葵花籽粕中蛋白质提取工艺的优化

1、葵花籽粕中蛋白质提取工艺的优化第3o卷第3期v0】.3oNo.3长春师范学院(自然科学版)JournalofChansehtmNomaalUniversityNaturalScience)2011年6月Jun.2011葵花籽粕中蛋白质提取工艺的优化刘刚,王春燕,宋阳成(吉林工程技术师范学院食品工程学院,吉林长春130052)【摘要】采用盐提法提取葵花籽粕中的蛋白质,以提取率为评价指标,采用单因素试验探讨NaC1浓度,料液比,提取温度,提取时间,pH值,提取次数对蛋白质提取率的影响,采用正交试验优化提取工艺.结果表明:葵花籽粕中蛋白质的最佳提取工艺条件为NaC1浓度1.5tool?L,料液比l:

2、14(g?rrIL-1),温度50C,提取时间1.5h,pH值8,提取2次,此条件下蛋白质提取率为54.8%.关键词】葵花籽粕;蛋白质;提取;优化中图分类号TS222.1【文献标识码A文章编号】1008178X(2011)o3008204葵花籽粕是葵花籽制油时的副产物,蛋白质含量达38%一42%,葵花蛋白乳化能力和吸水,吸脂性都强于大豆分离蛋白,且葵花分离蛋白具有近似新鲜鸡蛋清的发泡性和搅拌性I.葵花籽粕中一般含有绿原酸I.1%4.5%,从葵花籽粕中提取葵花籽蛋白时,绿原酸很容易氧化成绿色的醌引,使蛋白质产品呈深褐色或棕褐色,限制了葵花蛋白在食品工业中的应用.葵花籽蛋白质中球蛋白占55%6o%

3、,清蛋白占17%25%,醇溶蛋白占1%4%和谷蛋白占ll%一17%;在水溶液,盐溶液和乙醇溶液中的溶解度分别为20%,50%60%和3%5J.从以上数据中可看出,葵花蛋白主要由球蛋白构成.球蛋白在20%80%的有机溶剂中溶解度很小,清蛋白和谷蛋白不溶于醇,醇溶蛋白含量低,而且葵花蛋白在pH56之间溶解度最小6J,因而乙醇提取绿原酸的过程中蛋白质损失很少.我国葵花籽粕资源十分丰富,葵花籽粕基本作为低廉的动物饲料,未能得到充分和有效的利用.本实验以葵花籽粕为原料,采用乙醇浸提法脱除葵花籽粕中绿原酸后,采用盐提法提取葵花籽粕蛋白质,通过单因素试验和正交试验确定蛋白质的最佳提取工艺条件,为葵花籽粕的综

4、合利用提取提供科学依据.1材料与方法1.1材料与试剂葵花籽粕(瓦片状)市售;乙醚,无水乙醇,硫酸,硫酸铜,硫酸钾,氢氧化钠,酚酞,磷酸氢二钠,柠檬酸,硼砂,硼酸,氯化钠(天津化学试剂有限公司).1.2仪器与设备Fw177型中草药粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司);HHS型水浴锅(巩义市予华仪器有限责任公司);SHBmA循环水式多用真空泵(西安太康生物科技有限公司);ALl04电子天平(梅特勒一托利多仪器(上海)有限公司);pHS一3C型酸度计(上海精密科学仪器有限公司);DRH一100型电热恒温箱(广东省环境保护仪器设备厂).1.3蛋白质的提取1.3.1操作要点将干燥的葵花籽粕粉碎,过物料粒度

5、为0.420ram的标准筛,制成粉末.将葵花籽粕粉末采收稿日期20110125基金项目吉林省教育厅”-t-”科学技术研究项目(吉教科合字2010第206号).作者简介刘刚(1979一),男,吉林长春人,吉林工程技术师范学院食品工程学院讲师,硕士,从事天然产物提取与保健食品研发研究.?82?用索氏抽提器脱除脂肪,根据前期试验结果,采用乙醇溶液体积分数55%,料液比1:14(g?mL),温度60,提取时间1.5h,pH值6,提取1次的工艺条件脱除绿原酸.脱脂,脱绿原酸后的葵花籽粕粉末于40qC条件下干燥至恒重.准确称取5.00g上述葵花籽粕粉末,加不同浓度的适量NaCI溶液,在一定温度和pH条件下

6、回流提取一定时间,搅拌提取,过滤.残渣用NaC1溶液洗涤数次,滤液和洗液转移至250mL容量瓶中,测定蛋白质的提取率.1.3.2蛋白质含量测定及提取率的计算蛋白质含量测定采用凯氏定氮法GB/T一5009.52003E.1.3.3影响蛋白质提取率的单因素试验通过单因素试验研究溶剂浓度,提取温度,提取时间,料液比,pH值,提取次数对蛋白质提取率的影响.1.3.3.1NaC1浓度对蛋白质提取率的影响分别用0.5,1,1.5.2,2.5及3mol?L等不同浓度的NaCI溶液提取蛋白质,料液比1:10(g?mLI1),在pH7,50C条件下加热1h,提取1次,过滤,测定蛋白质的提取率.1.3.3.2提取

7、温度对蛋白质提取率的影响采用lmol?LI1的NaCI溶液提取蛋白质,料液比1:10(g?mLI1),pH7,分别在30,40,5O,60,70,8Oc等不同温度下加热1h,提取1次,过滤,测定蛋白质的提取率.1.3.3.3提取时间对蛋白质提取率的影响采用1mol?LI1的NaC1溶液提取蛋白质,料液比为1:10(g?mL-1),pH7,在50C条件下加热处理0.5,1,1.5,2,2.5,3h,提取1次,过滤,测定蛋白质的提取率.1.3.3.4料液比对蛋白质提取率的影响采用lmol?L-1的NaC1溶液提取蛋白质,以1:8,1:10,1:12,1:14,1:l6及l:18(g?mLI1)等不

8、同料液比,在pH7,50C的条件下加热处理1h,提取1次,过滤,测定蛋白质的提取率.1.3.3.5pH值对蛋白质提取率的影响分别设置提取液的pH值为4,5,6,7,8,9,10,在NaCI溶液浓度1mol?L,料液比为l:lO(g?mL),50C条件下加热处理1h,提取1次,过滤,测定蛋白质的提取率.1.3.3.6提取次数的影响采用lmol?L_1的NaCI溶液提取蛋白质,料液比为1:10(g?n1L-1),pH7,在50条件下加热处理lh,提取3次,测定每次提取的蛋白质提取率.考察提取次数对蛋白质提取率的影响.1.3.4提取工艺条件的优化在单因素试验的基础上,采用I_9(34)正交试验,以N

9、aC1浓度,提取温度,提取时间和料液比4因素3水平进行正交试验,优化蛋白质的提取工艺,因素水平设计见表1.表1正交试验因素水平表因素水平ANaC1浓度(Il?L-1)B时间(h)C温度()D料液E(g?mL)111501:1021.51.5601:12322701:142结果与分析2.1NaC1浓度对蛋白质提取率的影响由图1可知,随着NaC1浓度的增大,蛋白质的提取率也逐渐增大.当NaC1浓度为1.5mol?LI1时,蛋白质的提取率最高.当NaC1浓度继续增加时提取率开始下降,因此NaCI浓度选择在1.5mol?L较为适宜.2.2提取温度对蛋白质提取率的影响由图2可知,蛋白的提取率随着温度的提

10、高而增加,506o的提取率最高,温度再提高,提取率有下降的趋势,在60以上,蛋白变性明显,氮的可溶性降低了.因此温度选择在60cc较为适宜.2.3提取时间对蛋白质提取率的影响.由图3可知,当提取时间由0.5h增加到1.5h时,蛋白质的提取率显着增加,提取时间为1.5h时,蛋白得率最高,时间再延长,蛋白质的提取率反而有下降的趋势,这可能是因为提取时间过长,部分蛋白质发生了变性和凝聚反应,从而导致蛋白质提取率的下降.因此,提取时间选择1.5h比较合适.2.4料液比对蛋白质提取率的影响由图4可知,随着料液比的增加,蛋白质的提取率也明显增加.当料液比增加到l:l2(g?mLI1)以后,蛋白质提取率有下

11、降的趋势,蛋白提取时的料液比为1:12(g?mLI1)比较合适.2.5pH值对蛋白质提取率的影响由图5可知,随着pH值的升高,蛋白质的提取率逐渐增加,pH值为8时蛋白得率最高,pH值再增加,蛋白?83?质的提取率有下降的趋势.因而浸提pH值应控制在8.2.6提取次数的影响50r45尊4o35蝗嘲.IE302.L_一O.51.52NaCI度(I11o2.53.L-1)图1NaC1浓度对蛋白质提取率的影响0.51.522.5提取时间(h)图3提取时间对蛋白质提取率的影响456789pH值图5pH值对蛋白质提取率的影响一钍蜓皿嘲褂1蜷皿嘲30405060708O温度()图2提取温度对蛋白质提取率的影

12、响45403530251=o8l:10l:121:14l:l6l:l8料液比(m1)图4料液比对蛋白质提取率的影响23提取次数图6提取次数对蛋白质提取率的影响由图6可知,第1次的提取率为40.6%,第2次的提取率为6.2%,第3次的提取取率为0.6%,提取3次的总提取率为47.4%.两次提取的提取率之和占总提取率的98.7%,可提取出绝大部分的蛋白质,因此本试验提取次数确定为2次.2.7最佳提取工艺条件的确定?84?巧加一褂皿闭加mO一一姗甾峰皿瓤卯加一一斟奢丰皿嘲表2(34)正交试验结果因素试验号提取率(%)ABCD1111346.22122247.83133144.44211347.152

13、23145.4623225O.273l3139.68322348.49331242.7kl46.144.348.344.8k247.647.245.945.9l(343.645.843.146.6R4.O2.95.11.9在pH值8,提取2次的条件下,以NaC1浓度,提取温度,提取时间和料液比4因素3水平进行正交试验,优化蛋白质的提取工艺,正交试验结果见表2.由极差R值可知,各因素对蛋白质提取效果影响程度为温度>浓度>时间>料液比,即提取温度影响最大,其次是NaC1浓度,然后提取时间,料液比影响最小.由正交试验k值分析得到最佳的提取条件为A2c1D3,

14、与正交表中提取效果最好的试样6条件(A2B3C2D2)不相符,在A2B2ClD3条件下测定蛋白质的提取率,提取率为54.8%,高于A2B3C2D250.2%的结果.因此葵花籽粕蛋白质的最佳提取条件为提取温度50C,NaCl浓度1.5tool?LI1,提取时间1.5h,料液比1:14(g?mL),pH值8,提取2次.3结论通过单因素试验研究了NaC1浓度,提取温度,料液比,提取时间,pH值,提取次数各因素对蛋白质提取效果的影响,确定了提取体系的pH值为8,提取2次,通过正交试验得出各因素影响蛋白质提取效果的主次顺序为温度>浓度>时间>料液比.葵花籽粕蛋白

15、质的最佳提取条件为提取温度50,NaC1浓度1.5tool?L一,提取时间1.5h,料液比l:14(g?mL-1),pH值8,提取2次.参考文献1任健,郑喜群,刘晓兰,等.葵花蛋白的分离及特性研究J.中国粮油,2008,23(3):100103.2陈少洲,吕飞杰,台建祥.葵花籽粕中绿原酸的研究进展与应用前景J.食品与发酵工业,2002(11)151.3尉芹,马希汉.绿原酸提取分离方法评述J.中成药,2001,23(2):135138.4魏玲,李学琴,孟宪锋,等.葵花粕蛋白的反胶束萃取J.食品研究与开发,2007,28(11):1619.5史风文,孙国秀.葵花蛋白资源的利用J.中国油脂,1987

16、(5):2327.6任健,郑喜群,王文侠,等.葵花粕中分离蛋白的成分及特性J.农业工程,2007,23(6):252255.7中华人民共和国国家标准食品卫生检验方法:理化部分(一)S.2003:3541.TheOptimizationofExtractionProcessofProteinfromSunflowerKernelHUGang,WANGChurlyah,SONGYangcheng(CollegeofFoodEngineering,JilinTeachersInstituteofEngineeringandTechnology,Changchun130052,China)Abstra

17、ct:Inthisstudy,weextractedtheproteinofsunflowerkemelwithsaltextraction,tooktheextractionrateasanevaluationindex,discussedtheinfluenceofNaC1concentration,solidliquidratio,extractingtemperature,extractingtime,pHvalueandextractiontimesontheextractionrateofprotein,andoptimizedtheextractionprocessusingorthogonaltest.TheresuItsindicatedthattheoptimumextractioncondition