碎米资源的开发

米淀粉是指以碎米为原料制取的淀粉制品，同时可生产米蛋白，下脚为淀粉糟（饲料）。大米中的蛋白质分布在糊粉层、蛋白体、细胞壁。大米淀粉是以复粒形式紧紧包含在蛋白质网络中，两者之间结合力非常紧密，水或亚硫酸液无法破坏这种结合力。因为大米蛋白质中至少80%是碱溶性蛋白，用碱液浸提米蛋白，从而制得高纯度的米淀粉。溶解于碱液中的米蛋白用酸调节到米蛋白的等电点（pH值3～4），沉淀分离蛋白质（粗蛋白），再经碱溶、酸处理、离心分离制得米蛋白。

制取米淀粉的工艺流程如下：

经过上述工序生产出的米淀粉，含水分12%～13%，淀粉87%，粗蛋白0.3%，粗脂肪0.1%，粗纤维未检出，灰分0.2%；米淀粉颗粒细、有棱角，可以很好地附着在纸或人的皮肤上，以达到使其表面光洁平滑的效果，并能很好地吸附碱性色素，用于照相纸、拷贝用感光纸、彩印等各种特殊用纸的填料、涂料以及食品、药品等。米蛋白可用于加工高蛋白食品或饲料的蛋白强化剂。

国内外研究者将用物理、机械以及生物方法使淀粉颗粒由表面至内部形成孔洞的淀粉定义为多孔淀粉。多孔状淀粉具有如下特征：比表面积大大高于原淀粉，并且具有较强的吸附各种物质的能力。1998年，日本长谷川信弘对由酶水解方法得到的多孔淀粉进一步描述如下：对生淀粉具有水解活力的酶在低于淀粉糊化温度下降解各种淀粉得到的水解产物称为多孔淀粉。

由于多孔淀粉具有一种特殊中空空间结构，也就赋予了其特殊性能。作为吸附剂，多孔淀粉与天然淀粉相比有如下特性：①较大的比孔容；②较大的比表面积；③堆积密度、颗粒密度低；④良好的吸水、吸油能力。

另外，多孔淀粉本身还具有以下特征：①在干燥状态下有良好的机械强度；②分散在水及其他溶剂中能保持明显的结构完整性；③加工过程不使用化学试剂，安全，无毒，使用剂量不受限制。

多孔淀粉作为一种天然有机物，在形成过程中没有受到任何化学试剂的作用，又具有较强的吸附性能，使得它具有得天独厚的、不同于一般无机吸附剂的应用性能。它安全、无毒，吸附目的物后，可以以任何比例添加到食品中。而且，多孔淀粉可以吸附除了膏状物质以外的任何形态的物质。多孔淀粉吸附的目的物质可以归类如下：①空气中易氧化、分解的或光敏性的物质，如DHA、EPA、维生素E、维生素A、胡萝卜素、番茄红素、色素；②需要缓慢释放的物质，如药品、农药、香料、甜味剂（天冬甜素）、酸味剂、香辛料、酶、调味料；③需要粉末化的油脂或脂溶性的物质；④需要高倍率均质稀释的物质或需要均质混合的密度大的物质，如药品、色素、胱氨酸、农药；⑤有不良气味（苦、臭味）的物质，如粉末状、液状等。

大米多孔淀粉的制备工艺及控制条件如下：

制备多孔淀粉最有实用价值的是酶水解方法。酶法制备多孔淀粉首先要找到生淀粉酶和原淀粉，并且两者匹配，才能形成多孔淀粉。

脂肪是绝大多数食品中必不可少的重要组成部分，对食品的风味、口感、质地等感官特性起重要作用。然而，高脂肪的过多摄入易引起严重危害人体健康的一些疾病，如脑血栓、高血压、高胆固醇、冠心病、青年肥胖症等，并且与某些癌症的发病率及增大有关，如乳腺癌的增大、患肠癌的危险性等。过多的脂肪易在血管壁上沉积而导致动脉硬化，引起心血管疾病。

纯的脂肪几乎是无味的，对于大多数产品来说，若把食品中的脂肪全部除去的话，风味就明显地降低，且有些食品除去脂肪后就根本无法成形。因此，在减少食品中脂肪含量的时候，必须同时考虑脂肪对食品的影响。当消费者对食品中脂肪含量非常敏感，但又无法接受脂肪减脂或无脂食品粗糙的口感时，脂肪替代品就应运而生了，并成为低热量食品的重要基料。

大米淀粉是作为脂肪模拟品的良好原料，因为它没有脂肪酸酯摄入过多会引起腹泻和腹部绞痛，并影响机体吸收某些脂溶性的维生素和营养素的副作用；也优于以蛋白质为基质的脂肪替代品，因为有的人群对此种产品过敏。以大米淀粉为基质的脂肪替代品，能克服以上缺点，而且大米颗粒是已知谷类淀粉中颗粒最小的，易产生奶油状润滑的黏稠度及滑腻的口感。

米淀粉基质脂肪替代品可以替代焙烤食品、冷甜食、蛋黄酱、沙司、涂抹食品、色拉调味料、肉制品等食品中所用的脂肪，替代率为50%～75%。其产热量只有脂肪的44%，最常用的配比是3份水加1份淀粉基质脂肪替代品，其热量只有脂肪的1/9。

大米淀粉基质脂肪替代品生产工艺如下：

米淀粉→调浆→糊化→酶水解（α-淀粉酶，防老化）→灭酶→中和→过滤→干燥→包装→成品

我国有丰富的碎米资源，以碎米为原料生产各类淀粉糖，不仅为食品和医药工业提供了丰富的生产原料，也为碎米的加工转化开辟了广阔的途径。利用淀粉质原料生产的糖品通称为淀粉糖。淀粉糖的种类很多，主要包括葡萄糖浆、结晶葡萄糖、麦芽糊精、麦芽糖（浆）、果葡糖浆、结晶果糖、糖醇及各种功能性低聚糖等。大米中淀粉的含量很高，是生产各类淀粉糖的好原料。

（1）麦芽糊精。麦芽糊精又称水溶性糊精、酶法糊精，是淀粉低程度水解（DE值在20%以下）、由不同聚合度低聚糖和糊精为主要成分（80%以上）的混合物。麦芽糊精的性质与其DE值有很大关系，DE值越高，意味着淀粉的水解程度越高，其溶解性、甜度、吸湿性、渗透性、发酵性越大，而黏度、抗结晶性能越低。麦芽糊精在食品、医药工业中具有广泛用途，可作为香精风味的缓释剂、各种饮品的增稠剂、医药片剂或冲剂的赋型剂和填充剂等，也可作为脂肪替代品，口感细腻，用于冰淇淋、人造奶油等脂肪食品中具有很好的效果。

（2）麦芽糖浆。麦芽糖浆是淀粉质原料经过酶法水解制成的以麦芽糖为主要成分的糖浆，根据其中麦芽糖的含量又分为普通麦芽糖浆、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆等。以大米为原料经蒸煮、加麦芽做糖化剂反应后，淋洗出糖液再经煎熬浓缩即为普通麦芽糖浆，也就是传统工艺的饴糖，其中麦芽糖含量为40%～60%，其余是糊精、少量麦芽三糖和葡萄糖等。高麦芽糖浆则要求麦芽糖的含量在50%以上，是经过淀粉酶水解、活性炭脱色、离子交换精制等工艺处理而成，外观澄净半透明，蛋白质和粗灰分的含量很低。超高麦芽糖浆中麦芽糖含量应超过70%，其中可发酵性糖的含量达90%以上；当麦芽糖的含量超过90%时可称作液体麦芽糖。

麦芽糖甜度为蔗糖的30%～40%，入口后不留后味；它在水中溶解度小，吸湿性低，具有良好的防腐性和热稳定性；用于果冻、果酱、糖果的生产，可防止蔗糖的结晶析出，延长商品的保存期。高麦芽糖的甜度比普通麦芽糖高，因蛋白质、氨基酸等可与糖类发生美拉德反应的物质含量低，在较高的熬糖温度下也不会使产品着色，不改变食品的颜色，并增加食品的透明度，因此用途更加广泛。此外，高麦芽糖浆还是制造麦芽糖醇的原料。

（3）葡萄糖浆。淀粉经不完全水解得到葡萄糖和麦芽糖的混合糖浆即为葡萄糖浆，亦称淀粉糖浆或全糖浆。这种糖浆中除葡萄糖、麦芽糖外，还有低聚糖和糊精。DE值在30%以下的葡萄糖浆称为低转化糖浆，55%以上者为高转化糖浆，30%～55%之间者为中转化糖浆。高转化的葡萄糖浆不仅可用于食品基料，还可生产医药级的结晶葡萄糖、注射葡萄糖和口服葡萄糖等。

（4）果葡糖浆。葡萄糖和果糖是同分异构体，在一定条件下二者可以相互转化。工业生产中通过葡萄糖异构酶的催化，部分葡萄糖转化为果糖，二者的混合糖浆即为果葡糖浆。它也是以淀粉为原料生产的，根据其中果糖的含量分为F42型（即果糖占42%）、F55型和F90型。其甜度与蔗糖相当，并且甜味纯正，在味蕾上甜味感比其他糖品消失快，配制的汽水、饮料入口后给人一种爽神的清凉感，因而它在可乐型饮料中已完全代替蔗糖使用，在其他食品中也有广泛用途。

（5）低聚异麦芽糖。低聚异麦芽糖是一种分支低聚糖含量占总糖分50%以上的淀粉糖浆，主要由异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖及异麦芽四糖组成，其他成分有异麦芽五糖、葡萄糖、麦芽糖等。它是以淀粉为原料，采用全酶法生产工艺生产的一种糖浆，是目前世界上产量最大、价格最便宜的一种新型低聚糖，被誉为新一代功能性糖品和现代高新技术绿色产品。

低聚异麦芽糖作为甜味剂，其甜度为蔗糖的40%～50%，其渗透性好，用低聚异麦芽糖为原料制得的食品水分保持时间长，故有保持食物湿润的效果。低聚异麦芽糖与蔗糖相比，对酸、热的稳定性好，水分活性也小，故能抑制微生物生长，并有减缓淀粉食品老化的功效。

在生理功能上，低聚异麦芽糖能促进双歧杆菌增殖，减少肠内有毒发酵物，抑制有害细菌繁殖，预防病原菌感染，从而改善肠道功能。此外还有防止便秘，降低血脂，减少心血管疾病发生，增强机体免疫力等功效。同时，由于低聚异麦芽糖不易被蛀牙菌发酵，因此还能够预防龋齿。由于低聚异麦芽糖具有诸多的优良性质和保健生理功能，故其作为功能食品配料已广泛地用于食品、饮料类所有终端产品中。

（6）山梨糖醇和麦芽糖醇。山梨糖醇广泛存在于水果中，但含量较低，商品山梨糖醇由高纯度的葡萄糖经氢化还原制得。近年来市场上山梨糖醇的供应量达百万吨。它是无色无味的针状晶体，入口有清凉的甜味，易溶于水，化学性质稳定，热稳定性也好，是生产维生素C的直接原料，可用作表面活性剂、保湿剂等，在食品、医药和化学工业中具有广泛的用途。

麦芽糖醇是由麦芽糖氢化而得到的糖醇，其特点包括：极易溶解于水，具有显著的吸湿性，可以作为各种食品的保湿剂或防止蔗糖结晶析出；具有乳化稳定性，可用作脂肪代用品；具有与蔗糖相同的甜度，且甜味温和；不易被霉菌、酵母及乳酸菌利用，可防龋齿；在动物体内很难被消化代谢，不刺激人体内胰岛素的分泌，是很好的低能量甜味剂，可用作糖尿病人、肥胖病人的食品原料。

各种淀粉糖的生产工艺有很多相同之处，它们的主要区别体现在酶制剂的使用和工艺参数上。

高麦芽糖浆的生产工艺如下：

碎米→去杂→浸泡→磨浆→调浆→液化→过滤→冷却→糖化→脱色→过滤→离子交换→浓缩→产品

低聚麦芽糖生产工艺流程如下：

其他工艺在此不作介绍。

稻谷是我国的第一大粮食品种，大米蛋白的开发和利用为扩大谷物蛋白在食品中的应用，提高粮食产品的附加值，促进粮食工业的发展具有深远的意义。

大米蛋白的品质是公认的谷类蛋白中的最佳者。大米蛋白的营养价值高于小麦蛋白质，其第一限制性氨基酸赖氨酸含量高于其他谷类，其氨基酸配比较为合理，与其他谷类蛋白相比其生物价（BV）和蛋白质效用比率（PER）更高。大米蛋白的低过敏性使之非常适合作为婴儿或特殊人群的食品。

大米蛋白是优质的谷物蛋白，除了直接用作高蛋白饲料外，还可加工成酱油、高蛋白米粉、蛋白饮料、蛋白胨和蛋白发泡粉；若将蛋白水解成短肽或氨基酸后，则可以制成营养价值较高的氨基酸营养液，从而用于保健饮料、调味品、化妆品及洗涤剂等。此外，采用大米蛋白用作可食用膜的开发也取得了进展。

（1）大米蛋白的分布、结构组成及氨基酸含量。大米蛋白质是米粒中的蛋白质部分，按照Osborne的分类方法可分为四类：清蛋白（Albumin）、球蛋白（Globulin）、醇溶蛋白（Gliadin）、谷蛋白（Glutenin）。这四种蛋白质的溶解性质是：清蛋白溶于水；球蛋白微溶于水，而溶于稀中性盐溶液；谷蛋白不溶于水和中性盐溶液，而溶于稀酸、稀碱溶液；醇溶蛋白不溶于水，而溶于70%～80%的乙醇溶液中。大米中的这四种蛋白质分布不是均匀的，清蛋白和球蛋白主要存在于胚和糊粉层中，谷蛋白和醇溶蛋白主要存在于胚乳中，越接近糊粉层，清蛋白和球蛋白含量越高，越接近胚乳内部则含量越少。从脱脂米粉中提取的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白的比例为5：12：3：80，在这些蛋白质中赖氨酸含量较低。稻谷子粒各组成部分的蛋白质含量见表1-4。

表1-4 稻谷籽粒各组成部分的蛋白质含量

稻米蛋白质的氨基酸配比是比较合理的，仅第一限制性氨基酸、第二限制性氨基酸和第三限制性氨基酸略为欠缺。这决定了稻米蛋白质是一种优质蛋白质。几种主要蛋白质的生物价（BV值）和蛋白质功效比（PER值）见表1-5。

表1-5 几种主要蛋白质的生物价和蛋白质功效比值

米胚是大米中蛋白质含量最高的部分，而且氨基酸组成比例平衡，米胚约占稻谷总重量的2%左右，蛋白质含量为17.3%～26.4%，赖氨酸含量高于谷物的其他部分，米糠蛋白含量为13.3%～17.4%。大米蛋白与其他谷物蛋白相比，有较高的生物价和蛋白质功效比。

（2）大米蛋白的加工。大米胚乳内部结构紧密，淀粉颗粒细小，并几乎全部以复粒形式存在，蛋白质与淀粉颗粒包络结合紧密，在胚乳中呈现1～3微米大小的颗粒结构，并且大米蛋白中谷蛋白含量高达80%以上，分子间通过二硫键和疏水基团进行交联而聚集。因此与其他谷物相比，大米蛋白不易分离和提取，常用的提取方法主要有化学法、酶法和物理法。

大米蛋白质的原料来源广泛，以早籼稻或碎米为原料生产淀粉糖或发酵生产谷氨酸、柠檬酸、乳酸以及生化药品时，米粉液化或是糖化后的副产品为米渣。米渣中蛋白质含量高达40%～70%（干基，淀粉糖种类不同有所差异），远大于大米甚至大豆中的蛋白质含量，是良好的蛋白质资源，而厂家却多以干粉的形式廉价卖给饲料厂，使其未得到较好的利用，造成蛋白资源的浪费。在生产过程中，大米浆料中的淀粉在高温条件下，经高温淀粉酶作用水解，同时大米蛋白质存在一定程度的变性，导致米渣中蛋白质在碱性条件下溶解度较差，提取蛋白质困难，这是造成蛋白利用困难的直接原因。大米蛋白在加工过程中受热和高剪切等作用引起变性。DSC（差示扫描量热仪）热分析显示各种蛋白质的变性温度为清蛋白73.3℃，球蛋白78.9℃，谷蛋白82.2℃；焓值（ΔH）分别为2.88焦耳/克、3.14焦耳/克、3.79焦耳/克。

从米渣中提取大米蛋白可分为碱法、蛋白酶法、碱蛋白酶两步法、淀粉酶以及非淀粉酶除杂等多种方法，尽可能提高蛋白质的纯度和得率，以提高产品的附加值。研究表明，淀粉酶以及非淀粉酶除杂法制备出的米渣蛋白纯度和得率优于其他方法。

（3）大米蛋白的应用。大米蛋白由于其良好的营养价值和功能性质，具有广泛的利用价值，可利用大米的低过敏性开发出高蛋白米粉。婴幼儿时期是人身体发育最快、最关键的时期，这个时期得到全面、合理、均衡的营养特别重要，通过强化添加大米蛋白的米粉，不仅能满足婴幼儿身体发育的需求，还可以设计出各种口味以满足口感的需求。大米蛋白也可通过酸水解和酶水解后加工成酱油、高蛋白饮料、蛋白胨和蛋白发泡粉等，若加工成短肽或氨基酸，则可制成营养价值较高的氨基酸营养液，从而用于调味品、化妆品和洗涤剂的开发。采用特定的酶水解条件，可以从大米蛋白分离出具有生物活性的功能肽，极大地提高了大米蛋白的利用价值。