低温冷榨花生饼粕制取花生蛋白及其性质的初探.pdf

蛋白质是人类必需的六大营养素之一，花生粕中的花生蛋白几乎包括人体必需的8种氨基酸，谷氨酸、天门冬氨酸较高，与动物蛋白相近，且不含胆固醇，可消化性高，所以有丰富的营养价值1-2。现在采用的低温二次榨油技术，在获得冷榨花生油的同时，得到了冷榨花生蛋白粕，其蛋白变性小，更多的活性物质得以保存3，使得将花生粕进行广泛利用成为可能。本文采用响应面法对碱提花生蛋白工艺进行优化，并对所得蛋白的功能性质进行初步分析与评价。1材料与方法1.1材料冷榨花生饼粕（购于山东德州宏鑫花生蛋白食品有限公司，蛋白质含量40%）；大豆分离蛋白（平顶山天晶植物蛋白有限公司）；花生分离蛋白（上海奥特植物蛋白有限公司）1.2仪器与设备TDL-5-A型离心机（上海安亭科学仪器厂）、HH-4数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）、DGG-9140型电热恒温鼓风干燥箱（上海森信实验仪器有限公司）、FE-20实验室pH计（梅特勒-托利多上海仪器有限公司）、T6新世纪紫外分光光度计（普析仪器公司）、GYB60-6S高压均质机（上海华东高压均质机厂）、MDRP-50型多功能喷雾干燥机（锡山市现代喷雾干燥机厂）、JMS-80胶体磨（廊坊通用机械有限公司）、T-25高速分散机（IKA广州）、JD200-3B电子天平（沈阳龙腾电子有限公司）、DFY-500型摇摆式高速万能粉碎机1.3实验方法1.3.1原料预处理将冷榨花生粕55烘干2h，粉碎过80目筛密封备用。1.3.2原料基本成分测定*现代农业产业技术体系建设专项资金资助（nycytx-19）作者简介：王强（1987-），男，硕士研究生；主要从事花生蛋白粕的高值化利用研究。E-mail:*通讯作者:涂宗财（1965-）,男,教授,博士生导师,主要从事天然产物分离与应用方面的研究。摘要：对冷榨花生粕制取蛋白工艺进行了研究。利用响应面法研究了提取温度、时间、pH值以及料液比对花生蛋白得率的影响，并对所得蛋白的性质进行了初步的测定。结果表明：最佳的碱提条件为提取温度60、提取时间60min、提取pH值为8.5、料液比115。在此工艺下所得的蛋白的得率为46.57%。所得的花生蛋白功能性质良好，适合食品及其他行业生产加工。关键词：冷榨花生粕；响应面；花生蛋白；Studies on the Cold Pressed Peanut Cake Protein extractiontechnique and its Protein propertyWANG Qiang,TU Zongcai*,FENG Jianxiong,LIU Guangxian(State Key Laboratory of Food Science and Technology,Nanchang University,Nanchang 330047,China;*Food Processing Centre of Jiangxi Agricultural Sciences Academy,Nanchang)Abstract:The cold pressed peanut cake peanut protein extraction technique was studied.According to theresponse surface methodology,the effects of extracting temperature,extracting time,solution pH and liquidsolid ratio on peanut protein purity were explored.Results indicated the optimized extraction conditionsas follows:extracting temperature 60,extracting time 60min,solution pH 8.5,liquidsolid ratio 115.Under the optimal conditions,the yield of peanut protein was 46.57%.The property of the extracted pro-tein is pretty good that it can be used in food processing and many other industries.Key words:cold pressed peanut cake;response surface methodology;peanut protein低温冷榨花生饼粕制取花生蛋白及其性质的初探王 强，涂宗财*，冯建雄，刘光宪（南昌大学食品科学国家重点实验室，南昌330047；江西省农科院食品中心，南昌330200）食品科技FOOD SCIENCE TECHNOLOGY021粗蛋白含量测定参照GB5009.5-2003；水分含量的测定参照GB5009.3-2003；粗脂肪含量测定参照GB5009.6-2003；灰分测定参照GB5009.4-2003；总多糖含量测定参照苯酚硫酸法。1.3.3浸提法提取花生蛋白冷榨花生粕粉末加水，过胶体磨搅匀均质机均质调pH值浸提*离心除去上层油脂与滤渣滤液调pH至中性喷雾干燥花生蛋白粉*浸提时保持所调的pH1.3.4花生蛋白及对照蛋白的主要理化性质测定1.3.4.1氮溶指数（NSI）测定4准确称取6g样品于100ml烧杯中，加入15%三氯乙酸溶液50ml，混合均匀，静置5分钟，以中性定性滤纸过滤，弃去少许初始过滤液，将滤液移至离心管，在4000r/min下离心10分钟，准确移取其上清溶液10ml于消化管中，凯式定氮法测蛋白含量（C1）与样品蛋白含量(C2)。NSI=C1/C2100%1.3.4.2乳化活性(EA)和乳化稳定指数(ESI)的测定采用分光光度法5。取一定体积浓度为0.5%的蛋白质溶液，加入同体积的大豆色拉油，以10000r/min的速度高速搅拌1min，之后分别在0min、10min取样，以0.1%(w/v)SDS(十二烷基磺酸钠,pH7.0)稀释100倍，以SDS溶液为空白，测定500nm处的吸光度值，以0min的吸光度值(A0)表示EA,乳化稳定性用ESI表示：ESI=A0TA其中：A0为0时刻的吸光值，T(min)为时间差，A为内的吸光值差。1.3.4.3起泡性与起泡稳定性的测定6取样品溶液100ml，均质1min后倒入250ml量筒中，记录泡沫体积，表示为气泡能力。30min后，再次记录泡沫体积，表示为起泡稳定性。1.3.4.4持水性（WHC）测定7准确称取1g样品于预先称重过的离心管中，加蒸馏水30ml，用磁力搅拌器使样品溶液分散均匀，测量样液的pH值，并调pH至7.0。将装有样液的离心管放在60的恒温水浴中加热30min，然后于冷水中冷却30min。将其于2000r/min离心10min，除去上层清液，称重。若没有上清液，则应再加水搅匀再离心，至离心后有少量上清液为止。WHC=W2-W1W其中：W（g）为样品重，W1（g）为离心管和样品总重，W2（g）为离心管和沉淀物总重。2结果与讨论2.1冷榨花生粕的基本成分表1冷榨花生粕的基本成分（%）2.2浸提单因素试验采用考马斯亮蓝法测定提取液中的蛋白质含量，通过吸光度进行换算来计算蛋白质的得率。样品蛋白质含量（mg/g）=10提取液总体积（mL）测定时取样体积（mL）样品重式中：X为在标准曲线上查得的蛋白质含量（g）。2.2.1浸提时间对花生蛋白提取的影响在料液比为110，提取温度为50，提取液pH保持为9的条件下，考察了浸提时间对花生蛋白得率的影响，结果见图1。由图1可知，当浸提小于1h时，蛋白质得率呈上升趋势，当浸提时间大于6h时，花生蛋白的得率显著降低，这可能是由于浸提的时间过长，部分蛋白质变性析出，而综合生产成本考虑，时间应小于2h。图1浸提时间对花生蛋白提取的影响2.2.2浸提温度对花生蛋白提取的影响在料液比为10，提取时间1h提取，提取液pH保持为9的条件下，考察了浸提温度对花生蛋白得率的影响，结果见图2。由图2可知，当浸提温度小于60时，花生蛋白的得率是呈上升趋势的，而当温度大于60时，随着温度的上升，花生蛋白得率显著降低，可能是由于温度过高，导致蛋白质变性而无法溶解。图2浸提温度对花生蛋白提取的影响2.2.3浸提液pH对花生蛋白提取的影响?41.8 6.18 8.36 31.4 8.23 食品科技FOOD SCIENCE TECHNOLOGY 022在料液比为110，提取时间1h，温度50条件下，考察了浸提液pH对花生蛋白得率的影响，结果见图3。由图3可知，当浸提液pH小于9时，随着浸提液pH的升高，蛋白质含量呈显著上升趋势，当pH大于9时，上升变的不再明显，甚至有些下降。图3浸提液pH对花生蛋白提取的影响2.2.4浸提料液比在提取时间1h，温度50，浸提液pH为9的条件下，考察了浸提料液比对花生蛋白得率的影响，结果见图4。由图4可知，当浸提料液比115时，蛋白质含量随料液比的提高而呈显著上升趋势，当大于115时，上升趋势变的缓慢。图4料液比对花生蛋白提取的影响2.3响应面法优化花生蛋白的提取工艺根据Box-Behnken的中心组合试验设计原理8，以提取温度、提取液pH值和料液比分别作为自变量X1、X2、X3，以提取蛋白质含量为响应值Y，采用三因素三水平的响应面试验，试验设计与结果见表2。其中112是析因试验，1317是中心试验，用来估计试验误差。表2响应面试验设计与结果采用design expert7.1软件对表2所得数据进行分析，响应面分析结果分别见图5图7，回归分析结果见表3。图5提取温度和提取液pH对蛋白质含量影响的响应面图图6提取温度与料液比对蛋白质含量影响的响应面图图7提取液pH与料液比对蛋白质含量影响的响应面图表3回归分析结果Table 3Analysis of variance of each item ofmathematical regression model注：*为显著(P0.05)；*为高度显著(P0.01)。?X1 X2 X3 Y(mg/g)1-1-1 0 287.1 2-1 1 0 233.4 3 1-1 0 327.7 4 1 1 0 289.5 5 0-1-1 386.2 6 0-1 1 165 7 0 1-1 308.2 8 0 1 1 209.3 9-1 0-1 327.8 10 1 0-1 370.8 11-1 0 1 304.5 12 1 0 1 227.1 13 0 0 0 425 14 0 0 0 464.4 15 0 0 0 464.3 16 0 0 0 463.6 17 0 0 0 465.4?F?P?X?1 1731.66 1731.66 1.91 0.2094 X?1 369.92 369.92 0.41 0.5432 X?1 29658.30 29658.30 32.73 0.0007*X?X?1 60.06 60.06 0.066 0.8042 X?X?1 3624.04 3624.04 4.00 0.0856*X?X?1 3739.32 3739.32 4.13 0.0817*X?1 47617.93 47617.93 52.55 0.0002*X?1 18324.38 18324.38 20.22 0.0028*X?1 29160.29 29160.29 32.18 0.0008*?9 1.449E+005 16099.45?7 6343.29 906.18?16 1.512E+005 食品科技FOOD SCIENCE TECHNOLOGY023采用design expert7.1软件对表2中的试验数据进行回归拟合，得到提取温度(X1)、提取液pH(X2)和料液比(X3)与蛋白质含量(Y)之间的二次多项回归方程：Y=456.74-14.71A+6.80B-60.89C+3.88AB-30.10AC+30.58BC-65.97A2-106.35B2-83.22C2由表3可知，方程的X3项是显著的，二次项为高度显著，交互项X1X3、X2X3显著，方程的决定系数为0.9581，说明响应值的95.81%来源于所选变量，回归方程可以很好地描述各因素与响应值之间的真实关系，可以用该回归方程代替真实的试验点对试验结果进行分析和预测。2.4所得花生蛋白主要理化性质分析及对比对所得花生蛋白的主要理化性质行进了测定，结果见图8-11。图8各物料氮溶指数测定结果图9各物料乳化性与乳化稳定性测定结果图10各物料起泡性与起泡稳定性测定结果图11各物料持水性测定结果由上面列出的图可知，自制花生蛋白的乳化性与乳化稳定性、起泡稳定性及持水性相比市售分离蛋白均略有提高，可能由于自制蛋白为碱提蛋白，故液膜强度略高于市售蛋白，所以得出以上结果。而氮溶解度则相对持平，能够达到市场要求。3结论(1)在单因素的基础上用响应面分析法对冷榨花生蛋白的提取工艺条件进行了优化。试验结果表明，冷榨花生蛋白提取的最佳条件为：提取温度60、提取pH值为8.5、料液比115，此时模型预测花生蛋白提取量效率为465.74mg/g，验证值为464.6mg/g，及得率为46.57%。(2)由该工艺条件所得的蛋白较同类产品功能性质良好，适用于食品与其他相关行业。参考文献：1张岩,肖更生.花生粕的应用进展J.食品工业科技2006,27(8):197-198.2梅娜,周文明,胡晓玉,等.花生粕营养成分分析J.西北农业学报,2007,16(3):96-99.3Neirynck N,Van derMeeren P,Lukaszewicz-LauseckerM,etal.Influence of pH and biopolymer ratio on wheyprotein-pectin interactions in aqueous solutions and in O/W emulsions J.Colloids and Surfaces A:Physicochemicaland EngineeringAspects,2007,298(1-2):99-107.4刘新华,赵晨露,李治龙,等.中性蛋白酶水解玉米蛋白粉制备可溶性肽最佳条件的研究J,食品科学,2009（30）:194-196.5郭兴凤,慕运动,阮诗丰.不同测定方法对大豆分离蛋白乳化性测定结果的影响J.食品研究与开发,2007（28）:129-131.6郑铁松,龚院生.粮油食品生化实验M.郑州河南医科大学出版社,1996:39-48.7谢良,王璋,蔡宝玉.大豆分离蛋白的组成与功能性质J.中国粮油学报,2000（15）:6-10.8林百全,余晓斌.利用SAS软件优化桑黄发酵培养基J.食品与发酵工业,2006,32(11):84-86.食品科技FOOD SCIENCE TECHNOLOGY024