超聲輔助提取辣椒籽蛋白工藝優(yōu)化

李 茉，倪元穎，彭 郁，溫 馨，王宇曉

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超聲輔助提取辣椒籽蛋白工藝優(yōu)化

李 茉，倪元穎※，彭 郁，溫 馨，王宇曉

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京100083）

以辣椒籽為原料，采用超聲輔助法提取辣椒籽蛋白并利用響應(yīng)面優(yōu)化法提取工藝，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取pH值，提取時間，超聲功率，料液比4個因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，根據(jù)所得試驗(yàn)結(jié)果確定最佳提取條件為：pH值11，提取時間13.31 min，超聲功率336.21 W，料液比1∶35.85，在此條件下蛋白的預(yù)計(jì)提取量為5.90 g/(100 g)。利用Design expert軟件對影響辣椒籽蛋白提取量的主要因素及其相互作用進(jìn)行探討，結(jié)果由大到小依次為：pH值>料液比>提取時間>超聲功率。與傳統(tǒng)提取方法相比，超聲輔助法使得蛋白提取量增加了0.81 g/(100 g)（占傳統(tǒng)方法提取量的15.46%），蛋白純度提高了5.47%。

蛋白；超聲波；提??；辣椒籽；響應(yīng)面設(shè)計(jì)

0 引 言

辣椒籽是一種豐富的營養(yǎng)資源，含有蛋白質(zhì)、油脂、粗纖維、維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)[1]。要了解或應(yīng)用辣椒籽蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和功能性質(zhì)，最基本的一步是將蛋白質(zhì)從這種復(fù)雜的機(jī)體混合物中分離出來，因此辣椒籽蛋白提取工藝是深加工研究的基礎(chǔ)。

堿提酸沉法是最傳統(tǒng)的提取方法，應(yīng)用最廣泛，這種方法的優(yōu)勢在于成本低，操作簡單，但它的缺點(diǎn)是提取時間長，提取率低[2-4]。所以近些年來，利用一些輔助方法可以縮短提取時間并且可以提高蛋白的提取率，其中最為常用的方法就是超聲輔助法。

超聲輔助提取法利用超聲波產(chǎn)生強(qiáng)烈振動、強(qiáng)烈的空化效應(yīng)和攪拌作用來破壞植物細(xì)胞，結(jié)合溶劑浸提法達(dá)到提取的目的。高能量的超聲波作用可以使液體破裂成很多小空穴，這些小空穴閉合時產(chǎn)生的瞬時壓力高達(dá)幾千個大氣壓，在輔助提取過程中，能夠有效地破壞原料細(xì)胞壁或者包埋結(jié)構(gòu)的外層，使細(xì)胞內(nèi)容物釋放，加速有效成分進(jìn)入溶劑，增加有效成分的提取率[5-8]。

植物蛋白因其資源豐富、廉價易得以及其獨(dú)特的生理功能而備受關(guān)注，目前已有大量文獻(xiàn)報(bào)道了多種植物源蛋白質(zhì)較動物蛋白具有低膽固醇和低脂肪的營養(yǎng)特性[9-10]，同時還具有良好的功能性質(zhì)，可用作天然的新型食品添加劑[11-15]，此外一些植物蛋白經(jīng)過改性或酶解后，可獲得具有抑菌，抗氧化，降血壓等生物活性的多肽，這些多肽除了用作天然食品防腐劑或抗氧化劑外，還可成為開發(fā)保健品或藥品的新資源[16-19]。

目前對辣椒籽中蛋白的提取工藝研究很少。有文獻(xiàn)對辣椒籽蛋白組分進(jìn)行了分析，研究了12個辣椒品種的籽蛋白，發(fā)現(xiàn)清蛋白或谷蛋白的含量最高[20]。因此，本文采用超聲輔助堿提酸沉法對辣椒籽中的蛋白質(zhì)進(jìn)行提取分離，先通過單因素試驗(yàn)比較不同條件下的提取效果，再結(jié)合響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)，優(yōu)選出辣椒籽蛋白的最佳提取時間，超聲波功率，料液比及提取液pH值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新疆甜椒籽（L，由新疆晨光公司提供，打粉過40目篩后在-18 ℃冰箱冷藏備用。正己烷、氫氧化鈉、濃鹽酸、氯化鈉、乙醇均購置于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，考馬斯亮藍(lán)G-250、PBS緩沖液、BSA標(biāo)準(zhǔn)品均購置于北京索萊寶生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)儀器

T6型紫外可見分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；IKA C-MAGHS7型磁力攪拌器：梅特勒-托利多公司；WD-9405B型水平搖床：北京六一儀器廠；TGL-16C型高速冷凍離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；KQ-500DE型超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；LGJ-12型冷凍干燥機(jī)：北京松源華興科技發(fā)展有限公司；FE20-K型pH計(jì)：梅特勒-托利多公司；WKX型高速粉碎機(jī)：青州市精誠機(jī)械有限公司；SHZ-Ⅲ型循環(huán)水真空泵：上海亞榮生化儀器廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 辣椒籽脫脂處理

用高速粉碎機(jī)將除雜后的辣椒籽粉碎，過篩40目，然后室溫下用正己烷1:5（g/mL）料液比浸泡，置于搖床上脫脂3 h，真空抽濾，收集殘?jiān)僦貜?fù)進(jìn)行脫脂，共3次，最后置于通風(fēng)櫥過夜，得到脫脂辣椒籽粉，置于4 ℃冰箱備用。

1.3.2 脫脂辣椒籽粉中基本成分分析

蛋白質(zhì)含量測定方法參照GB 5009.5-2010[21]，采用凱氏定氮法測定；脂肪含量的測定方法參照GB/T 5009.6-2003[22]的方法，將樣品置于索式提取器中，用石油醚來提取脂肪；灰分含量測定參照GB 5009.4-2010[23]的方法，將樣品置于（550±25）℃下煅燒4 h，稱量殘?jiān)馁|(zhì)量；水分含量的測定參照GB 5009.3-2010[24]的方法，將樣品在（105±1）℃的烘箱中干燥至恒重。碳水化合物含量的測定參照Zhu等[25]的方法，按100%減去樣品的水分含量，灰分含量，脂肪含量及蛋白質(zhì)含量的總和。

1.3.3 辣椒籽蛋白組分及含量分析

參考Osborne[26]關(guān)于植物蛋白4種蛋白的分離方法，首先稱取2.000 g樣品，以去離子水為溶劑，料液比1:15（g/mL），室溫下磁力攪拌30 min，然后10 000×，4 ℃離心15 min，過濾后留上清液，為了充分提取蛋白，提取和離心過程重復(fù)3次，然后合并上清液，所得蛋白為清蛋白。接下來殘?jiān)来斡? mol/L NaCl溶液，70%乙醇溶液和0.1 mol/L NaOH溶液以相同的提取方法提取，獲得的蛋白分別為球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。收集的上清液蛋白含量采用Bradford測定，計(jì)算每種蛋白占總蛋白提取量比例。

1.3.4 超聲輔助法辣椒籽蛋白的提取

采用超聲輔助堿溶酸沉的方法對辣椒籽中的蛋白進(jìn)行提取，因?yàn)橛绊懱崛⌒Ч囊蛩剌^多，為確定最佳提取工藝，選取超聲功率、提取時間、料液比、溶液pH值為考察指標(biāo)，先進(jìn)行單因素試驗(yàn)確定蛋白提取過程中各因素的變化規(guī)律。

1.3.5 可溶性蛋白濃度測定

采用Bradford法進(jìn)行蛋白濃度測定。用牛血清蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行測定，精確吸取0、100、200、300、400、500L，不足500L補(bǔ)加0.05 mol/L PBS（pH值 6.80）至終體積500L，同時吸取稀釋后的待測樣品500L，再加5 mL考馬斯亮藍(lán)溶液混合均勻，靜置3 min，用紫外可見分光光度計(jì)在595 nm下測定吸光值。測標(biāo)準(zhǔn)蛋白和樣品吸光值時，以蛋白質(zhì)濃度（mg/mL）為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)作圖。以BSA標(biāo)準(zhǔn)品作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中蛋白質(zhì)的濃度，再以此來確定樣品的蛋白提取量，單位為g/(100 g)。

1.3.6 單因素試驗(yàn)

1）pH值對辣椒籽蛋白提取效果的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g左右的脫脂辣椒籽粉，記下質(zhì)量。用0.5 mol/L NaOH溶液和0.5 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)提取液的pH值為7、8、9、10、11，料液比（g/mL）為1∶20，在（30±3）℃下超聲20 min，超聲功率為400 W，然后室溫下4 200×離心20 min，收集上清液，按照前文1.3.4所述方法測定提取液中的可溶性蛋白含量。

2）提取時間對辣椒籽蛋白提取效果的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g左右的脫脂辣椒籽粉，記下質(zhì)量。加入去離子水，料液比（g/mL）為1∶20，用0.5 mol/L NaOH溶液和0.5 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)提取液的pH值為9，在（30±3）℃下超聲功率為400 W，超聲時間分別設(shè)為5、10、15、20、25、30 min，然后室溫下4 200×離心20 min，收集上清液，按照前文1.3.4所述方法測定提取液中的蛋白含量。

3）超聲功率對辣椒籽蛋白提取效果的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g左右的脫脂辣椒籽粉，記下質(zhì)量。加入去離子水，料液比（g/mL）為1∶20，用0.5 mol/L NaOH溶液和0.5 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)提取液的pH值為9，在（30±3）℃下超聲時間為20 min，超聲功率分別設(shè)為200、300、350、400、500 W，然后室溫下4 200×離心20 min，收集上清液，按照前文1.3.4所述方法測定提取液中的蛋白含量。

4）料液比對辣椒籽蛋白提取效果的影響

準(zhǔn)確稱取1.000 g左右的脫脂辣椒籽粉，記下質(zhì)量。加入去離子水，料液比（g/mL）分別為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50，用0.5 mol/L NaOH溶液和0.5 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)提取液的pH值為9，在（30±3）℃下超聲功率為400 W，超聲時間20 min，然后室溫下4 200×離心20 min，收集上清液，按照前文1.3.4所述方法測定提取液中的蛋白含量。

1.3.7 響應(yīng)面法設(shè)計(jì)試驗(yàn)

采用Design Expert 8.0.6軟件，以蛋白質(zhì)提取量為響應(yīng)值，采用中心組合試驗(yàn)Box-Behnken Design（BBD）[27]，選定pH值，提取時間，提取功率，料液比為自變量進(jìn)行四因素三水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)并對結(jié)果進(jìn)行分析。試驗(yàn)設(shè)計(jì)編碼值如表1所示。

表1 響應(yīng)面四因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.8 超聲輔助提取法與傳統(tǒng)堿溶酸沉法比較

稱取1.000 g脫脂辣椒籽粉，在響應(yīng)面優(yōu)化出的最佳pH值，提取時間，料液比，40 ℃的條件磁力攪拌，然后室溫下4 200×離心20 min，收集上清液，按照前文1.3.4所述方法測定提取液中的蛋白含量。所得結(jié)果為傳統(tǒng)堿溶酸沉的蛋白提取量，與超聲輔助法提取辣椒籽蛋白的結(jié)果進(jìn)行比較。然后調(diào)節(jié)溶液pH值為4使蛋白沉降，離心去上清液，用適量稀堿液中和，將分離出來的蛋白凝膠破解，再凍干制得蛋白粉，測蛋白粉中的蛋白含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫脂辣椒籽粉中基本成分分析

經(jīng)測定脫脂前新疆甜椒籽脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.3%，脫脂后的新疆甜椒籽粉主要成分如表2所示，可以發(fā)現(xiàn)辣椒籽粉脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯降低，僅有1.76 %，蛋白質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.5 g/(100 g)。

表2 脫脂新疆甜椒籽的主要成分

2.2 辣椒籽蛋白組分及含量分析

按照Osborns分離植物蛋白的方法發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)選用的辣椒籽蛋白4種蛋白組分所占比例如表3所示，蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低排序依次為清蛋白44.90%，谷蛋白31.78%，球蛋白22.36%，醇溶蛋白0.95%。由此可以看出，清蛋白和谷蛋白是辣椒籽蛋白的主要組成，總質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過75%；質(zhì)量分?jǐn)?shù)最少的蛋白為醇溶蛋白。這與胡志輝等[20]研究的12個辣椒品種的辣椒籽內(nèi)四種蛋白組成結(jié)果一致，他們發(fā)現(xiàn)蛋白以清蛋白和谷蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，清蛋白為種子干質(zhì)量的1.79%～19.07%，谷蛋白為種子干質(zhì)量的2.40%～19.03%，其次是球蛋白，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.10%～8.13%，醇溶蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為1.57%～3.03%。

表3 新疆甜椒籽蛋白組分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較

注：表中數(shù)值用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

Note: Values in the table were expressed in average value ± standard deviation.

2.3 單因素試驗(yàn)

2.3.1 pH值對辣椒籽蛋白提取效果的影響

如圖1所示，辣椒籽蛋白的提取量隨著pH值的增加而增大，在pH值為11時達(dá)到最大。因?yàn)樵诟遬H值條件下有利于氫鍵斷開，氫離子脫離碳原子或硫酸鹽基團(tuán)，使蛋白質(zhì)表面電荷數(shù)增加[28]，促進(jìn)了蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)間的靜電排斥和水合作用使蛋白質(zhì)更易溶解。但天然植物蛋白常與酚類物質(zhì)以各種方式結(jié)合，過高的pH值可能會促進(jìn)酚類物質(zhì)的褐變而影響蛋白產(chǎn)物的色澤[29]。毛曉英[2]和Venkatachalam等[30]研究核桃蛋白提取得到相似結(jié)果，在pH值11以后，核桃蛋白的提取率提高不顯著（>0.05），且提取液顏色發(fā)生褐變[30]。因此本試驗(yàn)沒有選擇pH值≥12的嚴(yán)苛條件，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的美拉德反應(yīng)和蛋白質(zhì)變性。試驗(yàn)顯示在pH值為11時蛋白提取量最大。

此外，本研究通過對辣椒籽蛋白乳化性，起泡性及吸水吸油性等功能性質(zhì)進(jìn)行檢測，判斷在此條件下蛋白是否變性。試驗(yàn)結(jié)果顯示辣椒籽蛋白與大豆油的乳液平均粒徑為5.49m，呈正態(tài)分布，說明辣椒籽蛋白可形成較穩(wěn)定的乳液，具有較好的乳化性質(zhì)；辣椒籽蛋白溶液的起泡性為2.3，雖低于大豆蛋白溶液（3.3），但仍高于葡萄籽蛋白（0.25）[11]；辣椒籽蛋白的吸油性為（5.63±0.30）g/g高于大豆蛋白（2.43 g/g），吸水性為（2.66±0.06）g/g，與豌豆分離蛋白的吸水性（2.57～2.88 g/g）和草豌豆的吸水性（2.63～3.11）g/g[31]接近。上述結(jié)果說明在pH值11的條件下辣椒籽蛋白仍具有較好的功能性質(zhì)，它在食品加工中應(yīng)用的潛力有待進(jìn)一步的系統(tǒng)研究。

2.3.2 提取時間對辣椒籽蛋白提取效果的影響

如圖2所示，當(dāng)提取時間≤15 min時，蛋白提取量隨著時間增加而顯著升高（<0.05）；當(dāng)提取時間從15 min增大到30 min時，提取量沒有顯著變化（>0.05）。在提取初期，辣椒籽蛋白沒有充分溶解，隨著提取時間增加，脫脂粉中蛋白不斷溶出，當(dāng)提取時間為15 min左右時，在固定條件下，大部分蛋白已經(jīng)溶出，因此隨后即使再增加時間，提取液中蛋白含量的變化沒有顯著性差異（>0.05）。

2.3.3 超聲功率對辣椒籽蛋白提取效果的影響

如圖3所示，隨超聲功率的增加，辣椒籽蛋白提取量也隨之增大，當(dāng)功率達(dá)到400 W時，提取量最高，但隨后當(dāng)超聲功率增大到最大功率500 W時，蛋白提取量反而略有下降，這可能是在超聲功率低于400 W時，隨著功率增大，空化作用和機(jī)械作用越強(qiáng)烈，分子擴(kuò)散速度也越大，溶劑更容易滲透到辣椒籽內(nèi)部，蛋白質(zhì)分子滲出越快，溶出量越大[32]。功率超過一定范圍時，超聲頻率過高，會產(chǎn)生大量的無用的汽泡，增加衍射衰減，形成聲屏障，不利于空化現(xiàn)象的產(chǎn)生[33]。

2.3.4 料液比對辣椒籽蛋白提取效果的影響

如圖4所示，在開始階段隨著料液比的增大，辣椒籽蛋白提取量也顯著增大（<0.05），當(dāng)料液比達(dá)到1∶30后，蛋白提取量開始出現(xiàn)下降趨勢，且變化趨于和緩。這是因?yàn)楫?dāng)料液比達(dá)到一定程度時，分子擴(kuò)散速度趨于一定，溶液稀釋作用也對蛋白質(zhì)的溶解增加作用不顯著，蛋白質(zhì)分子與蛋白質(zhì)分子之間的吸附作用可能大于蛋白質(zhì)分子與水之間的擴(kuò)散作用，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶出量略有下降[7]，此外料液比過大也不利于節(jié)約資源。

2.4 響應(yīng)面優(yōu)化法

2.4.1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

以辣椒籽蛋白提取量為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示，采用Design Expert軟件，選擇Box-Behnken Design模型，對試驗(yàn)設(shè)計(jì)中各組的蛋白提取量進(jìn)行回歸分析，得到回歸方程如下：

=5.24+0.511+0.0622+0.0283+0.324?0.1212?0.05513?0.03214?0.04523?0.1224+0.0134+0.04512?0.1822?0.03232?0.2842

式中為辣椒籽蛋白提取量，g/(100 g)；1，2，3，4分別為pH值，提取時間，超聲功率，料液比4個自變量的編碼值。響應(yīng)值中蛋白提取量與回歸方程預(yù)測值的相關(guān)系數(shù)為0.974 8，擬合狀況良好，說明建立的回歸模型可行。

表4 響應(yīng)面分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

2.4.2回歸方程顯著性分析

為檢查回歸方程的有效性，進(jìn)一步確定相關(guān)因素對辣椒籽蛋白提取量的影響程度，對回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表5。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，該模型的值為38.73，<0.000 1，說明所選模型極為顯著，失擬項(xiàng)=0.289 3>0.05，說明失擬項(xiàng)差異不顯著；由自變量的值可知，模型一次項(xiàng)1、4，二次項(xiàng)42差異極顯著（<0.0001），二次項(xiàng)22，交互項(xiàng)12，24顯著（<0.05），其他項(xiàng)差異不顯著。由自變量值大小可知，各因素對辣椒籽蛋白提取量的影響由大到小依次為：pH值>料液比>提取時間﹥超聲功率。

表5 回歸方程模型系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)

2.4.3 反應(yīng)條件優(yōu)化及模型驗(yàn)證

利用Design Expert軟件優(yōu)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出超聲輔助堿溶酸沉法提取蛋白的最佳工藝參數(shù)為：pH值11，提取時間為13.31 min，超聲功率336.21 W，料液比1∶35.85，在此條件下蛋白的預(yù)計(jì)提取量為5.90 g/(100 g)。為了檢驗(yàn)上述優(yōu)化結(jié)果，本試驗(yàn)利用優(yōu)化后的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。考慮到實(shí)際的可行性和便利性，修正提取工藝為：pH值11，提取時間為13 min，超聲功率350 W，料液比1∶36，在此條件下做3次平行試驗(yàn)蛋白的提取量為(6.05±0.09) g/(100 g)，略高于Design Expert軟件預(yù)測值。說明采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的辣椒籽蛋白提取條件準(zhǔn)確可靠，具有實(shí)用價值。

2.5 超聲輔助提取法與傳統(tǒng)堿溶酸沉法比較

超聲輔助提取法和傳統(tǒng)堿溶酸沉法辣椒籽蛋白的提取量分別為（6.05±0.07）和（5.24±0.05）g/(100 g)，蛋白純度分別為83.93%和78.46%，可以發(fā)現(xiàn)超聲輔助法使得蛋白提取量增加了0.81 g/(100 g)（占傳統(tǒng)方法提取量的15.46%），蛋白純度提高了5.47%，還提高了辣椒籽蛋白粗提物的純度5.47%。這是因?yàn)槌暡梢援a(chǎn)生強(qiáng)烈振動、空化效應(yīng)和攪拌作用來破壞植物細(xì)胞，使細(xì)胞內(nèi)的蛋白更易溶出，提高了蛋白產(chǎn)率。

3 結(jié) 論

本文采用超聲輔助法提取辣椒籽蛋白，利用響應(yīng)面法對提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)用Design-Expert8.0.6軟件，采用Box-Behnken建立了pH值，提取時間，超聲功率，料液比與辣椒籽蛋白提取量的數(shù)學(xué)模型，決定系數(shù)2=0.9748，回歸模型顯著，擬合程度好，有實(shí)際意義。

通過單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)確定最佳提取條件為：pH值11，提取時間為13.31 min，超聲功率336.21 W，料液比1∶35.85。與傳統(tǒng)溶劑法提取辣椒籽蛋白相比，超聲波輔助法提取量和蛋白純度較高。此外通過顯著性試驗(yàn)得到，影響提取量的主要因素由大到小依次為：pH值>料液比>提取時間>超聲功率。

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Optimization of ultrasound-assisted extraction of capsicum seed protein isolate

Li Mo, Ni Yuanying※, Peng Yu, Wen Xin, Wang Yuxiao

(100083,)

Capsicum seed protein isolate is a new type of plant protein resources. From this research, the protein isolate was separated into water-soluble(WS), salt-soluble(SS), alkaline-soluble(AS) and ethanol-soluble(ES) fractions. Water-soluble and ethanol-soluble fractions were the major constituents, about more than 75% of the total protein. This paper focused on ultrasonic-assisted extraction technology of extracting protein isolate from capsicum seed. Response surface methodology was used to determine optimum conditions for protein extraction. The experiments designed 29 groups of different conditions to extract protein from capsicum defatted flours. Independent variables which would affect protein extracting rate were discussed, such as pH (7, 8, 9, 10 and 11), ultrasonic power (200, 300, 350, 400 and 500 W), extraction time (10, 15, 20, 25 and 30 min) and material-solvent ratio (1:10, 1:20, 1:30, 1:40 and 1:50). The model equation was set up. In the model equation, the coefficient of association (2) was 0.9748, indicating it’s a reasonable matching to the experimental data. The optimized conditions were as follows: pH value was 11, ultrasonic power was 336.21 W, extraction time was 13.31 min and the material-solvent ratio was 1:35.58. According to this optimized condition, the extraction rate of protein isolate was 5.90 g/(100 g) defatted red pepper seed. Due to the limitations of experimental facilities, the optimized conditions were modified. The results were as follows: pH value was 11, ultrasonic power was 350 W, extraction time was 13 min and the material-solvent ratio was 1:36. The optimum conditions were verification. The results showed that extraction at the modified conditions gave a protein yield at 6.05 g/(100 g). The experimental values were found to be in agreement with the predicted ones. Analysis of variance (ANOVA) of independent variables was performed. The statistical analysis data revealed that linear, quadratic and interaction terms was significant (<0.05). The lack of fit test measured the failure of the model to represent data in experimental domain at points which are not included in the regression. There was a non-significant lack of fit that further validates the model (> 0.05).The significance of each coefficient was determined using thetest andvalue. pH value and solvent/meal ratio were the most significant factors (<0.001). Also, interaction effect of pH and extraction time, interaction effect of extraction time and materials/solvent ratio were both significant (<0.05). The ultrasonic power was not significant factor (>0.05). The main factors were analyzed by Design software, which could affect the yield of protein. The results were as follows: pH value>material/solvent ratio>extraction time>ultrasonic power. Compared with traditional extraction methods, the extraction yield of protein increased from 5.24 to 6.05 g/(100g), while the purity of capsicum seed protein isolate enhanced from 78.46% to 83.93% by ultrasonic-assisted method. These results give the advices in processing protein from capsicum seeds according to optimized condition. Furthermore, it provides a theoretical reference for the industrial production and application of capsicum seed protein isolate.

protein; ultrasonic; extraction; capsicum seed; response surface methodology

10.11975/j.issn.1002-6819.2016.24.042

TS255.36

A

1002-6819(2016)-24-0309-06

2016-07-02

2016-11-20

國家公益性行業(yè)專項(xiàng)園藝作物產(chǎn)品加工副產(chǎn)物綜合利用（201503142）

李茉，博士生，主要從事天然產(chǎn)物提取研究，北京 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，100083。Email：limo_0125@163.com.

倪元穎，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事果蔬加工研究，北京 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，100083。Email：niyuany@163.com