响应面法优化醇法花生蛋白提取工艺及其氨基酸分析

1、中国油脂2009年第34卷第5期CHINAOILSANDFATS17油料蛋白响应面法优化醇法花生蛋白提取工艺及其氨基酸分析高云中,张晖,袁俊,李伦,王立,郭晓娜(江南大学食品学院,食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡214122)摘要:研究了醇洗高温花生粕生产花生蛋白的工艺。利用响应面法研究了醇洗温度、醇洗时间、液料比以及乙醇体积分数对花生蛋白纯度的影响。结果表明,回归模型能很好地反映各因素水平与响应值之间的关系;同时得出最佳的醇洗条件为:醇洗温度50,醇洗时间2h,液料比121,乙醇体积分数75%,在此最佳条件下,花生蛋白纯度达到56.42%。所得花生蛋白的氨基酸组成种类齐全,必需氨基酸含

2、量较高,表明花生蛋白是一种优质植物蛋白。关键词:高温花生粕;醇洗;响应面;氨基酸分析中图分类号:TS229;TQ936文献标志码:A文章编号:1003-7969(2009)05-0017-04OptimizationofpeanutproteinextractionlingusingresponsesurfacemethodologyianalysisGAOYunzhong,ZHANGHui,YLi,GUOXiaona(StateKeyLaboratoryofandSchoolofFoodScienceandTechnology,uxi214122,Jiangsu,China)Keywords

3、:hightemperaturepeanutmeal;ethanolwashing;responsesurfacemethodology;aminoacidanalysis花生是豆科植物落花生的成熟种子,具有补虚、益寿、抗衰老、美容之功效,因而被誉为“长生果”。它是全世界公认的健康食品,在我国被认为是“十大长寿食品”之一1褐色,有淡花生香味,形状为小块状或粉末状,含有少量花生壳,目前主要用于饲料2。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肉制品中4,53。花生粕是以脱壳花生为原料,经提取油脂后的副产品

4、。花生粕为淡褐色或深。花生蛋白在食品上的应用广泛,可用于花生酸奶、花生椰奶以及收稿日期:2009-01-09;修回日期:2009-03-13作者简介:高云中(1984),男,在读硕士,主要从事植物蛋白中国油脂18CHINAOILSANDFATS2009Vol134No15饲料,没有进一步开发利用。为了更深入地开发利用花生粕,本文采用响应面法对醇法花生蛋白提取工艺进行优化,对影响该工艺的因素进行分析,确定最佳醇洗工艺,并对所提花生蛋白进行氨基酸组成分析以及对比评价。1材料与方法111材料、仪器纯度却逐步降低。由此可以确定较适的醇洗温度为5060。高温花生饼,由山东鲁花花生油有限公司提供,为高温压

5、榨花生油后的副产物。SHY-2A水浴恒温振荡器,MZF-4L超微粉碎机,Hitachi20PR-52D冷冻离心机,KQ2200DE型超声波清洗器,KDN-08消化炉,KDN-2C定氮仪,AL104电子天平。1.2试验方法图1醇洗温度对花生蛋白纯度的影响2.212醇洗时间对花生蛋白纯度的影响在液料比101,乙醇体积分数70%,温度50条件下,考察了醇洗时间对花生蛋白纯度的影响,结果见图2。由图2可知,随着醇洗时间的增加,花生蛋白纯度不断增加,但当醇洗时间超过3h后,花生蛋白质纯度反而下降。,导致蛋白质变性,。过80目筛密封备用。燥后测定蛋白纯度。图2醇洗时间对花生蛋白纯度的影响水解管中,加入6m

6、ol/L的盐酸溶液,真空封口。在110下水解24h,冷却后定容、过滤和蒸干,再加2.213液料比对花生蛋白纯度的影响在乙醇体积分数70%,温度50,醇洗2h条件下,考察了液料比对花生蛋白纯度的影响,结果见图3。由图3可知,随着液料比的增加,花生蛋白纯度也逐渐增加。因为增加浸提液的量,可以带走更多的醇溶性和水溶性的杂质,提高蛋白纯度。但是过高的液料比将消耗大量的水以及乙醇,产生过高的成本,所以应选择适当的液料比。入0.02mol/L的盐酸溶液在空气中放置30min,测定除色氨酸以外的氨基酸含量。采用835-50氨基酸自动分析仪(日本Hitachi公司)进行氨基酸组成分析。2结果与讨论211高温花

7、生粕的基本成分(见表1)表1高温花生粕的基本成分蛋白质39.11%脂肪1.83灰分可溶性总糖多糖9.8843.3527.68黄酮0.472.2醇洗单因素试验比101,乙醇体积分数70%,时间2h条件下,考察了醇洗温度对花生蛋白纯度的影响,结果见图1。由图1可知,当醇洗温度在60以下时,花生蛋白纯度随温度的升高而增加;在60以后,花生蛋白图3液料比对花生蛋白纯度的影响中国油脂2009年第34卷第5期CHINAOILSANDFATS19表3Box-Behnken设计试验及结果试验号液料比101,温度50,醇洗2h条件下,考察了乙醇体积分数对花生蛋白纯度的影响,结果见图4。由图4可知,随着乙醇体积分

8、数的增加,花生蛋白纯度也逐渐增加,当乙醇体积分数为75%时,蛋白纯度达到最大;尔后随着乙醇体积分数的进一步增加,蛋白纯度反而下降,这可能是因为乙醇体积分数过高,水含量降低,阻碍水溶性杂质的溶出,从而导致醇洗花生蛋白纯度的降低。X1-1-1X2-1X30000-1-1X40000-1Y11-11-1100000000-1-10000-1-11-1110000-11-11-1110000-1-1100000000-11-11100-1-11图4乙醇体积分数对花生蛋白纯度的影响-12.3Box-Behnken中心设计及其响应面法优化醇11000000010000000法花生蛋白的提取工艺在单因素试验

9、基础上,采用Box-设计原理,间、,SAS8.1分析软件设计了4因素3,试验因素水平设计及结果见表2、表3。表2试验因素水平及其编码表因素醇洗温度/醇洗时间/h液料比乙醇体积分数/%编码值X1X2X3X41-1110001000水平-140110170050212175160314180注:共有27个试验,其中24个为析因试验,3个为中心试验,以估计误差。Y1为花生蛋白纯度。差项不显著,说明回归方程与实际情况吻合较好,试验误差小,因此可用该回归方程代替试验真实点对试验结果进行分析。回归模型各项的方差分析结果还表明,一次项、二次项都有较显著影响,所以响应值的变化相当复杂,各个具体试验因素对响应值

10、的影响不是简单的线性关系。回归模型中显示了多项交互作用,其中作用显著的是X4,X1X3,X2,X2X4,X3,X4。因此,在一定范围内可调节醇洗时间、醇222各因素对醇法花生蛋白纯度的影响,以花生蛋白纯度为考察指标,利用SAS8.1分析软件对表3的试验结果进行分析,得到4因素与花生蛋白纯度之间的回归方程如下:Y1=56157667+014125X1+01310833X2+01434167X3+01994167X4-01613333X1-01555X1X2-116925X1X3-0128X1X4-21320833X2+011675X2X3+11695X2X4-11295833X311185833

11、X42222洗温度、乙醇体积分数和液料比的关系,使花生蛋白达到所需水平。从表4可以看出,各因素按影响大小排序依次为:乙醇体积分数X4>液料比X3>醇洗温度X1>醇洗时间X2。-111425X3X4-对回归模型进行方差分析,结果见表4。从表4可以看出,回归模型达到显著水平(P<0101),而误最佳取值,可以利用SAS软件进行岭脊分析7。通过岭脊分析,得出回归模型存在最大值点,Y1的最中国油脂20CHINAOILSANDFATS2009Vol134No15表4花生蛋白纯度方差分析表来源X1X2X3X4X12分别占氨基酸总量的P>F自由度离差平方和均方F值显著性2213

12、8%、12123%和11.38%,只有胱氨酸含量不足1%,为0186%。根据WHO建议的以3鸡蛋蛋白质所含氨基酸比例为参考标准,花生蛋白的氨基酸评价分数是64,比大豆蛋白(74)稍低8,表明花生蛋白也是一种优质的植物蛋白。与其他植物蛋白相似,赖氨酸为其第一限制性氨基酸。3结论X1X2X1X3X1X4X2233333333X2X3X2X4X3X42X3X42(1)通过响应面法对醇法花生蛋白提取工艺进行了优化,并模拟得到多项式回归方程。结果表明,乙醇体积分数,、时间影响不显模型误差总和注:3表示在=0.05水平上显著;33表示在=0.01水平上极显著。大估计值为56.58%,稳定点(X1,X2,X

13、3,X4)的代码值为(0,0,0,0),与之对应的实际值X1=50,X22h,X3=121,X4=75%,计值Y1=56.58%。3验证试验,.%,与预测值56.58%非常接近,确定醇法花生蛋白的最佳工醇洗温度50,醇洗时间2h,液料比121,乙醇体积分数75%。在此最佳条件下,花生蛋白纯度达到56.42%。(2)花生蛋白的氨基酸组成种类齐全,必需氨基酸含量较高,表明花生蛋白是一种优质植物蛋白。与其他植物蛋白质相似,赖氨酸为第一限制性氨基酸。参考文献:提取条件可靠。2.4花生蛋白氨基酸分析花生蛋白氨基酸组成与含量见表5。表5花生蛋白氨基酸组成与含量氨基酸天门冬氨酸谷氨酸丝氨酸组氨酸甘氨酸苏氨酸

14、3精氨酸丙氨酸酪氨酸含量%1薛芳,颜瑞,王承明.超声辅助碱提取花生多糖的研究J.食品科学,2008,29(8):158-163.2梅娜,周文明,胡晓玉,等.花生粕营养成分分析J.西氨基酸胱氨酸缬氨酸3蛋氨酸3苯丙氨酸3异亮氨酸3亮氨酸3赖氨酸3脯氨酸含量北农业学报,2007,16(3):96-99.3张岩,肖更生.花生粕的应用进展J.食品工业科技,2006,27(8):197-198.4李西波,纠敏,侯玉泽.新型花生酸奶的研制J.食品研究与开发,2008,29(9):81-83.5江美都.花生椰奶加工技术J.食品科学,1993(12):25-27.6黄阿根,陈学好,高云中,等.黄秋葵的成分测定与分析J.食品科学,2007,28(10):451-455.7PANSC,BONANNOS,WAGMANGH.Efficientutili2zationoffattyoilsasenergysourceinpenicillinfermenta2tionJ.ApplMic