 产品外观和品质。研究表明, 热风干燥得到的大米蛋白粉无
[ 3]
RP concentration 10 15 20 25 30
。
2 . 4 . 2 雾化器空气压力对大米蛋白粉性质的影响。该试验 采用 QZ 5型移动式喷雾干燥箱 , 依靠高压空气顶吹雾化器 转盘进行雾化工作。当空气压力较大、 雾化器转盘旋转速度 较高时, 料液经雾化后形成的液滴体积较小, 经喷雾干燥后 所得到的大米蛋白粉颗粒较小; 反之, 当空气压力较小、 雾化 器转盘旋转速度较低时, 料液经雾化后形成的液滴体积较 大, 经喷雾干燥后所得到的大米蛋白粉颗粒较大。表 2 表 明, 当喷头压力为 0. 6~ 0 . 8 M Pa 时, 大米蛋白粉黏壁情况较 好, 蛋白溶解性也较好。
2 . 4 . 3 进出风温度对大米蛋白粉性质的影响。在喷雾干燥 过程中 , 进出风温度直接影响大米蛋白粉蛋白质的变性程 度, 进而影响大米蛋白粉的物理性质。温度控制的高低 , 是 影响黏壁的主要因素。如果开始塔出口温度很快上升 , 而实 际塔体温度并没有均衡升上来, 使塔壁温度不均匀, 或此时 ( 下转第 12692页 )
图 2 不同热风干燥温度下大米蛋白溶解性变化 F ig . 2 The disso lv ing variation of rice protein under different hot a ir drying tempera t ure
白粉颗粒越大, 反之亦然。随着浆料浓度的增加 , 大米蛋白 粉溶解性下降。这主要是因为高浓度浆料在承受煮浆和喷 雾干燥等工艺过程的高温时, 蛋白质容易聚结形成不溶物, 不利于喷雾干燥产品的溶解。另外, 浆料浓度还会影响大米 蛋白粉的黏壁情况。表 1表明, 浆料浓度在 25 % 和 30 % 时黏 壁情况较好, 故认为大米蛋白喷雾干燥时浆料浓度为 25 % ~ 30% 较适合。
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法有效地应用到食品中去。
料液输送到干燥室顶部雾化器中, 雾化器将料液雾化成非常 细小的液滴, 当液滴与高温空气流接触时, 被瞬间蒸发干燥 成为粉粒。与其他干燥方法相比较 , 喷雾干燥具有处理量 大、 热损失少和干燥费用低等优点, 因此对于一些热敏性食 品基本上都是采用喷雾干燥的方法来实现干燥的。 2 . 4 . 1 浆料浓度对大米蛋白粉性质的影响。在其他条件一 定的情况下, 提高浆料浓度可以使喷雾干燥粉颗粒变大, 堆 积密度变大, 进一步影响产品其他方面的指标。浆料浓度影 响大米蛋白粉颗粒大小、 溶解性和黏壁情况等。当雾化器转 盘转速一定时, 浆料浓度越高, 则浆料黏度相应越大, 浆料雾 化越困难 , 所以经雾化后所得小液滴体积越大, 所得大米蛋