碱浸提法提取脱脂火棘籽粕蛋白质工艺研究
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摘要 以脱脂火棘籽为原料，在测定火棘籽蛋白等电点的基础上，用碱提酸沉法设计火棘籽蛋白的提取工艺，运用单因素试验和正交试验确定工艺参数，结果表明：最佳提取工艺参数为料液比1：12，碱提pH值10，碱提时间100 min，碱提温度50 ℃，在此条件下火棘籽粗蛋白得率10.95%。
中图分类号 TS255 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）08-0275-02
Abstract Taking seed of P.fortuneana as raw material，process parameters were determined by single factor experiment and orthogonal test at the basis of isoelectry of the protein.The results showed that the optimal process were as follows：the ratio of material to solvent was 1：12，pH value in alkali extraction was 10，and time was 100 min，at 50 ℃.Yield came to 10.95% under this condition.
Key words seed of P.fortuneana；protein；extraction process；alkali extraction adopted
火棘（P.fortuneana），又名火把果、赤阳子等，为蔷薇科火棘属常绿野生灌木果树。我国火棘资源极为丰富，且分布集中，我国东南、西南和西北部[1]，如贵州和四川大巴地区每年鲜果产量均在2.5万t以上[2]，湖北省鄂西南及神农架年均产果近5万t[3]。火棘不仅具有较高的观赏价值，其果实还具有很好的食用和药用保健价值，火棘果代粮食用在我国已有1 700多年的历史[4]，也是一种重要的天然色素、果胶及饲料资源[5]。该文就碱提酸沉法从脱脂火棘籽粕中提取蛋白质进行研究，确定提取脱脂火棘籽粕蛋白的工艺参数，以期为工业生产提供相应工艺参数。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 试验仪器。HH-2型数显恒温水浴箱（北京医疗设备厂）；LD4-2A型低速离心机（北京医用离心机厂）；GZX-9146MBF电热恒温鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）；PHS-3D精密pH计（上海市安艇有限公司）；TMP-2上皿式电子天平（湘仪天平仪器设备有限公司）。
1.1.2 试验材料与试剂。脱脂火棘籽粕（湘西），硫酸钾（分析纯），氢氧化钠（分析纯），0.01ml/L盐酸溶液，浓硫酸（分析纯），2%硼酸，10%硫酸铜溶液，混合指示剂（1份0.1%甲基红乙醇溶液与5份0.1%溴甲酚绿乙醇溶液临用时混合）等。
1.2 试验方法
1.2.1 蛋白质含量的测定。采用微量凯氏定氮法测定。称取均匀样品置于凯氏烧瓶内，消化，蒸馏，加入指示剂，用 0.01mL/L盐酸溶液滴定吸收液，滴至溶液出现浅紫红色为止。然后吸收空白消化液，按上述操作步骤，做空白试验。重复3次。
1.2.2 蛋白质提取工艺流程。脱脂油粕过筛（50目）浸提离心上清液调蛋白质等电点离心取下层沉淀抽滤鼓风干燥产品。
1.2.3 工艺条件优化。采用单因素试验，分别探讨碱浸提液pH值、浸提温度、提取时间、料液比对脱脂火棘籽粕蛋白提取效果的影响。采用正交试验L9（34），以碱浸提液pH值、浸提温度、浸提时间、料液比为变量因素，以提取率为评价指标，得出提取脱脂火棘籽粕蛋白最佳工艺条件。
1.2.4 蛋白质提取率的计算。蛋白质提取率（%）=（提取火棘籽蛋白质量/火棘籽原蛋白质量）×100
2 结果与分析
2.1 脱脂火棘籽粕原蛋白含量测定结果
根据统计，3次测定脱脂火棘籽粕粗蛋白含量分别为14.62%、14.60%、14.55%，平均值为14.59%。
2.2 脱脂火棘籽粕蛋白质等电点确定
分别称取20 g脱脂火棘籽粕按1∶12固液比，温度40 ℃，加碱液调节pH值至10.0浸提100 min，然后离心15 min（3 000 r/min），取上清液，分别调pH值至2.9、3.2、3.5、3.8、4.1，离心15 min（3 000 r/min），取沉淀干燥后分别称重，结果如表1所示。可以看出，当pH值在2.9～3.5范围内时，火棘籽蛋白含量逐渐增大，最大可达0.272 g，当pH值大于3.5时，火棘籽蛋白含量逐渐减小，其原因是多数食物蛋白质最低溶解度出现在等电点附近[6]，因此选取酸沉pH值为3.5。
2.3 碱浸提取火棘籽蛋白单因素试验结果
2.3.1 料液比对蛋白提取的影响。分别称取20 g火棘籽粕置于烧杯中，按1∶8、1∶10、1∶12、1∶14、1∶16固液比加蒸馏水浸泡，温度50 ℃，加碱液调pH值至10.0浸提100 min，离心15 min（3 000 r/min），取上清液，然后调pH值至3.5，离心15 min（3 000 r/min），取沉淀干燥后分别称量，再分别求出其提取率，结果见图1。可以看出，蛋白质的提取率随料液比的增加而升高，当料液比较小时蛋白质的提取率相对较低，但升高至1/12时蛋白质提取率增加已不明显，这是由于火棘籽中含有膳食纤维，吸水膨胀能力较强，不易搅动，蛋白质提取率低[7]，从成本考虑，料液比选择1/12为佳。
2.3.2 碱浸提液温度对蛋白提取影响。分别称取20 g火棘籽粕置于烧杯中，按1∶12固液比加蒸馏水浸泡，温度分别调至30、35、40、45、50 ℃，加碱液调pH值至10.0浸提100 min，离心15 min（3 000 r/min），取上清液，然后调pH值至3.5，离心15 min（3 000 r/min），取沉淀干燥后分别称量，再分别求出其提取率，结果见图2。可以看出，随着温度的升高，蛋白质的提取率增大，但由于50 ℃以上蛋白质易变性，导致其提取率下降[8]，因此，温度选择50 ℃为佳。
2.3.3 碱浸提液pH值对粕蛋白提取影响。分别称取20 g火棘籽粕置于烧杯中，按1∶12固液比加蒸馏水浸泡，温度为40 ℃，加碱液调pH值分别至7.0、8.0、9.0、10.0、11.0浸提100 min，离心15 min（3 000 r/min），取上清液，然后调pH值至3.5，离心15 min（3 000 r/min），取沉淀干燥后分别称量，再分别求出其提取率，结果见图3。可以看出，随着pH值的升高，蛋白质提取率增加，但当pH值大于10时，增幅减小，且pH
值太高不利于后续分离工序，且还会导致氨基酸转变为有毒化合物[9]。因此，pH值选择10为佳。
2.3.4 浸提时间对蛋白质得率的影响。分别称取20 g火棘籽粕置于烧杯中，按1∶12固液比加蒸馏水浸泡，温度为40 ℃，加碱液调pH值至10.0，浸提时间分别为40、60、80、100、120 min，离心15 min（3 000 r/min），取上清液，然后调pH值至3.5，离心15 min（3 000 r/min），取沉淀干燥后分别称量，再分别求出其提取率，结果见图4。可以看出，随着浸提时间的增加，蛋白质的溶出率增加，提取率升高，当浸提时间达到100 min后，蛋白质提取率增加已不明显，但时间越长，能耗越大[10]。因此，浸提时间选择100 min为佳。
2.4 正交试验
根据单因素试验结果，影响火棘籽粕蛋白含量和蛋白质得率的主要因素为碱提pH值、浸提温度、料液比、浸提时间。因此正交试验设计为四因素三水平，见表3。采用L9（34）进行正交试验，确定碱浸提取火棘籽粕蛋白最佳工艺条件，结果见表4。可以看出，在碱浸提法提取火棘籽粕蛋白质工艺中，由极差R的大小可以看出B因素，即碱提pH值为最重要因素，其次为A因素，即浸提温度，而后才是C因素与D因素。4个因素的主次顺序为碱提pH值浸提温度料液比浸提时间，再由k值可知，在A因素中A3为最好水平，在B因素中B3为最好水平，C、D因素的最好水平分别为C2、D3，故此工艺的最优组合为A3B3C2D3，即碱提pH值10.0、浸提温度50 ℃、料液比1∶12，酶反应时间100 min，在此工艺条件下，火棘籽粕蛋白提取率为10.95%。
3 结论
该试验得出火棘籽蛋白提取最佳提取工艺条件为碱提pH值10.0、浸提温度50 ℃、料液比1∶12，浸提时间100 min。在此工艺条件下，火棘籽蛋白质提取率可达到10.95%。提取出来的火棘籽蛋白，能生产一些功能性食品，适应市场需求，而且可以拓宽火棘籽利用率，更好地利用资源，具有积极的经济价值和现实意义，应用前景广阔。
4 参考文献
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