高錦鴻,蘆鑫,楊文麗,孫強,黃紀念*
(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所,河南鄭州450002;2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,河南鄭州450002)
亞臨界芝麻餅粕中糖類與蛋白質(zhì)的綜合利用研究
高錦鴻1,蘆鑫1,楊文麗2,孫強1,黃紀念1*
(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所,河南鄭州450002;2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,河南鄭州450002)
為充分利用亞臨界芝麻餅粕中糖類和蛋白質(zhì),以可溶性糖質(zhì)量濃度和產(chǎn)率為考察指標,選擇最佳工具酶酶解芝麻餅粕中的糖類,在單因素試驗基礎(chǔ)上,采用響應(yīng)面試驗對酶解工藝條件進行優(yōu)化,制備可溶性糖,隨后利用堿提酸沉法從酶解后的芝麻餅粕中提取芝麻蛋白質(zhì)。結(jié)果表明,酶解制備可溶性糖的最佳工藝條件為:采用α-淀粉酶與纖維素酶(酶活力之比為1∶1)組成的復(fù)合酶、酶解溫度37.0℃、酶解時間2.5 h、pH值5.0、料液比5%、加酶量69.4 U/g,芝麻中可溶性糖產(chǎn)率達86.8%。在pH值10.5、溫度45℃、料液比5.6%、酶解時間20 min的工藝條件下,對酶解后得到的芝麻餅粕沉淀采用堿提酸沉法提取蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的提取率為41.2%,純度為86.5%。以上研究證實,酶解結(jié)合堿提酸沉可以實現(xiàn)芝麻餅粕中糖類與蛋白質(zhì)的綜合利用,為亞臨界芝麻餅粕的綜合開發(fā)開辟了新的途徑。
亞臨界芝麻餅粕;糖類;蛋白質(zhì);酶解;堿提酸沉
Key words:subcritical sesame meal;carbohydrates;protein;enzymatic hydrolysis;alkali extraction and acid precipitation
芝麻又稱胡麻,是我國重要的油料作物,產(chǎn)量居世界前列[1]。芝麻餅粕是制油后的副產(chǎn)物,芝麻餅粕含有40%~46%的蛋白質(zhì)[2-4]、30%~40%的糖類及多種維生素、礦物質(zhì)、木脂素類物質(zhì)[5-8]。其中,芝麻蛋白質(zhì)的氨基酸組成與牛肉相比,除賴氨酸含量較低外,其余皆接近或達到FAO/WHO建議的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)標準[9-10],且無抗營養(yǎng)因子,與賴氨酸含量高而硫氨酸含量低的大豆蛋白質(zhì)形成很好的互補[11-12];另外,芝麻餅粕中糖類也可以作為葡萄糖來源加以利用。因加工技術(shù)落后,芝麻餅粕中糖類等潛在資源未能得到有效利用,目前,芝麻餅粕主要用作飼料和肥料[13],存在產(chǎn)值及綜合利用率低等問題。
近年來,隨著科技的發(fā)展及人民群眾對健康飲食的追求,低溫制取芝麻油[14-15]的工藝迅速發(fā)展,其中亞臨界萃取是低溫制油的主要方式。與傳統(tǒng)制油相比,亞臨界萃取制備芝麻油能夠最大限度地保留芝麻中的生物活性物質(zhì),在得到高品質(zhì)芝麻油的同時,也不會破壞芝麻中蛋白質(zhì)、糖類等營養(yǎng)物質(zhì)[14],為油料資源的綜合開發(fā)創(chuàng)造了有利條件。目前,在低溫芝麻餅粕綜合利用研究中,關(guān)于蛋白質(zhì)的提取、濃縮工藝[16-19]及活性物質(zhì)的提?。?0]研究較多,但芝麻餅粕中的糖類以水不溶性多糖為主,不易分離提取,利用率很低,有關(guān)芝麻餅粕中糖類利用的研究鮮有報道。借鑒前人[21]利用酶解米糠獲得低聚糖與水溶性膳食纖維等顯著提高了米糠的利用率的結(jié)論,酶解芝麻餅粕中多糖制備低聚糖是可行的。鑒于此,以亞臨界芝麻餅粕為原料,以酶解芝麻餅粕中的糖類為切入點,建立最佳水溶性糖制備條件,經(jīng)酶解處理后,再通過堿提酸沉法分離制備芝麻蛋白質(zhì),旨在解決亞臨界芝麻餅粕中糖類利用率低的問題,實現(xiàn)芝麻餅粕中糖類和蛋白質(zhì)的綜合利用,為實現(xiàn)亞臨界芝麻餅粕的高值轉(zhuǎn)化利用提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。
1.1 原料與試劑
供試亞臨界芝麻餅粕:芝麻經(jīng)軋胚后,以液化氣為萃取劑,在亞臨界狀態(tài)下,萃取3次,萃取條件為壓力1.0 MPa、溫度50℃、料液比1∶3、萃取時間2 h,固液分離后得到亞臨界芝麻餅粕,其主要成分為蛋白質(zhì)39.9%±0.28%、糖類39.2%±0.12%、灰分11.2%±0.15%、水分4.0%±0.06%。
主要試劑:α-淀粉酶(51 U/g)由北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn),纖維素酶(141 U/g)、半纖維素酶(2 778 U/g)、果膠酶(4 440 U/g)由深圳德化生物科技有限公司生產(chǎn),硼酸、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉均為國產(chǎn)分析純。
1.2 儀器與設(shè)備
K-05型全自動凱氏定氮儀,由上海晟聲自動化分析儀器有限公司生產(chǎn);DGX-9243型鼓風(fēng)干燥箱,由海?,攲嶒炘O(shè)備有限公司生產(chǎn);Lyovac GT1型冷凍干燥機,由德國SRK公司生產(chǎn);DL-5-B離心機,由上海安亭科技儀器廠生產(chǎn);XS205電子天平、FE20實驗室pH計,均由上海梅特勒-托利多儀器有限公司生產(chǎn);UV-6300雙光束型紫外可見分光光度計,由上海美譜達儀器有限公司生產(chǎn)。
1.3 方法
1.3.1 工藝流程稱取一定質(zhì)量的亞臨界芝麻餅粕,加入一定量酶,調(diào)節(jié)pH值,設(shè)定溫度水解芝麻餅粕中糖類,隨后采用離心機離心20 min,將上清液濃縮獲得可溶性糖;離心,收集沉淀,在溫度45℃、pH值10.5、料液比5.6%條件下堿提20 min,pH值5.0條件下酸沉[2],隨后通過離心和冷凍干燥得到芝麻蛋白質(zhì)。
據(jù)芝麻餅粕中多糖組成成分,選擇合適的工具酶進行酶解試驗,并通過單因素試驗和響應(yīng)面試驗進行酶解工藝優(yōu)化,得到最佳酶解工藝條件,進一步將酶解后反應(yīng)體系中的上清液濃縮得到可溶性糖,將沉淀經(jīng)堿提酸沉后得到芝麻蛋白質(zhì),酶解亞臨界芝麻餅粕提取可溶性糖和蛋白質(zhì)的工藝流程具體見圖1。
1.3.2 工具酶的選擇根據(jù)亞臨界芝麻餅粕中的主要成分,綜合文獻[22-24]報道,以α-淀粉酶、果膠酶、半纖維素酶、纖維素酶4種酶為試驗對象,相關(guān)工藝參數(shù)見表1。分別取4種酶對應(yīng)的最適pH值緩沖液100 mL,加入底物芝麻餅粕(5±0.2)g,然后分別加相同酶活力的酶到反應(yīng)體系中,以不加酶為空白對照,在各自最適溫度條件下振蕩水浴3 h,加熱煮沸10 min,離心,測定并計算各樣品上清液中的可溶性糖質(zhì)量濃度[見式(1)]和產(chǎn)率[見式(2)],篩選水解效果較好的酶。
圖1 酶解亞臨界芝麻餅粕提取糖和蛋白質(zhì)的工藝流程
表1 4種酶酶解芝麻餅粕多糖的工藝參數(shù)
式(1)和(2)中:C表示上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度(mg/mL),M為上清液中可溶性糖總質(zhì)量(g), V為上清液總體積,Y表示可溶性糖產(chǎn)率(%),M1表示樣品中的多糖總質(zhì)量。
為探索不同酶水解芝麻餅粕中糖類的協(xié)同效應(yīng),將單酶水解試驗中有較好水解效應(yīng)的酶(總加酶量均為62 U/g)進行組合,探討組合酶的水解效果,確定最佳的酶組合。
1.3.3 芝麻餅粕中糖類酶解條件的單因素試驗
分別將溫度、酶解時間、pH值、加酶量、料液比5個影響因素中的4個作為固定因素,1個作為變化因素(表2),根據(jù)4種酶的最佳使用條件確定固定因素的取值與變化因素的取值范圍,進行單因素試驗。
表2 芝麻餅粕中糖類酶解條件的單因素試驗設(shè)計
1.3.4 芝麻餅粕中糖類酶解條件的響應(yīng)面試驗
綜合單因素試驗結(jié)果,選取對芝麻餅粕中糖類酶解效果影響顯著的3個因素,進行三因素三水平的響應(yīng)面試驗設(shè)計(表3)。
表3 響應(yīng)面分析試驗因素與水平
1.3.5 堿提酸沉法提取蛋白質(zhì)分別取亞臨界芝麻餅粕100 g,一批經(jīng)酶解糖類后,采用堿提酸沉法提取蛋白質(zhì);另一批未經(jīng)酶解糖類直接采用與1.3.1相同的堿提酸沉條件提取蛋白質(zhì),比較蛋白質(zhì)提取率[見式(3)]與純度[見式(4)]。
式(3)和(4)中,Y1表示蛋白質(zhì)提取率(%),M2表示提取蛋白質(zhì)冷凍干燥后總質(zhì)量(g),M3表示樣品中蛋白質(zhì)干基質(zhì)量(g),Y2表示蛋白質(zhì)純度(%),M4表示提取蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)干基質(zhì)量(g)。
1.3.6 可溶性糖含量測定采用苯酚-濃硫酸法[25-26]測定可溶性糖含量,測定波長490 nm,以葡萄糖為標準品建立標準曲線。
1.3.7 蛋白質(zhì)含量的測定采用凱氏定氮法測定氮含量,蛋白質(zhì)換算系數(shù)為5.30。
1.4 數(shù)據(jù)處理與分析
采用Minitab 17.0、SAS 9.2進行數(shù)據(jù)分析。
2.1 酶解芝麻餅粕中多糖的工具酶選擇結(jié)果
2.1.1 單一酶酶解效果由圖2可知,α-淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶酶解芝麻餅粕的可溶性糖產(chǎn)率分別為30.3%、18.6%、19.3%、17.2%,其中α-淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶3種酶的酶解效果相對較好,下一步將考察這3種酶對水解芝麻餅粕中糖類的協(xié)同作用。
圖2 酶解芝麻餅粕中多糖的試驗結(jié)果
2.1.2 組合酶酶解效果將酶解效果較好的α-淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶進行混料試驗,固定組合酶的加酶量為62 U/g,3種酶混料試驗設(shè)計與結(jié)果見表4。
表4 酶解芝麻餅粕中多糖的混料試驗設(shè)計
由表4和圖3可知,α-淀粉酶與纖維素酶的加酶量均為31 U/g時,酶解效果最好,其上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度最高,可作為最佳工具酶進行以下的單因素試驗。
圖3 混合酶酶解芝麻餅粕中多糖的單因素試驗結(jié)果
2.2 芝麻餅粕中糖類酶解條件的單因素試驗結(jié)果
2.2.1 溫度對上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度的影響由圖4可知,隨著溫度升高,上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度呈顯著下降趨勢,在35℃酶解時,上清液中的可溶性糖質(zhì)量濃度最高。原因是隨溫度升高,組合酶活力受抑制,導(dǎo)致亞臨界芝麻餅粕中可溶性糖生成量下降,當酶解溫度為35℃時,組合酶活力最高,酶解生成的可溶性糖最多。綜上,35℃下組合酶能夠與底物充分結(jié)合發(fā)揮酶解效力,使酶活力顯著提升。
圖4 溫度對上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度的影響
2.2.2 酶解時間對上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度的影響由圖5可知,隨著酶解時間的延長,可溶性糖質(zhì)量濃度整體呈上升趨勢,當酶解2.5 h之后,可溶性糖質(zhì)量濃度增加逐漸趨于平緩,繼續(xù)延長酶解時間,可溶性糖質(zhì)量濃度并沒有顯著提高,反而會消耗較多的熱能,增加成本。故綜合考慮,最佳酶解時間為2.5 h。
圖5 酶解時間對上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度的影響
2.2.3 pH值對上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度的影響由圖6可知,pH值≤5時,可溶性糖質(zhì)量濃度隨pH值增加而逐漸增大;pH值≥5時,可溶性糖質(zhì)量濃度隨pH值增加逐漸下降。工具酶的最佳酶解pH值為5,此時酶活力最高,溶液中可溶性糖質(zhì)量濃度最高。
圖6 pH值對上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度的影響
2.2.4 料液比對上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度的影響由圖7可知,隨料液比的增加,可溶性糖質(zhì)量濃度呈先增加后降低的趨勢。料液比為2.5%時,底物濃度較低,工具酶不能充分作用;料液比達到5%時,可溶性糖質(zhì)量濃度達到最高;料液比繼續(xù)增加即底物濃度繼續(xù)增加,酶解反應(yīng)體系縮小,不利于工具酶與底物的充分接觸,上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度逐漸下降,故選擇料液比為5%。
圖7 料液比對上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度的影響
2.2.5 加酶量對上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度的影響由圖8可知,隨著加酶量的增加,酶解芝麻餅粕溶液中可溶性糖質(zhì)量濃度逐漸增加,但加酶量大于69.4 U/g后,上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度趨于平緩,即底物中糖類分解已基本完成,原料利用率已達到最大值,繼續(xù)增加加酶量,會使成本增加,造成資源浪費,故加酶量選擇69.4 U/g。
圖8 加酶量對上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度的影響
2.3 芝麻餅粕中糖類酶解條件的響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果
2.3.1 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果分析根據(jù)單因素試驗方差分析的F值,上述5個因素對可溶性糖質(zhì)量濃度的影響大小依次是溫度、pH值、料液比、加酶量、酶解時間(F值依次為15.32、13.85、10.65、10.28、7.33),其中影響較大的是溫度、pH值和料液比,而加酶量和酶解時間分別取69.4 U/g和2.5 h時,上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度已較高,持續(xù)增加加酶量與酶解時間,對可溶性糖的生成影響較小。因此,為提高試驗效率,固定加酶量為69.4 U/g,酶解時間為2.5 h,僅將溫度、pH值和料液比作為考察因素,進行響應(yīng)面優(yōu)化,試驗設(shè)計及試驗結(jié)果見表5。利用SAS 9.2軟件對表5試驗數(shù)據(jù)進行二次多項式逐步回歸擬合,得到上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度(Y3)和可溶性糖產(chǎn)率(Y4)分別為響應(yīng)值的回歸方程:
表5 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果
對回歸方程進行方差分析和顯著性檢驗,由表6可見,上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度Y1和可溶性糖產(chǎn)率Y2的二次多項式模型均具有顯著性(P<0.01),且失擬項P1=0.131 8、P2=0.123 3(不顯著),其決定系數(shù)=0.996 1、=0.996 0,校正決定系數(shù)=0.989 0、=0.988 7,說明模型與試驗值擬合程度較好,可用于酶解芝麻餅粕中多糖優(yōu)化工藝條件的研究。從表6可知,除pH值的一次項(X1)、pH值與溫度交互項(X1X3)及溫度與料液比交互項(X2X3)外,pH值的二次項(),料液比、溫度的一次項(X2、X3)和二次項()及pH值與料液比的交互項(X1X2)對可溶性糖質(zhì)量濃度和產(chǎn)率的影響均達到極顯著水平。
表6 可溶性糖質(zhì)量濃度及產(chǎn)率的方差分析
2.3.2 響應(yīng)面分析由表6可知,在考察區(qū)間內(nèi),料液比與酶解溫度是顯著影響因素,而pH值為非顯著影響因素。故僅討論料液比與酶解溫度變化對可溶性糖質(zhì)量濃度與產(chǎn)率的影響。觀察可溶性糖質(zhì)量濃度的等高線圖(圖9)發(fā)現(xiàn),當固定酶解溫度,隨著料液比增加,可溶性糖質(zhì)量濃度逐漸升高,但是當料液比超過5.4%以后,上清液中可溶性糖質(zhì)量濃度反而有所下降。這是由于原料增多使得酶解液流動性變差,降低了底物與酶接觸的概率,導(dǎo)致酶解效率降低,這與單因素試驗分析結(jié)果相一致。分析酶解溫度對可溶性糖生成的影響時,固定料液比,當酶解溫度從30.0℃增加到37.5℃時,可溶性糖質(zhì)量濃度增加,繼續(xù)增加酶解溫度,可溶性糖質(zhì)量濃度有所下降,這是由于過高的酶解溫度加速了酶變性,從而導(dǎo)致酶解反應(yīng)變慢,影響可溶性糖的生成。
圖9 酶解溫度與料液比對可溶性糖質(zhì)量濃度的影響
2.3.3 最優(yōu)工藝條件的確定采用SAS 9.2軟件對亞臨界芝麻餅粕中糖類物質(zhì)的酶解條件進行優(yōu)化,確立最佳工藝條件為:pH值4.98、料液比4.82%、溫度36.98℃、酶解時間2.5 h、組合酶(由相同酶活力的α-淀粉酶與纖維素酶組成)加酶量69.4 U/g,在此條件下,芝麻餅粕中可溶性糖產(chǎn)率為87.3%±0.28%。為檢驗所得結(jié)果的可靠性,采用上述優(yōu)化條件對亞臨界芝麻餅粕多糖進行酶解,考慮實際操作便利,將酶解工藝參數(shù)設(shè)置為pH值5.0、料液比5%、酶解溫度37.0℃、酶解時間2.5 h、組合酶(由相同酶活力的α-淀粉酶與纖維素酶組成)加酶量69.4 U/g,進行3次平行試驗,得到芝麻餅粕的可溶性糖產(chǎn)率為86.8%±0.31%,與理論預(yù)測值無顯著性差異。因此,基于響應(yīng)面法所得的亞臨界芝麻餅粕多糖酶解工藝參數(shù)準確可靠,具有實用價值。
2.4 堿提酸沉法提取蛋白質(zhì)效果
由表7可知,亞臨界芝麻餅粕經(jīng)酶解后再進行蛋白質(zhì)提取,蛋白質(zhì)提取率較低,但純度較高。原因可能是,在酶解過程中,雖然酶解反應(yīng)中溶液pH值接近芝麻蛋白質(zhì)的等電點,蛋白質(zhì)溶解度低,但由于酶解液體積高(料液比約為5.6%),仍有一部分蛋白質(zhì)溶解進入溶液中,從而降低了蛋白質(zhì)提取率;而芝麻餅粕經(jīng)過酶解可以部分除去蛋白質(zhì)中殘留的多糖,從而提高蛋白質(zhì)的純度。
表7 芝麻餅粕蛋白質(zhì)的提取率及純度%
通過對比纖維素酶、果膠酶、α-淀粉酶和半纖維素酶對亞臨界芝麻餅粕中多糖的酶解效果得知,纖維素酶、果膠酶和半纖維素酶3種酶的酶解效果較好,進一步將三者進行組合并進行酶解試驗,結(jié)果顯示,以α-淀粉酶與纖維素酶(酶活力之比為1∶1)組成的復(fù)合酶酶解效果最好。以此組合酶為工具酶,亞臨界芝麻餅粕為原料,在單因素試驗的基礎(chǔ)上,通過響應(yīng)面優(yōu)化試驗確定最佳酶解條件為:溫度37.0℃、時間2.5 h、pH值5.0、料液比5%、加酶量69.4 U/g,在此條件下酶解芝麻餅粕,可溶性糖產(chǎn)率可達86.8%±0.31%,將上清液濃縮,即得到可溶性糖。該研究表明,采用糖類水解酶降解芝麻餅粕中多糖制備可溶性糖是可行的,可以提高原料中糖類的利用率,研究結(jié)果與文偉等[21]和魏俊青等[27]酶解米糠與大豆粕中多糖的結(jié)果基本一致,存在的差異可能是由于原料的組成成分不同且所選用的工具酶不同而引起。
在上述酶解條件下,對酶解后得到的沉淀采用堿提酸沉法提取蛋白質(zhì),隨后經(jīng)冷凍干燥,得到芝麻餅粕蛋白質(zhì)的純度為86.5%±0.23%,蛋白質(zhì)提取率為41.2%±0.18%,與不經(jīng)酶解的芝麻餅粕進行蛋白質(zhì)提取相比,提取率雖有降低,但蛋白質(zhì)純度提高了19.3%,較袁東振等[2]研究結(jié)果(蛋白質(zhì)純度為82.3%,蛋白質(zhì)提取率為91.8%)中的蛋白質(zhì)純度提高了4.2個百分點,但提取率下降了50.6個百分點,這可能是由于部分蛋白質(zhì)在多糖水解過程中進入溶液引起產(chǎn)率下降,以后可考慮通過增加超濾裝置[28]對酶解液中的蛋白質(zhì)組分進行回收,提高蛋白質(zhì)產(chǎn)率。
可見,在本試驗條件下,先對芝麻餅粕進行酶解提取可溶性糖,再進行蛋白質(zhì)提取,在提高芝麻餅粕中糖類利用率,獲得可溶性糖的同時,也有利用于獲得較高純度的蛋白質(zhì),提高蛋白質(zhì)價值,從而實現(xiàn)芝麻餅粕中糖類和蛋白質(zhì)的綜合利用,提高芝麻餅粕的經(jīng)濟附加值。
[1]梁少華,畢艷蘭,汪學(xué)德,等.國內(nèi)芝麻加工應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].中國油脂,2010,35(12):4-8.
[2]袁東振,張國治,黃紀念,等.用亞臨界芝麻粕制備芝麻蛋白的工藝研究[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,35(6):49-55.
[3]梅鴻獻,魏安池,劉艷陽,等.芝麻種質(zhì)資源芝麻素、蛋白質(zhì)、脂肪含量變異及其相關(guān)分析[J].中國油脂,2013,38(4),87-90.
[4]胡華麗,梅鴻獻,劉日斌,等.芝麻種子發(fā)育過程中木酚素、脂肪及蛋白質(zhì)積累量變化研究[J].華北農(nóng)學(xué)報,2014,29(1):190-194.
[5]Ivon E J,Ilja C W,Betty V D,et al.Lignan contents of Dutch plant foods:A database including lariciresinol,pinoresinol,secoisolariciresinol and matairesinol[J].British Journal of Nutrition,2005,93(3):393-402.
[6]Liu Z,Saarinen N M,Thompson L U.Sesamin is one of the major precursors of mammalian lignans in sesame seed (Sesamum indicum)as observed in vitro and in rats[J].The Journal of Nutrition,2006,136(4):906-912.
[7]張海洋.芝麻加工技術(shù)[M].鄭州:河南人民出版社,2012:22-27.
[8]Wang L H,Zhang Y X,Li P W,et al.HPLC analysis of seed sesamin and sesamolin variation in a sesame germplasm collection in China[J].Journal of the American Oil Chemists’Society,2012,89(6):1011-1020.
[9]趙世光,張焱,楊超英,等.酶法水解芝麻粕制備芝麻多肽[J].中國油脂,2012,37(11):28-31.
[10]李鳳霞,張鐘,劉洪泉.麻渣蛋白質(zhì)的制備及其功能性質(zhì)的研究[J].包裝與食品機械,2007,25(2):38-43.
[11]Kamal-Eldin A,Appelqvist L .Variations in the composition of sterols,tocopherols and lignans in seed oils from four Sesamum species[J].Journal of the American Oil Chemists’Society,1994,71(2):149-156.
[12]李林燕,李昌,聶少平.黑芝麻的化學(xué)成分與功能及其應(yīng)用[J].農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊),2013(11):58-62,66.
[13]余瓊,張翔,陳啟龍,等.不同制油工藝所產(chǎn)芝麻餅粕對煙葉產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟效益的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,45(3):48-52.
[14]劉日斌,汪學(xué)德,胡華麗,等.芝麻油亞臨界流體低溫萃取工藝及品質(zhì)研究[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,35(1):30-36.
[15]劉玉蘭,陳劉楊,汪學(xué)德,等.不同壓榨工藝對芝麻油和芝麻餅品質(zhì)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2011,27 (6):382-386.
[16]鄭華麗,魏安池,代紅麗,等.從脫皮冷榨芝麻餅中制備分離蛋白的工藝研究[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,34(2):14-18.
[17]王莎莎,劉玉蘭,汪學(xué)德,等.冷榨芝麻餅混合溶劑萃取生產(chǎn)濃縮蛋白工藝條件的研究[J].中國油脂,2013,38(3):24-27.
[18]王瑞萍,黃紀念,艾志錄,等.芝麻餅粕蛋白研究進展[J].食品工業(yè)科技,2012,33(23):398-401.
[19]Orruno E,Morgan M R.Resistance of purified seed storage proteins from sesame(Sesamum indicum L.)to proteolytic digestive enzymes[J].Food Chemistry,2011,128(4):923-929.
[20]魏安池,楊玲玲,代紅麗,等.用響應(yīng)面法優(yōu)化芝麻餅中木脂素的提取工藝[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,32(4):10-15,26.
[21]文偉,劉磊,張名位,等.脫脂米糠復(fù)合酶解工藝條件優(yōu)化及其營養(yǎng)特性評價[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,48 (8):1597-1608.
[22]呂長鑫,李萌萌,徐曉明,等.響應(yīng)面分析法優(yōu)化纖維素酶提取紫蘇多糖工藝[J].食品科學(xué),2013,34(2): 6-10.
[23]郝曉敏,王遂,崔凌飛.α-淀粉酶水解玉米淀粉的研究[J],食品科學(xué),2006,27(2):141-143.
[24]陸健康,鄭曉冬,李述剛,等.果膠酶酶解紅棗制汁工藝的研究[J].中國果菜,2015,35(2):15-19.
[25]王峰,李建科,劉海霞,等.蕨麻水溶性多糖的提取工藝與含量測定研究[J].食品科學(xué),2009,30(2): 69-73.
[26]李揚,江連洲,隋曉楠,等.復(fù)合酶水酶法提取大豆蛋白的工藝優(yōu)化[J].食品科學(xué),2011,32(14):130-133.
[27]魏俊青,肖春玲,陸楠,等.酶解法提取黑豆多糖的研究[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,59(1):6-10.
[28]李旭,鄧俊林,申世安,等.油菜籽粕分離蛋白及其超濾組分的功能特性研究[J].中國糧油學(xué)報,2015,30 (10):37-42.
Comprehensive Utilization of Carbohydrates and Protein in Subcritical Sesame Meal
GAO Jinhong1,LU Xin1,YANG Wenli2,SUN Qiang1,HUANG Jinian1*
(1.Institute of Agricultural Products Processing,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China; 2.College of Food Science and Technology,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)
In order to make full use of carbohydrate and protein in the subcritical sesame meal,the optimal tool enzyme hydrolyzing carbohydrate of sesame meal was chosen through the evaluation indexes of mass concentration and yield of soluble sugar,then optimum conditions of enzymatic hydrolysis of carbohydrate were determined by means of response surface methodology after single factor analysis.Subsequently,sesame protein was separated from the residue originating from preparation of soluble sugar by alkali extraction and acid precipitation.The results showed that the optimal enzymatic hydrolysis conditions were as follows,the complex enzyme was composed of a-amylase and cellulose(the enzyme activity ratio of amylase to cellulose was 1∶1),reaction temperature was 37.0℃,reaction time was 2.5 h,pH value was 5.0,solid-liquid ratio was 5%,and enzyme dosage was 69.4 U/g.Under these conditions,the yield of soluble sugar was 86.8%.The extraction rate and purity of sesame protein were 41.2%and 86.5%respectively,under the conditions of pH value 10.5,reaction temperature 45℃,reaction time 20 min and solid-liquid ratio 5.6%.It could be concluded that comprehensive utilization of carbohydrate and protein in sesame meal was realized by combination of enzymatic hydrolysis and alkali extraction and acid precipitation,which established the new method for comprehensive exploitation of subcritical sesame meal.
TS229
A
1004-3268(2017)07-0129-08
2017-03-17
河南省科技攻關(guān)計劃項目(152102110124);河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研發(fā)展專項資金項目(201513109)
高錦鴻(1988-),女,河南漯河人,研究實習(xí)員,碩士,主要從事油料加工及綜合利用研究。E-mail:401335452@qq.com
*通訊作者:黃紀念(1971-),男,河南汝南人,研究員,博士,主要從事農(nóng)產(chǎn)品精深加工與功能食品開發(fā)研究。E-mail:hjinian@sina.com