元宝枫籽油饼粕蛋白的提取工艺研究.pdf

鲁东大学学报(自然科学版)()():收稿日期:修回日期:基金项目:山东省医用食品重点项目()通信作者简介:王晓洁()女教授硕士研究生导师博士研究方向为免疫与营养:.:././.元宝枫籽油饼粕蛋白的提取工艺研究宋艳丽王晓洁鲍 诚卞菲菲(鲁东大学 生命科学学院山东 烟台)摘要:本研究采用不同方法从元宝枫籽油饼粕中提取蛋白并脱盐以蛋白提取率、纯度和脱盐率为指标选择最佳蛋白质提取工艺 不同的蛋白质提取方法中采用 法、盐析法、碱溶酸沉法、酸沉碱溶法的粕蛋白提取率和纯度分别为 和、和、和、和 其中 法的提取效果最好 提纯后采用透析法对 法提取的蛋白溶液进行脱盐研究结果显示粕蛋白溶液在 下透析 脱盐率为 蛋白纯度为 脱盐效果和蛋白纯度综合最优关键词:蛋白提取碱溶法 法盐析法脱盐中图分类号:.文献标志码:文章编号:()元宝枫()是槭树属的落叶乔木因外形类似于我国古代“金锭元宝”而得名是我国的特有树种其种子无毒并且富含蛋白质和油脂主要分布在我国黄河中下游及东北南部地区 元宝枫作为一种油料作物其籽油在 年被列入“新资源食品”名单 元宝枫籽油富含不饱和脂肪酸和人体必需的脂肪酸(亚油酸)具有抗癌、促进细胞修复等作用其含有的神经酸对神经修复以及保健大脑有显著功效填补了国内木本植物油无神经酸的空白 元宝枫籽油可作为不饱和脂肪酸添加至特殊医学用途配方食品中因其来源丰富、价格低的特点使其成为特医食品开发的质高物美的新原料 元宝枫籽油饼粕是榨取元宝枫籽油后的副产品通常把它作为废料或者动物饲料的原料但其饼粕内还富含蛋白质含量高达 以上因此在粕蛋白的再利用方面还存在巨大的潜力但目前元宝枫籽油饼粕蛋白的提取工艺研究较少提取效率也相对较低饼粕的不断废弃造成了大量的资源浪费和环境污染 为优化饼粕蛋白的提取方法更好的对饼粕进行循环利用本研究利用酸沉碱溶法、碱溶酸沉法、盐析法和 法对元宝枫籽油饼粕进行蛋白提取并通过比较粕蛋白提取率和提取纯度最终得到最适合元宝枫籽油饼粕蛋白提取的方法 由于在提取粕蛋白过程中会产生一部分可溶性盐为了降低溶液中的盐离子浓度将提纯后的样品进行透析袋脱盐处理以提高蛋白纯度最终得到元宝枫籽油饼粕蛋白脱盐的最优方法为元宝枫籽油饼粕的重新利用提供数据支持 材料与方法.材料与试剂本研究所用材料为元宝枫籽油饼粕(山东易丰健康产业内(烟台)有限公司)本研究所用试剂为氢氧化钠(西陇科学股份有限公司)、盐酸(烟台远东精细化工有限公司)、硫酸(国药集团化学试剂有限公司)、硫酸铜(天津市恒兴化学试剂制造有限公司)、硫酸钾(国药集团化学试剂有限公司)、硫酸铵(天津市天河化学试剂厂)、氯化钠(天津市福晨化学试剂厂)、无水乙醇(烟台三和化学试剂有限公司).仪器与设备本研究使用的仪器和设备如下:台 第 期宋艳丽等:元宝枫籽油饼粕蛋白的提取工艺研究 式低速离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司)、自动凯式定氮仪(济南海能仪器股份有限公司)、恒温水浴振荡器(上海仪表集团公司制造三部佳敏仪表有限公司)、酸度计(赛多利斯科学仪器(北京)有限公司)、电子天平/(梅特勒托利仪器(上海)有限公司)、原子吸收分光光度计(烟台昊清生物科技有限公司)、电热鼓风干燥箱(上海博讯事业有限公司医疗设备厂)、电子万用炉(天津市泰斯特仪器有限公司)、电炉温度控制器(龙口市先科仪器有限公司)、型高速多功能粉碎机(浙江省永康市金穗机械制造厂)、普通型透析袋()(上海源叶生物科技有限公司).方法.样品预处理将 元宝枫籽油饼粕放入高速多功能粉碎机中粉碎 待饼粕磨成粉状将其装入带有名称和日期标签的透明自封袋中备用.元宝枫籽油饼粕蛋白的提取与制备 )酸沉碱溶法提取蛋白参照郭倩等和张英蕾等的方法并加以优化 称取 元宝枫籽油饼粕于 倍去离子水中搅拌均匀后加入适量浓度为 的盐酸调节 值至 搅拌 这时大部分蛋白质沉析粗纤维形成浆状物 离心 弃上清留沉淀 用去离子水将沉淀洗出加入浓度为 的氢氧化钠调节 值为 离心 取上清弃沉淀将上清 值调节至中性放入烘箱 烘干后用凯式定氮法测定蛋白含量)碱溶酸沉法提取蛋白参照文献 的方法并加以优化 称取 元宝枫籽油饼粕加入到 倍去离子水中搅拌均匀加入适量浓度为 的氢氧化钠调节溶液 值至 于 恒温水浴锅中搅拌 离心 弃沉淀取上清 上清用浓度为 的盐酸调节 值至 离心 后用去离子水洗出沉淀 将溶于去离子水的沉淀加入浓度为的氢氧化钠调节 值为 放入烘箱 烘干后用凯式定氮法测定蛋白含量)法提取蛋白参照王海东等和赵晨煊等的方法并加以优化 第一步清蛋白提取 称取 元宝枫籽油饼粕加入 倍去离子水中搅拌均匀并置于恒温水浴锅中 搅拌 离心 取上清上清即为清蛋白提取液沉淀用于下一步蛋白提取 将上清液的 值调节为 离心 收集沉淀 用烘箱 烘干后称取其产品重量并用凯式定氮法测蛋白含量第二步球蛋白提取 取第一步中第一次离心得到的沉淀加入 倍 氯化钠溶解后续收集步骤与清蛋白的收集步骤相同 将得到的上清液的 值调节为 离心 弃上清收集沉淀用烘箱 烘干后称取产品重量并用凯式定氮法测蛋白含量第三步醇溶蛋白提取 取第二步中第一次离心得到的沉淀加入 倍 的无水乙醇溶解收集步骤与清蛋白的收集步骤相同 将得到的上清液的 值调节为 离心 弃上清收集沉淀用烘箱于 烘干后称取其产品重量并用凯式定氮法测其蛋白含量第四步:谷蛋白提取 取第三步中第一次离心得到的沉淀加入 氢氧化钠溶解收集步骤与清蛋白收集步骤相同 将得到的上清液的 值调节为 离心 收集沉淀用烘箱烘干后称取其产品重量并用凯式定氮法测其蛋白含量)盐析法提取蛋白参照文献的方法并加以改进 称取 元宝枫籽油饼粕于 倍去离子水中溶解搅拌均匀置于恒温水浴锅 搅拌 离心 收集上清加入硫酸铵至饱和度(根据硫酸铵饱和度常用表计算)下静置 后 离心 弃上清将沉淀转入透析袋并置于装有去离子水的容器中透析 期间每隔 换一次水得到的蛋白溶液放入烘箱 烘干后称取产品重量并用凯式定氮法测其蛋白含量.元宝枫籽油饼粕蛋白提取率和纯度的测定采用凯式定氮法测定元宝枫籽油饼粕提取物中蛋白质的含量和元宝枫籽油饼粕中的蛋白质含量从而计算蛋白提取率和纯度:鲁东大学学报(自然科学版)第 卷元宝枫籽油饼粕蛋白含量的计算公式为:().式中:为试样中元宝枫籽油饼粕蛋白含量()为试样消耗盐酸标准滴定液的体积()为试剂空白消耗盐酸标准滴定液的体积()为盐酸标准滴定溶液浓度()为氮换算蛋白质的系数取值 为试样中元宝枫籽油饼粕的质量()元宝 枫 籽 油 饼 粕 蛋 白 提 取 率 计 算 公式 为:蛋白提取率 提取物中蛋白质的含量元宝枫籽油饼粕中蛋白质总含量 元宝枫籽油饼粕蛋白纯度计算公式 为:蛋白纯度 提取物中蛋白质的含量提取物的质量.元宝枫籽油饼粕蛋白的脱盐工艺研究参照刘军等的透析袋脱盐方法并加以改进 使用之前实验确定的适合元宝枫籽油饼粕蛋白的提取方法制取用于脱盐实验的样品溶液将样品溶液装进透析袋并放入容器中将去离子水加入容器内并置于 下进行透析脱盐每隔 换一次水换水时需戴上无菌一次性塑胶手套避免用手直接触碰透析袋外表面 在透析进行到第、时分别取样转入带有时间标记的烧杯中并置于烘箱中 烘干之后进行氮含量与钠含量测定根据钠含量与氮含量的变化确定元宝枫籽油饼粕蛋白溶液的最佳脱盐时间.钠含量鉴定方法钠质量分数或质量浓度采用火焰原子吸收光谱法测定 钠含量计算公式为:()式中:为每 试样中被测元素质量分数或质量浓度(或)为测定液中元素的质量浓度()为测定空白试液中元素的质量浓度()为样品溶液体积()为样品溶液稀释倍数、为换算系数 为试样的质量或体积(或).数据处理与分析采用 .、等数据统计软件进行方差分析 结果与分析.不同方法下元宝枫籽油饼粕蛋白的提取率与纯度 为加大元宝枫籽油副产品饼粕的利用率对其中的蛋白质进行提取计算 种提取方法所得提取率结果如图 所示 法的提取率最高为 蛋白纯度为 碱溶酸沉法提取的蛋白纯度达到 但提取率只有 盐析法所提取到的蛋白质纯度达到 提取率为 其提取率与碱溶酸沉法相似酸沉碱溶法提取效果最差提取率仅 蛋白纯度为 注:“”表示数据差异显著()“”表示数据差异极显著()图 不同方法提取元宝枫籽油饼粕蛋白的提取率与纯度.不同方法提取的蛋白外观见图 酸沉碱溶法在实验过程中出现了蛋白提取液烘干后蛋白质紧贴在烧杯内壁上难以取出的问题从而导致实验数据不准确故此方法不宜采用 盐析法提取效果优于酸沉碱溶法但蛋白提取率显著低于 法在提取时需要加入较多的硫酸铵浸提 浸提后还需 的脱盐才可最终呈现蛋白成品提取耗时较长蛋白质量有较大损失因此不适合元宝枫籽油饼粕蛋白提取 碱溶酸沉法蛋白提取液烘干后没有出现酸沉碱溶法类似的现象其蛋白提取率显著高于酸沉碱溶法操作步骤简单成本低较盐析法耗时短并且蛋白纯度较高但提取率不高 法蛋白提取率显著高于前三种方法提取率约为其他方法的 倍提取 第 期宋艳丽等:元宝枫籽油饼粕蛋白的提取工艺研究 的蛋白纯度较高 在杜艳萍等的研 究 中 法得到清蛋白纯度达 与李静娟的报道结果一致同时该方法符合本研究尽可能多地提取利用饼粕废渣中蛋白质的目的故 法作为本研究提取元宝枫籽油饼粕蛋白的最佳方法图 不同方法提取的蛋白的外观.元宝枫籽油饼粕蛋白脱盐效果的优化由上述实验可知采用 法蛋白提取率最高但在前期粕蛋白提纯的实验过程中向饼粕溶液中加入了一定的酸和碱使溶液内形成了一定量的可溶性盐为提高粕蛋白的风味和质量需对这些可溶性盐进行脱盐处理 本研究采用透析法对 法提取的蛋白进行脱盐处理并对每一份样品进行蛋白质含量和钠含量测定来筛选元宝枫籽油饼粕蛋白脱盐处理的最适条件在 下脱盐时间对脱盐效果的影响见图 由图 可知脱盐蛋白溶液中的钠含量随着时间的增加而减少在 时钠含量减少了 脱盐率为 下降程度较明显脱盐效果较好()蛋白质含量为 注:“”代表差异显著()“”代表差异极显著()图 各个梯度时间内脱盐处理后的蛋白质和钠的质量分数.采用透析袋脱盐是一种低成本的方法在对提纯后的粕蛋白溶液进行脱盐的同时蛋白质的损失量也会逐渐增加因此需要在保证粕蛋白损失较小的同时降低粕蛋白中的钠含量提高粕蛋白的纯度 基于此本研究选择在 下经透析袋脱盐处理 作为元宝枫籽油饼粕蛋白的最佳脱盐方案 结论本研究以元宝枫籽油饼粕为原料对其蛋白质提取工艺进行了优化 采用碱溶酸沉法、酸沉 鲁东大学学报(自然科学版)第 卷碱溶法、盐析法和 法对元宝枫籽油饼粕进行蛋白质的提取并通过比较四种方法对其蛋白提取率和蛋白纯度的效果得到最适合元宝枫籽油饼粕蛋白的提取方法 结果表明法、盐析法、碱溶酸沉法、酸沉碱溶法的粕蛋白提取率和纯度分别为 和 、和 、和 、和 法虽然提取流程比较复杂但是此方法的蛋白提取率最高并且可提取到不同种类的蛋白适用于实验室对元宝枫籽油饼粕中的蛋白成分研究碱溶酸沉法蛋白提取纯度较高虽然蛋白提取率不是很高但是由于其简便的操作流程因而较适用于实际工业生产盐析法所提取的蛋白提取率和纯度与碱溶酸沉法相近但由于耗时长无法用于实验研究和工业生产酸沉碱溶法的提取效果最差其蛋白提取率和蛋白纯度都处于四种方法中的最后一位 在实际应用中要先对蛋白提取的目的进行分析再采用合适的方法进行蛋白质提取本实验也为工业生产和实验研究提供了一定的数据基础用透析法对元宝枫籽油饼粕的蛋白提取物进行脱盐需要控制其脱盐所处的环境温度除了需要保持较低的温度外还需注意控制脱盐的时间时间过长会导致蛋白损失严重还可能使蛋白质变质本研究证明在 下脱盐 时脱盐率为 蛋白质溶液中钠含量下降程度较明显脱盐效果较好()蛋 白 质 含 量 为 在实际应用中需把握好脱盐时间和脱盐温度以控制好蛋白损失缩短时间得到最佳的提取效果本研究尚未对提取的蛋白进行结构和功能分析同时对元宝枫籽油饼粕蛋白氨基酸组成组分和水解物的研究等尚未涉及下一步将继续深入研究其粕蛋白及水解物的生物学功能提高饼粕利用率参考文献:贾有青李哲代岚等.元宝枫籽油微胶囊化及其稳定性研究.中国粮油学报():.任静高浩李静等.元宝枫籽油在不同储藏条件下的氧化稳定性及货架期预测.中国油脂():.王性炎吴中禄李天笃等.五角枫:一种优良的木本油料树.油脂科技():.贺浪中高 雯.元宝枫油乳液对艾氏腹水癌小鼠的抗肿 瘤 作 用 .西 安:陕 西 科 学 技 术 出 版社.邓鹏程永强薛文通.油脂氧化及其氧化稳定性测定方法.食品科学():.呼晓姝郝俊王建中.超声波辅助提取元宝枫油的研究.中国粮油学报():.佟云伟陈凤香杨波涛.不同食用植物油氧化稳定性的研究.中国油脂():.闫莉华陈冬菊李潜等.元宝枫油的超声提取及其萌发前后神经酸含量的分析.食品工业科技():.赵立言于炎冰张黎.元宝枫籽油功效成分神经酸药效研究进展与食疗保健应用 中国药膳学术研讨会.:.().:.:.():.:.吴卫忠李珺许疌.元宝枫化学成分的研究概况.中国药事():.郭倩张建新何桂梅等.大麦虫蛋白质的提取分离及抗氧化性研究.西北农业学报():.张英蕾姚鑫淼卢淑雯等.碱溶酸沉法提取黑豆蛋白工艺优化.中国食品添加剂():.张品朱文秀余顺波等.响应面优化紫苏饼粕蛋白提取工艺.食品工业():.刘双凤王华生.山核桃饼粕蛋白提取工艺的优化 第 期宋艳丽等:元宝枫籽油饼粕蛋白的提取工艺研究.食品与机械():.周浩纯李赫赵迪等.亚麻籽饼粕蛋白提取工艺优化及其水解物抑制 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