碎米淀粉提取条件的优化

陈立诺， 别 珍， 刘爱红

（湖北大学知行学院生物工程系，湖北 武汉 430011）

碎米是稻谷加工成大米过程中不可避免的副产物，可以食用，也可以利用，开发出淀粉糖、糊精、果葡糖、低聚糖、抗性淀粉、多孔淀粉等［1］。随着经济条件和生活水平的提高及人们对精米消费量的逐年增长，大米的加工精度不断提高，产品分级整理逐步加强，产生的碎米量也呈现逐年递增的趋势。目前，我国以年产稻谷约1.85亿t位居世界之首。但受现有碾米技术的限制，生产加工过程中通常产生10%～15%的碎米，即1 850万t～3 000万t［2］。碎米中的主要成分是80%左右的淀粉和8%左右的蛋白质，与整米成分含量相似。大米淀粉及其衍生物是重要的工业原料，已广泛应用于造纸、食品、纺织、医药、养殖、废水处理等多个领域。提取、分离、纯化大米淀粉的方法有碱法［3-4］、酶法［5］、碱酶复合法［6］等。本文采用单因素水平实验法优化碱法提取碎米中淀粉的工艺条件，旨在为碎米的深度开发利用提供依据。

1 实验部分

1.1 材料与试剂

碎米，先禾粮机有限公司；氢氧化钠，分析纯，天津市广成化学试剂有限公司。

1.2 实验设备

7DL-5-A离心机，上海安亭科学仪器厂；FW-100高速组织粉碎机，北京市中兴伟业仪器有限公司；101-2AB电热鼓风干燥箱，上海新苗医疗器械制造有限公司。

1.3 实验方法

碎米经高速组织粉碎机粉碎，过筛得碎米粉。然后，取一定量的碎米粉于稀NaOH溶液中浸泡一定时间，离心，去掉黄色上清液。用去离子水清洗沉淀物，离心，去掉上清液，调节pH值至中性，重复清洗3次。沉淀物先于45℃去除大部分水分，再在105℃条件下烘干获得粗淀粉。

2 结果与讨论

2.1 碎米粉粉碎程度对提取粗淀粉的影响

在碱液质量分数为0.5%、浸泡温度为25℃、液固质量比为3∶1、离心时间为4min、浸泡时间为2.5h的条件下，分别选取0.425mm～0.850mm（20目～40目）、0.250mm～0.425mm（40目～60目）、0.180mm～0.250mm（60目 ～80 目）、0.150mm～0.180mm（80目～100目）、≥0.150mm（100目）等不同范围的碎米粉进行粗淀粉提取，结果见第29页图1所示。

由图1可知，随着筛子目数的增加，碎米粉的颗粒越来越小，粗淀粉的提取率逐渐变小。这是因为，碎米粉颗粒越小，其中蛋白质越易溶解于NaOH溶液中而被去除。但碎米粉颗粒小于0.150mm（100目）筛后又易产生糊化作用，难与蛋白质分离。因此，碎米粉颗粒在0.150mm～0.250mm（60目～100目）较适宜。

图1 碎米粉颗粒大小与粗淀粉提取率关系

2.2 碱液浓度对粗淀粉提取率的影响

取0.150mm～0.250mm（60目～100目）碎米粉，在固液质量比为1∶6，浸泡时间为2h，浸泡温度为25℃，NaOH质量分数分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%条件下进行提取碎米淀粉，其结果如图2所示。

图2 NaOH质量分数对粗淀粉提取率的影响

从图2中可以看出，随着NaOH质量分数的增加，碎米粗淀粉的提取率下降。这是因为，一方面，大米蛋白质在胚乳中与淀粉结合紧密，较难溶出，适当浓度的NaOH可以使其结构变得疏松，促使蛋白质与大米淀粉分离，溶解出来被去除；另一方面，NaOH质量分数达到一定值时，提取中淀粉糊化量又会增加，导致淀粉提取率降低。综合两方面的原因，当NaOH质量分数为0.4%左右时，蛋白质去除较为完全，淀粉糊化程度很低，提取的碎米淀粉纯度高。

2.3 固液比对粗淀粉提取率的影响

取一定量碎米粉，在碱液质量分数为0.4%、浸泡温度为25℃、浸泡时间为2h，分别在固液质量比为1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8下提取碎米淀粉，结果如图3所示。

图3 固液比对粗淀粉提取率的影响

从图3中可以看出，当固液质量比小于1∶6时，碎米粗淀粉提取率逐渐下降。这是因为，随着固液质量比的增加，碎米中蛋白质溶解，被去除量增加。当固液质量比达到1∶6时，碎米中蛋白质基本都被去除，因此再增加固液比时，碎米粗淀粉提取率基本不再变化。

2.4 浸泡时间对碎米粗淀粉提取率的影响

在碱液质量分数为0.4%、浸泡温度为25℃、固液质量比为1∶6条件下，分别选取浸泡时间为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5h做提取碎米淀粉实验，结果见图4所示。

图4 浸泡时间对粗淀粉提取率的影响

从图4中可以看出，随着浸泡时间的增加，粗淀粉的提取率增加，但当浸泡时间达到2.5h后，提取率增加缓慢。这可能是因为，随着时间的延长，NaOH溶液腐蚀并破坏了大米的结构，不利于蛋白质从淀粉中分离出来，使粗淀粉的提取率增加。考虑到成本和效率，浸泡时间应选择2.5h。

3 结论

利用碱法提取碎米淀粉时，先将碎米粉碎为0.150mm～0.250mm（60目～100目），然后在NaOH质量分数为0.4%、固液质量比为1∶6，浸提时间为2.5h条件下，粗淀粉的提取率可达72%，比较适合大量提取。

［1］ 迟明梅，方伟森.碎米资源的综合利用［J］.粮食加工，2006，31（4）：39-41.

［2］ 腾碧蔚.碎米资源及其综合利用概述［J］.食品与生物，2013（1）：12-13，31.

［3］ 刘一洋，林亲录，田蔚，等.碱消化法提取大米淀粉的研究［J］.农产品加工，2009（12）：66-67，70.

［4］ 易翠平，姚惠源.高纯度大米蛋白和淀粉的分离提取［J］.食品与机械，2004，20（6）：18-21.

［5］ 倪凌燕，王立，易翠平，等.高纯度大米淀粉的提取分离纯化［J］.粮油加工，2006（9）：72-76.

［6］ 盛志佳，林亲禄，肖华西.大米淀粉的提取及纯化方法研究［J］.湖南农业科学，2011（7）：80-84.