文冠果種仁冷榨餅制取醇洗濃縮蛋白的研究

郭瑩瑩，劉玉蘭，程永仙，李高英，沈延民

(1.河南工業(yè)大學 糧油食品學院，鄭州 450001； 2.河北潤升農業(yè)科技有限公司，河北 邯鄲 057451)

油料蛋白

文冠果種仁冷榨餅制取醇洗濃縮蛋白的研究

郭瑩瑩1，劉玉蘭1，程永仙1，李高英2，沈延民2

(1.河南工業(yè)大學 糧油食品學院，鄭州 450001； 2.河北潤升農業(yè)科技有限公司，河北 邯鄲 057451)

以文冠果種仁冷榨餅為原料，利用醇洗工藝制取醇洗濃縮蛋白。通過單因素試驗和正交試驗得到的最佳工藝條件為：乙醇體積分數55%，醇洗時間60 min，醇洗溫度50℃，液料比10∶1，醇洗次數2次。各因素對蛋白質含量的影響大小順序依次是乙醇體積分數>醇洗溫度>液料比>醇洗時間。在最佳工藝條件下所得文冠果種仁醇洗濃縮蛋白的蛋白質含量為67.80%，氮溶解指數(NSI)為35.10%。文冠果種仁醇洗濃縮蛋白是一種優(yōu)質的食用濃縮蛋白。

文冠果種仁；冷榨餅；醇洗工藝；醇洗濃縮蛋白

文冠果是我國珍貴的木本油料，有“北方油茶”之稱。文冠果種子富含油脂和蛋白質，脫殼后的種仁粗脂肪含量55%～66%，粗蛋白質含量約25%[1-3]。文冠果種仁經低溫壓榨可以得到優(yōu)質的食用油，還可以得到蛋白質變性程度很小的冷榨餅。文冠果冷榨餅中蛋白質含量可達40%以上[4]。文冠果蛋白富含19種氨基酸，具有很高的營養(yǎng)價值[5-8]。本課題以文冠果為原料，先對其剝殼、取仁，再對其種仁進行低溫壓榨，以冷榨餅為原料，采用醇洗工藝制取醇洗濃縮蛋白。以醇洗濃縮蛋白的蛋白質含量為考察指標，通過單因素試驗和正交試驗確定醇洗濃縮蛋白的最佳工藝條件，旨在為文冠果蛋白的開發(fā)利用提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料與試劑

文冠果，取自山東濰坊。無水乙醇、乙醚、正己烷、硫酸、硫酸鉀、硫酸銅、硼酸、鹽酸、氫氧化鈉等，均為分析純。

1.1.2 儀器與設備

6YZ-180型全自動液壓榨油機，鄭州八方機械設備公司；8400型自動凱氏定氮儀，丹麥FOSS公司；1021型粗纖維測定儀，丹麥FOSS公司；LD5-10型低速離心機；e2695型高效液相色譜儀，美國Waters公司；RE52-86A型旋轉蒸發(fā)儀；LGJ-10C型冷凍干燥機，北京四環(huán)公司；HH-4型數顯攪拌水浴鍋。

1.2 試驗方法

1.2.1 文冠果種仁冷榨餅的制取

文冠果經剝殼取仁，種仁經液壓榨油機室溫條件壓榨，得到文冠果種仁油和文冠果種仁冷榨餅，冷榨餅粉碎并過40目篩，篩下物為提取醇洗濃縮蛋白的原料。

1.2.2 文冠果種仁醇洗濃縮蛋白的制取[9-10]

稱取一定量的文冠果種仁冷榨餅粉于容器中，用乙醇溶液在設定的乙醇體積分數、醇洗溫度、醇洗時間、液料比的條件下進行攪拌提取，然后離心分離得到固形物和上層液，將固形物在潔凈的培養(yǎng)皿中進行低溫真空干燥，得到文冠果種仁醇洗濃縮蛋白粉，測定其蛋白質含量，以其作為提取效果的考察指標，通過單因素試驗和正交試驗確定最佳提取工藝條件，并對產品進行組分分析。上層液體即乙醇萃取液經蒸餾濃縮得到糖蜜。

1.2.3 文冠果種仁、冷榨餅及醇洗濃縮蛋白基本組分的測定

水分測定參照GB/T 5497—1985《糧食、油料檢驗 水分測定法》；粗脂肪測定參照GB/T 5512—2008《糧油檢驗 糧食中粗脂肪含量測定》；粗蛋白質測定參照GB/T 14489.2—2008《糧油檢驗 植物油料粗蛋白質的測定》；粗纖維測定參照GB/T 5515—2008《糧油檢驗 糧食中粗纖維素含量測定》；氮溶解指數NSI測定參照AACC方法46-23。

2 結果與分析

2.1 文冠果種仁及種仁冷榨餅的主要組分

文冠果種仁的主要組分見表1，文冠果種仁冷榨餅的主要組分見表2。

表1 文冠果種仁的主要組分 %

注：除水分含量外，其他組分均以干基表示；蛋白質與氮的換算系數以6.25計。下同。

表2 文冠果種仁冷榨餅的主要組分及NSI %

由表1、表2可知，文冠果種仁中粗脂肪含量達58.63%，粗蛋白質含量25.58%。文冠果種仁經低溫壓榨后，其冷榨餅中粗蛋白質含量高達53.20%，并且蛋白質NSI也很高，是一種優(yōu)質的植物蛋白資源，也是提取濃縮蛋白的優(yōu)良原料[11]。

2.2 文冠果冷榨餅制取醇洗濃縮蛋白的單因素試驗

2.2.1 醇洗溫度對浸提效果的影響

選取液料比10∶1、醇洗時間60 min、乙醇體積分數60%、醇洗次數2次，考察不同醇洗溫度(30、40、50、60、70℃)對目標產物蛋白質含量的影響。結果如圖1所示。

圖1 醇洗溫度對浸提效果的影響

由圖1可知，醇洗溫度在30～50℃時，醇洗濃縮蛋白的蛋白質含量逐漸增加，至50℃時蛋白質含量達到最大，之后再升高溫度蛋白質含量呈現下降趨勢。這說明在較低的溫度范圍(30～50℃)內，非蛋白質成分(主要是糖類)在乙醇溶液中的溶解度隨醇洗溫度的升高而增大[12]。但如果溫度過高，可能導致醇溶蛋白進入乙醇溶液，從而導致產品中蛋白質含量降低。因此，選擇醇洗溫度50℃為宜。

2.2.2 乙醇體積分數對浸提效果的影響

選取液料比10∶1、醇洗溫度50℃、醇洗時間60 min、醇洗次數2次，考察不同乙醇體積分數(40%、50%、60%、70%、80%)對目標產物蛋白質含量的影響。結果如圖2所示。

圖2 乙醇體積分數對浸提效果的影響

由圖2可知，乙醇體積分數60%時，目標產物的蛋白質含量達到最高，之后隨著乙醇體積分數的增大蛋白質含量逐漸降低。這可能是因為當乙醇體積分數很高時(超過60%)，醇溶蛋白在乙醇溶液中的溶解度加大，使目標產物中蛋白質含量降低[13]。也可能是因為醇變性作用的加劇，某些相對分子質量比較大的蛋白質聚集體轉變?yōu)樾》肿拥鞍踪|聚集體隨乙醇溶出[9]。因此，選擇乙醇體積分數60%為宜。

2.2.3 醇洗時間對浸提效果的影響

選取醇洗溫度50℃、乙醇體積分數60%、液料比10∶1、醇洗次數2次，考察不同醇洗時間(45、60、75、90、105 min)對目標產物蛋白質含量的影響。結果如圖3所示。

圖3 醇洗時間對浸提效果的影響

由圖3可知，醇洗時間從45 min增至60 min時，產品蛋白質含量明顯升高。當醇洗時間超過60 min后，蛋白質含量略有升高但已不明顯。這可能是隨著醇洗時間的延長(達到60 min后)，乙醇溶液對冷榨餅中糖類物質的溶解達到動態(tài)平衡狀態(tài)，同時隨著醇洗時間的延長，其他成分如醇溶蛋白在乙醇溶液中的溶解度也有所增大，因此產品的蛋白質含量不再有明顯增加[9]。因此，選擇醇洗時間60 min為宜。

2.2.4 液料比對浸提效果的影響

選取醇洗溫度50℃、乙醇體積分數60%、醇洗時間60 min、醇洗次數2次，考察不同液料比(4∶1、6∶1、8∶1、10∶1、12∶1)對目標產物蛋白質含量的影響。結果如圖4所示。

圖4 液料比對浸提效果的影響

由圖4可知，目標產物中蛋白質含量在液料比10∶1時達到最高，之后再增加提取液的用量，蛋白質含量反而有所下降。這說明提取液用量過大可能會使浸提液中可溶性蛋白質的含量增加，致使目標產物中蛋白質含量降低[12]，且增加液料比也會增加成本。因此，選擇液料比10∶1為宜。

2.3 文冠果種仁冷榨餅制取醇洗濃縮蛋白的正交試驗

根據單因素試驗結果，采用L9(34)正交表，選擇醇洗溫度、乙醇體積分數、醇洗時間、液料比為考察因素，以蛋白質含量為考察指標進行正交試驗[14]。因素與水平見表3，正交試驗設計及結果見表4，方差分析見表5。

表3 因素與水平

表4 正交試驗設計及結果

表5 方差分析

由表4、表5可知，用乙醇浸提法制備文冠果醇洗濃縮蛋白時，影響蛋白質含量的因素主次順序為：B>A>D>C，即乙醇體積分數>醇洗溫度>液料比>醇洗時間；得出最佳的因素水平組合為A2B1C3D2，即醇洗溫度50℃、乙醇體積分數55%、醇洗時間65 min、液料比10∶1。以降低成本、節(jié)能降耗為原則，最終確定文冠果種仁冷榨餅制取醇洗濃縮蛋白的最佳工藝條件為乙醇體積分數55%、醇洗溫度50℃、液料比10∶1、醇洗時間60 min、醇洗次數2次。在最佳工藝條件下進行驗證試驗，得到醇洗濃縮蛋白的蛋白質含量為67.80%，與冷榨餅相比蛋白質含量提高了14.60個百分點。經檢測，醇洗濃縮蛋白的氮溶解指數(NSI)為35.10%，較冷榨餅降低了35.88 個百分點，這主要是蛋白質在醇洗過程發(fā)生醇變性所致。文冠果種仁醇洗濃縮蛋白無論是蛋白質含量還是氮溶解指數，都不遜色于其他油料醇洗濃縮蛋白如大豆醇洗濃縮蛋白[13]、花生醇洗濃縮蛋白[9]、菜籽醇洗濃縮蛋白[12]。

3 結 論

以文冠果種仁冷榨餅為原料，利用乙醇溶液制取醇洗濃縮蛋白的最佳工藝條件為乙醇體積分數55%、醇洗時間60 min、醇洗溫度50℃、液料比10∶1，醇洗次數2次。在最佳工藝條件下制取的醇洗濃縮蛋白的蛋白質含量為67.80%，氮溶解指數為35.10%。文冠果種仁醇洗濃縮蛋白是一種優(yōu)質的食用濃縮蛋白。

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Preparation of alcohol leached protein concentrate from cold pressed cake ofXanthocerassorbifoliaBunge kernel

GUO Yingying1, LIU Yulan1, CHENG Yongxian1, LI Gaoying2, SHEN Yanmin2

(1.College of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China;2.Hebei Runsheng Agricultural Science and Technology Co., Ltd., Handan 057451,Hebei, China)

With cold pressed cake ofXanthocerassorbifoliaBunge kernel as raw material, the alcohol leached protein concentrate was prepared by alcohol leaching process. The optimal process conditions were obtained by single factor experiment and orthogonal experiment as follows: ethanol volume fraction 55%, alcohol leaching time 60 min, alcohol leaching temperature 50℃, ratio of liquid to material 10∶1 and alcohol leaching times twice. The effect of ethanol volume fraction on the protein content was the greatest, followed by alcohol leaching temperature, ratio of liquid to material and alcohol leaching time. Under the optimal conditions, the protein content of the alcohol leached protein concentrate was 67.80% andNSIwas 35.10%. Alcohol leached protein concentrate from cold pressed cake ofXanthocerassorbifoliaBunge kernel was a kind of high quality edible protein concentrate.

XanthocerassorbifoliaBunge kernel; cold pressed cake; alcohol leaching process; alcohol leached protein concentrate

2016-07-19;

2016-11-25

郭瑩瑩(1992)，女，碩士研究生，研究方向為油脂與蛋白生產技術(E-mail)guoyy92424@163.com。

劉玉蘭，教授，碩士生導師(E-mail)liuyl7446@163.com。

TS229;TQ936.2

A

1003-7969(2017)02-0085-04