大米淀粉的提取

大米淀粉的提取

大米是东亚、东南亚和南亚地区的主要食粮，而淀粉是大米的主要成分，占其重量的75%-85%。大米虽然产量很大，仅我国就年产约1.8亿吨，但由于其价格较高又是人的主要口粮，并且自身特殊的蛋白和淀粉结合方式使得不能通过水磨法来提取，提高了加工成本，一般只在部分产量集中的地区才用于加工淀粉及其深加工产品。因此，和玉米淀粉、薯类淀粉相比，大米淀粉的生产及其深加工相对比较落后。尽管淀粉工业的三大原料是玉米、小麦和马铃薯，大米淀粉只占13%，不到玉米的一半，列第4位。然而，随着淀粉应用领域的不断拓展、淀粉研究的进一步深入，研究者发现大米淀粉具有一些特殊的物理化学性质，能够满足一些特殊应用行业的需求，并且有着许多潜在的用途，使大米淀粉的研究成为热点。同时大米淀粉作为世界型可再生资源，凭借其特有的物理化学性质在制药，化工等各种工业中的特殊领域得到广泛的应用，也对很多传统的非可再生资源起到了很好的代替作用，具有很好的市场前景。

1大米淀粉的提取

大米胚乳内部结构紧密，淀粉颗粒细小，并且是以复粒形式紧紧包含在蛋白质网络中，而且，胚乳中超过80％的蛋白质是碱溶性谷蛋白，它不溶于水，单用水磨、水洗等方法不能将其除去。因此大米淀粉的分离比较困难，成本比较高。但大米淀粉具有颗粒细小，分子大小范围窄，低过敏等特点，使其能够应用于许多特殊领域。因此，将碎米、霉米以及食用品质差的大米生产成大米淀粉将会大大提高其附加值。目前世界上很多国家都非常重视大米淀粉，并开始大量生产。欧洲的比利时、德国、荷兰和意大利等国家对大米淀粉有较深入的研究和较高的生产能力，美国、日本、埃及和叙利亚等国家也已开始研究和生产，目前在美国和欧洲兴起了大米淀粉研究开发的热潮。大米淀粉的提取方法有碱法、酶法、表面活性剂法、超声波法和高压均质法等。

1.1碱浸法

因为大米中的蛋白质有80％是碱溶性谷蛋白，所以用碱液浸提大米蛋白可以制得高纯度的大米淀粉。该法是用碱液(通常用NaOH)浸泡米粉，使大米淀粉周围的蛋白质发生分解或松动，弱化大米淀粉与蛋白的组织结构，从而使蛋白质溶出。先用0.3％-0.5％的NaOH浸泡碎米，碱液的量约为米的2倍，浸泡温度

为室温到50℃。浸泡过程中，每隔6 h搅拌1次。共浸泡24h，搅拌以空气搅拌效果最好。浸泡后去掉浸泡液，加人新的碱液湿磨，然后放人沉淀槽利用沉淀法进行粒度分级，除去上部澄清部分，将水洗过的淀粉乳液经离心脱水分离出淀粉，干燥粉碎即得成品。碱处理废液中蛋白质溶解量很高，将其收集起来，通过调节pH将蛋白质沉淀分离出来，可用作动物饲料。此外，Matheson和Walsh等人采用0.2mol/L的氨水溶液作为溶剂也取得了比较好的效果。此方法是最常用的提取大米淀粉的工业方法，虽然这种方法工艺简单，但会污染环境，并且降低了蛋白和淀粉的品质。

1.2酶法

传统的碱浸法会产生大量的碱性废液，造成环境污染，将逐渐被酶法所取代。酶法提取反应条件温和，蛋白质多肽链可水解为短肽链，提高了蛋白质的溶解性，同时其反应的液固比小，提高了提取液中的固形物含量，降低了用于除去提取液水分的能量消耗，但此法提取大米淀粉的成本较高，约为碱法的两倍，这主要是由于蛋白酶的成本较高。取湿磨大米粉配成约35％米粉乳液，于55℃、pHl0条件下加入0.5％的蛋白酶，温和搅拌18 h，反应过程中要补充NaOH以维持pH 值恒定。反应后的乳液经200目筛过滤，离心(3000g／20min)，去掉上层黑黄色上清液，沉淀层用50ml的水清洗两遍，再离心(3000g/15min)，去除上清液，重复此清洗过程。后将沉淀物分散于50ml水中，调节pH值到7，再离心(1000g/20min)，刮掉暗色上层，用水将下层沉淀物清洗3遍，干燥即得成品。

1.3表面活性剂法

表面活性剂法是实验室制备大米淀粉常用的方法。该方法是利用烷基苯磺酸钠等表面活性剂与蛋白质结合，使蛋白质形成络合物变性而使淀粉分离。将精米在3～4倍体积表面活性剂中浸泡4h-48h，常用表面活性剂是l％～2％癸酰氧苯磺酸盐(DoBs)-0.12％Na2S03，倒掉上层清液，残余部分干燥后在研钵中研磨成粉即可以得到成品大米淀粉。这种方法存在表面活性剂污染的问题，所以限制了它的发展。

1.4超声波法

将约5g精米粉末溶于45mL蒸馏水中，置于试管中，用10KHz超声波作用10min-20min。用200目筛网过滤均浆，静置滤液，然后除去上层暗黑层，将下

层淀粉清洗数遍，干燥粉碎得成品。这种方法的优点在于淀粉回收率高、淀粉颗粒结构不受破坏并可缩短生产周期，但超声波使淀粉的粘度增加，并且成本比较高，不易工业化，并且能耗高，所以不适于作为独立提取方法，但可以用来辅助其他的提取方法。

1.5高压均质法

这是一种新兴的提取方法，即利用一种特别的均质器所产生的高压，对大米中的淀粉和蛋白质聚成块进行物理分解，可有效节约成本，对环境无污染，但设备要求高，投资高。Guraya等人研究发现，在有水存在的情况下，通过高压均质处理可使大米淀粉和蛋白质形成的复合物发生破裂，从而可以根据密度的不同进行离心分离。该工艺采用物理方法，也不会引入盐类物质。这种新工艺可保留所提取大米蛋白质和淀粉原有的品质，生产出的蛋白质和淀粉与传统的加工方法相比具有更好的完整性和功能性。美国科学家认为，这种新方法有可能对大米淀粉和蛋白质生产业带来革命性变化。