基于堿溶酸沉法的亞麻籽油蛋白分離工藝優(yōu)化

摘? ? ? 要：將亞麻籽油作為原料，選擇堿溶酸沉法進行蛋白分離。先基于膠酶法對亞麻籽油進行脫膠預處理，在粉碎脫脂之后，通過堿溶酸沉法，進行亞麻籽油蛋白分離工藝優(yōu)化，從提取pH、料液比、時間、溫度四要素對其在亞麻籽油蛋白分離提取率中的影響做了詳細分析。通過研究證明，亞麻籽油蛋白分離工藝的最佳參數(shù)為：提取液pH=9.5;溫度50 ℃;料液比1∶30;時間為60 min，在此工藝條件下，蛋白分離提取率高達51.66%，蛋白質(zhì)量分數(shù)高達92.28%。

關? 鍵? 詞：堿溶酸沉法;亞麻籽油;蛋白;分離工藝

中圖分類號：TQ 041? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ?文章編號： 1671-0460（2019）10-2285-03

Abstract： Defatted flaxseed oil was used as raw material， and alkali soluble acid precipitation method was selected for protein separation. At first， flaxseed oil was pretreated by pectin enzyme method， and after comminuting and defatting， flaxseed oil protein was separated by alkali-solution and acid-isolation method， and the separation process was optimized by response surface analysis method. The effect of extracting pH， material/liquid ratio， time and temperature on the extraction rate of flaxseed oil protein was analyzed in detail， and the optimum technological parameters were determined. The results showed that the optimum parameters of flaxseed oil protein separation process were as follows： the pH=9.5， the extraction temperature 50 ℃， and the ratio of material to liquid 1：30， the time 90 min. Under these conditions， the extraction rate of protein was 51.66% and the mass fraction of protein was 92.28%.

Key words： Alkali-solution and acid-isolation method;Flaxseed oil;Protein;Separation process

由于亞麻籽油蛋白分離時極易發(fā)生乳化、難離心、過濾難等現(xiàn)象，所以，在亞麻籽油蛋白分離提取時，還需預先處理亞麻籽膠。本文通過首先預處理亞麻籽脫膠，然后采取堿溶酸沉法進行蛋白分離工藝優(yōu)化，以此探索不同因素對于亞麻籽油蛋白分離提取率的影響，明確最佳工藝參數(shù)，從而保證蛋白提取率處于較高水平[1]。

1? 實驗部分

1.1? 材料

亞麻籽油由大同市福瑞康鑫科技有限公司生產(chǎn)提供。

1.2? 試劑與儀器

1.2.1? 試劑

石油醚;氫氧化鈉;鹽酸;硫酸、硫酸鉀;硫酸銅;甲基紅、溴甲酚綠;硼酸。

1.2.2? 儀器

自制脫皮機;哈爾濱東明醫(yī)療儀器廠生產(chǎn)的水浴振蕩器;上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn)的旋轉蒸發(fā)器;余姚市金諾天平儀器有限公司生產(chǎn)的電子天平;杭州雷磁分析儀器廠生產(chǎn)的顯酸度計;北京通潤源機電技術有限公司生產(chǎn)的定氮儀;北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司生產(chǎn)的冷凍干燥機;上海精密儀器儀表有限公司生產(chǎn)的離心機;上海申賢溫設備廠生產(chǎn)的電熱鼓風干燥箱;鄭州南北儀器設備有限公司生產(chǎn)的消煮爐[2]。

1.3? 原料預處理

先通過果膠酶脫膠處理亞麻籽，再處于常溫狀態(tài)下使用石油醚進行脫脂，放置到通風櫥中12 h，將溶劑揮發(fā)以獲取脫脂粉，儲存到冰箱5 ℃狀態(tài)進行保存。

1.4? 提取工藝

選取定量脫膠脫脂亞麻籽與蒸餾水根據(jù)既定料液比相混合，再添加氫氧化鈉調(diào)節(jié)到一定pH，攪拌提取30 min，離心20 min。在重復提取沉淀物之后，再次合并上清液，使用氯化氫調(diào)節(jié)pH到等電點，從提取蛋白，離心20 min，蒸餾水洗滌沉淀兩次，使用氫氧化鈉回調(diào)pH到7.0，以此攪拌沉淀復溶，并冷凍干燥，便可獲得蛋白。

1.5? 堿溶酸沉法分離工藝優(yōu)化試驗

根據(jù)單因素試驗，基于Box-Behnken試驗，選擇料液比、提取pH、溫度、時間作為因素，利用響應曲面法試驗，并選擇Design Expert軟件針對數(shù)據(jù)進行回歸分析[3]。而蛋白分離提取率作為響應值，試驗設計具體如表1所示。

2? 試驗結果分析

2.1? 亞麻籽油組分

亞麻籽油成分測量，組分結果具體如表2所示。

2.2? 蛋白等電點測定

采用堿溶酸沉法進行蛋白分離時，添加酸到等電點十分重要，在等電點時，蛋白沉淀量會處于最高值，具體如圖1所示。

從圖1可知，在堿溶酸沉pH達到4.5的時候，蛋白沉淀量處于最高狀態(tài)，所以，應選擇pH=4.5時作為蛋白等電點[4]。

2.3? pH的影響

pH值的不斷演變直接導致了蛋白帶電狀況的實時變化，對蛋白與蛋白、蛋白與溶液間的交互關系有著直接性影響，以此造成蛋白發(fā)生溶解性變化，導致蛋白分離提取率備受影響。具體如圖2所示。

從圖2可知，pH在蛋白分離提取率中的影響變化呈現(xiàn)凸形曲線。在試驗范圍以內(nèi)，pH上升到9.5的時候，蛋白分離提取率開始逐漸提高，特別是在8.5～9.5之間，提高速度非?？?。在pH值處于9.5～12.5之間時，則呈現(xiàn)緩緩下降的趨勢。通過統(tǒng)計分析表明，pH在9.5時，提取率與其他值狀態(tài)間存在極顯著差異，所以，pH選擇9.5為最佳工藝參數(shù)條件。而蛋白含量與分離提取率為正相關關系，所以，在9.5時，蛋白含量也是最高狀態(tài)，且與其他值狀態(tài)間存在極顯著差異。

2.4? ?料液比的影

料液比對蛋白分離提取率與蛋白含量的影響變化具體如圖3所示。

從圖3可知，料液比越大，蛋白分離提取率越高，在達到1∶25的時候，料液比持續(xù)增大，提取率開始緩慢提高，趨向于平衡狀態(tài)。因為亞麻籽油中存在亞麻膠多糖，料液比低于1∶25，會導致蛋白提取液黏度太高，進而加大難度。但是料液比太高會導致蛋白分離提取率有所下降。通過綜合試驗分析，料液比為1∶30時，蛋白分離提取率與含量最佳[5]。

2.5? ?溫度的影響

溫度對蛋白分離提取率的影響變化具體如圖4所示。

從圖4可知，溫度對于蛋白分離提取率的影響比較顯著，處于20～50 ℃時，蛋白分離提取率會隨著溫度升高而提升。在溫度處于50 ℃狀態(tài)下時，蛋白分離提取率處于最高水平。在溫度持續(xù)上升時，蛋白提取率開始快速下降，這主要是由于在溫度低于50 ℃時，溫度上升，蛋白溶解性也會逐漸提高，但溫度太高會造成部分蛋白變質(zhì)，從而影響分離。所以，溫度最佳工藝參數(shù)為50 ℃。

2.6? 時間的影響

時間對蛋白分離提取率的影響變化具體如圖5所示。

從圖5可知，在時間從30到60 min之間時，蛋白分離提取率快速增加，而在超出60 min之后，開始有所下降。這主要是由于蛋白溶出需要耗費時間，在60 min左右便已經(jīng)達到均衡狀態(tài)，繼續(xù)攪拌所產(chǎn)生的剪切力極易導致并入空氣泡，造成溶出部分的蛋白吸附到空氣界面，導致構象異常變化，引發(fā)蛋白變性與沉淀。此外，隨著時間增加，會導致蛋白分離成本提高，所以，時間最佳工藝參數(shù)為60 min[6]。

2.7? 堿溶酸沉法分離工藝優(yōu)化試驗結果分析

堿溶酸沉提取工藝優(yōu)化試驗結果與極差（R）分析具體如表3所示。

從表可知，根據(jù)R大小，對蛋白分離提取率造成影響的因素按照從小到大的順序分別為：時間、料液比、溫度、pH值。而基于堿溶酸沉法的亞麻籽油蛋白分離工藝最優(yōu)組合為：pH為9.5;料液比為1∶30;溫度為50 ℃;時間為60 min，符合單因素試驗結果[7]。

3? 結 論

在脫皮脫脂之后所得亞麻籽油制品，蛋白大約在52.2%。基于亞麻籽油為原料，通過堿溶酸沉法進行蛋白分離，為保證蛋白分離提取率，改進并優(yōu)化分離工藝條件。通過研究證明，亞麻籽油蛋白分離最佳工藝的參數(shù)為：提取液pH=5、溫度50 ℃、料液比1∶30、時間為90 min，在此工藝條件下，蛋白分離提取率高達51.66%，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)高達92.28%。

參考文獻：

[1]孔慧廣，田少君.亞麻籽分離蛋白的制備及其主要抗營養(yǎng)因子研究[J].食品安全質(zhì)量檢測學報，2018（6）：1440-1444.

[2]徐江波，肖江，陳元濤，等.響應曲面法優(yōu)化亞麻籽蛋白提取工藝[J].食品研究與開發(fā)，2014，35（20）：36-41.

[3]劉斯博，田少君，夏克東.亞麻籽油微膠囊芯材的釋放條件及模擬緩釋行為研究[J].中國油脂，2016，41（9）：31-35.

[4]郝文來，劉連生.亞麻籽功能成分的綜合提取工藝研究[J].現(xiàn)代食品，2017（20）：108-110.

[5]楊雪艷，聶開立，林風，等.亞麻籽功能成分的綜合提取工藝研究[J].中國油脂，2017，42（1）：116-120.

[6]孫紅.水相法提取亞麻籽油與蛋白質(zhì)的研究[D].江南大學，2015.

[7]周羽，葉莉婷，蔣陳添，等.亞麻籽全營養(yǎng)成分的綜合利用[J].糧食與油脂，2019，32（1）：63-66.