超聲波輔助花生蛋白提取工藝研究

王 芳，陳曉燕

（常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州 213164）

超聲波輔助花生蛋白提取工藝研究

王 芳，陳曉燕

（常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州 213164）

采用超聲波輔助堿提酸沉法提取花生蛋白，在單因素實驗的基礎(chǔ)上，以花生蛋白的提取率為指標(biāo)，對料液比、超聲工作時間、間隙時間、超聲總時間這四個因素采用正交試驗優(yōu)化花生蛋白的提取工藝，得到花生蛋白最佳提取工藝為：超聲間隙時間2s，超聲工作時間2s，超聲總時間35min，料液比1∶10，最佳花生蛋白提取率為50.37%。

花生蛋白；超聲波；正交法

花生別名“長生果”，是我國六大油料作物之一，年產(chǎn)量居世界首位。經(jīng)常食用花生可抗衰老，凝血止血，滋血通乳，促進(jìn)發(fā)育，增強記憶，降低膽固醇及預(yù)防腫瘤?；ㄉ懈缓炯暗鞍踪|(zhì)，是僅次于大豆的一種重要的油料作物，花生中的蛋白質(zhì)含量也很高，達(dá)到20%～30%，是比較理想的食用蛋白資源?；ㄉ鞍谞I養(yǎng)價值較高，含有人體所需的八種必須氨基酸，與動物蛋白相近，但不含膽固醇，且易消化。長期以來，花生加工的主要產(chǎn)品是花生米或花生油，產(chǎn)品附加值較低，花生仁加工后一般可以獲得約48%的花生油，加工副產(chǎn)品為近50%的花生粕，花生粕中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和大量蛋白質(zhì)。一直以來這些寶貴的花生蛋白資源未能得到充分利用，嚴(yán)重影響了花生加工企業(yè)的綜合效益。本文主要研究以花生粕制取優(yōu)質(zhì)花生蛋白粉的工藝?；ㄉ鞍椎闹苽浞椒ㄓ泻芏啵饕袎A提酸沉法、超聲波提取法、超濾膜法及水酶法。本實驗采用超聲波輔助堿提酸沉法提取花生蛋白，對最佳工藝進(jìn)行優(yōu)化以期獲得高純度的花生蛋白。

1 材料與試劑

1.1 材料與試劑

花生粕：山東新泉油脂有限公司；鹽酸、氫氧化鈉、95%乙醇等均為分析純。

1.2 主要設(shè)備

FA1104電子天平：上海良平儀器表有限公司；BILON96-Ⅱ超聲波細(xì)胞粉碎機：上海比朗儀器有限公司；GL-21M高速冷凍離心機：上海市離心機械研究所有限公司；凱氏定氮儀：上海申生科技有限公司。其他儀器均為常規(guī)。

2 試驗方法

2.1 花生粕中組分含量的測定

花生粕中蛋白含量的測定按GB5009.5—2010進(jìn)行；灰分含量的測定按GB5009.4—2010進(jìn)行；脂肪含量的測定按GB5009.6—2003進(jìn)行；水分含量的測定，按GB5009.3—2010進(jìn)行。

2.2 花生蛋白得率的計算

花生蛋白提取率（%）=所得花生蛋白中的總蛋白質(zhì)量/花生粕中總蛋白質(zhì)量×100%

2.3 最佳提取工藝的確定

2.3.1 單因素實驗設(shè)計

稱取花生粕10g，以pH=10的氫氧化鈉溶液為提取溶劑，超聲波破碎儀輔助提取，5000r/min高速冷凍離心，取上清液，用0.1mol/L鹽酸溶液將上清液滴定至花生蛋白等電點pH=4.41處，繼續(xù)高速冷凍離心，醇洗水洗至中性，冷凍干燥，得提取的花生蛋白。分別考察料液比（1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1 ∶ 25g/mL）、超聲工作時間（1s、2s、3s、4s、5s）、超聲間隙時間（1s、2s、3s、4s、5s）、超聲總時間（10min、20min、30min、40min、50min）對花生蛋白提取率的影響。

2.3.2 花生蛋白最佳提取工藝的確定

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，對料液比、超聲工作時間、間隙時間、超聲總時間這四個因素采用L9（34）正交試驗，確定超聲波輔助花生蛋白提取的最佳工藝。

3 結(jié)果及討論

3.1 花生粕的主要成分

表1 花生粕的主要成分

由表1可知，花生粕中蛋白含量很高，達(dá)到52.72%。

3.2 單因素實驗結(jié)果及分析

3.2.1 料液比對花生蛋白提取率的影響

如圖1所示，提取率先隨著料液比的增加而增加，當(dāng)料液比較低時，加堿溶液較少，體系黏度比較大，蛋白質(zhì)不容易析出，堿提不徹底，所以花生蛋白提取率較低，隨著料液比的增加，堿液逐漸增多，蛋白質(zhì)更容易溶出，蛋白提取率也隨之提高，料液比1∶10時蛋白提取率達(dá)到最大。而隨著料液比繼續(xù)增加，得率總體呈下降趨勢，這是因為料液比增加，提取液被稀釋的程度加大，堿提作用減弱，胞內(nèi)花生蛋白也不易流出。最終得出的最佳料液比為1∶10。

圖1 料液比對蛋白提取率的影響

3.2.2 超聲工作時間對蛋白提取率的影響

由圖2可以看出，當(dāng)超聲工作時間設(shè)定為1～3s的條件下提取，隨著超聲工作時間的增加，花生蛋白的提取率也是逐漸地提高，直至最佳超聲工作時間3s提取率到達(dá)最高點。因為超聲工作時間的增加使得胞內(nèi)物質(zhì)充分釋放，所以1～3s的條件下花生蛋白提取率逐漸增加。隨后花生蛋白的提取得率又隨著超聲工作時間的增加而下降。這是因為超聲工作時間不宜過長。超聲工作時間過長溫度就會過高可能導(dǎo)致花生蛋白變性。最終得出最佳超聲工作時間為3s。

圖2 超聲工作時間對花生蛋白得提取率影響

3.2.3 超聲間隙時間對花生蛋白提取率的影響

由圖3可明白，超聲的間隙時間在1～2s時，隨著超聲間隙時間的增長，花生蛋白的提取率增加。因為超聲波在傳播過程中會引起液體的流動，物料在超聲場中停留的時間越長，超聲作用會加強。當(dāng)超聲間隙時間在2～5s時，隨著時間的延長，提取率減少，因為在相同超聲總時間下，間隙時間延長，超聲次數(shù)減少，超聲破壁作用減弱，從而花生蛋白提取得率減少。因此最佳超聲間隙時間為2s。

圖3 超聲間隙時間對花生蛋白提取率影響

3.2.4 超聲總時間對花生蛋白提取率的影響

由圖4可知，在30min之前，花生蛋白提取率增加趨勢較快。30min之后，趨勢趨于平穩(wěn)。30min之前，主要是超聲破壁作用，因此花生蛋白釋放速度較快花生蛋白提取率也隨著時間的延長而增加，直至30min，細(xì)胞破壁作用基本結(jié)束，得率也離最大值是最接近的。因此得出最佳超聲總時間為30min。

圖4 超聲總時間對花生蛋白提取率影響

3.3 正交試驗結(jié)果及分析

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，對料液比、超聲工作時間、間隙時間、超聲總時間這四個因素取條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定正交實驗因素水平表2。

表2 正交實驗的因素水平表

表3 正交設(shè)計結(jié)果

由表3可知，超聲波輔助花生蛋白提取的最佳工藝組合為A2B1C3D2，即超聲間隙時間2s，超聲工作時間2s，超聲總時間35min，料液比1∶10；影響蛋白提取率的各因素的主次順序為D＞B＞A＞C，即料液比影響最大，其次為超聲工作時間，超聲總時間的影響最小。最后對最佳工藝進(jìn)行實驗驗證，花生蛋白的平均提取率達(dá)到50.37%，高于正交表中的其他水平提取率，證明了正交試驗結(jié)果可靠。

4 結(jié)束語

在單因素實驗基礎(chǔ)上進(jìn)行正交設(shè)計，優(yōu)化超聲波輔助花生蛋白提取工藝，正交試驗分析結(jié)果表明，在超聲波輔助堿提花生蛋白最佳提取工藝為：超聲間隙時間2s，超聲工作時間2s，超聲總時間35min，料液比1∶10，此時花生蛋白提取率達(dá)到50.37%。

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Study on Ultrasonic Assisted Extraction of Peanut Protein

Wang Fang，Chen Xiao-yan

Ultrasonic wave was used to assist alkali extraction and acid precipitation of peanut protein.On the basis of single factor experiment，the extraction of peanut protein rate as the index，the four factors of solid-liquid ratio，ultrasonic time，ultrasonic time interval，optimization of extraction process of peanut protein by orthogonal test，the optimal extraction process of peanut protein clearance：ultrasonic time 2s，ultrasonic time 2s.The total ultrasonic time 35min，material liquid ratio 1：10.The best extraction rate of peanut protein was 50.37%.

peanut protein；ultrasonic；orthogonal method

TS201.1

A

1003-6490（2017）12-0133-02

2017-10-21

王芳（1982），女，江蘇南通人，助理實驗師，主要從事生物制藥工作。