蠶豆中蛋白質(zhì)分離及淀粉提取工藝

孫家美，魏玉梅,馮玉蘭

（1.西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730030；2.西北民族大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)部，甘肅蘭州730030）

蠶豆（Vicia faba L），別名胡豆、佛豆等，屬于豆科、豌豆屬，一年生或二年生草本。蠶豆的營養(yǎng)物質(zhì)特別豐富，蛋白質(zhì)含量為25%～34%，是一種重要植物蛋白資源，蠶豆中的淀粉含量為37.08%～47.12%，脂肪僅0.8%[1]。蠶豆淀粉大多為直鏈淀粉，提取后可做葡萄糖等[2]。因此，蠶豆是一種高蛋白、高淀粉、低油脂的食物。其對(duì)高血壓、高血脂以及心血管疾病患者來說，是很優(yōu)質(zhì)的綠色食品；也是抗癌食品之一，對(duì)預(yù)防腸癌有作用[3]。目前蠶豆主要利用其淀粉來生產(chǎn)其他的食品（如粉絲和粉皮）,然而蠶豆中的大量蛋白質(zhì)卻很少被利用，大多都是隨生產(chǎn)廢水而流失，不僅造成了資源浪費(fèi)，還對(duì)環(huán)境造成了一定的污染[4]。本文從蠶豆中提取淀粉并分離蛋白質(zhì)，為蠶豆的綜合利用開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

材料：蘭州本地產(chǎn)干蠶豆。試劑：支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)樣品、直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)樣品、氫氧化鈉、鹽酸、碘化鉀。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

粉碎機(jī)、電子天平、磁力攪拌器、電高速離心機(jī)、水浴鍋、精密pH 計(jì)、紫外分光光度計(jì)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原材料處理 干蠶豆剝皮，粉碎過100 目篩，置于4℃冰箱備用。

1.3.2 工藝流程 詳見圖1。

1.3.3 操作要點(diǎn)

1.3.3.1 堿液浸提。稱取蠶豆粉，分為6 組，每組5 g，分別置于6 個(gè)50 ml 燒杯中，依次加入50 ml pH 為8 的氫氧化鈉溶液，用磁力攪拌器充分?jǐn)嚢瑁? 組對(duì)應(yīng)浸提時(shí)間分別為20 min、40 min、60 min、80 min、100 min、120 min。

1.3.3.2 淀粉制備。用移液管吸取上清液12 ml，于4 200 r/min 下離心20 min。沉淀物自然風(fēng)干后，粉碎過100 目篩，即制得蠶豆淀粉。

圖1 工藝流程

1.3.3.3 蛋白質(zhì)酸沉。取離心后上清液10 ml，用0.1 mol/L 鹽酸溶液調(diào)其pH 為4.2 左右，使蛋白質(zhì)沉淀，于4 200 r/min 下離心20 min，取沉淀物即為蛋白質(zhì)。

1.3.4 雙波長分光光度法測蠶豆淀粉中直鏈、支鏈淀粉含量

1.3.4.1 淀粉掃描液的配制。分別取直鏈和支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 ml、5.0 ml 各置于燒杯中，分別向各燒杯內(nèi)加入30 ml 蒸餾水，以濃度為0.1 mol/L 的鹽酸溶液調(diào)其pH 至3.0 左右，加0.5 ml 的碘試劑，用蒸餾水將其定容至50 ml，在室溫下靜置20 min，并以蒸餾水為空白作基線掃描。

1.3.4.2 淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線：分別吸取0.3 ml、0.5 ml、0.7 ml、0.9 ml、1.1 ml、1.3 ml 濃度為1 mg/ml 的直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液于6 只不同的50 ml 容量瓶中，分別向其加30 ml 蒸餾水，用濃度為0.1 mol/L 的鹽酸溶液調(diào)其pH 至3.0 左右，加0.5 ml的碘試劑，并用蒸餾水定容至50 ml，最后在室溫下靜置20 min。支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線：分別吸取濃度為1 mg/ml 的支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液2.0 ml、2.5 ml、3.0 ml、3.5 ml、4.0 ml、5.0 ml 放入6 只不同的50 ml 容量瓶中，加入30 ml 蒸餾水，并以0.1 mol/L 鹽酸溶液調(diào)pH 至3.0 左右，加入0.5 ml 的碘試劑，且用蒸餾水定容至50 ml，室溫下靜置20 min。

1.3.4.3 蠶豆淀粉樣品的處理。準(zhǔn)確稱取樣品0.100 0 g于燒杯中，加1 mol/L 氫氧化鈉溶液10 ml，將燒杯置于85℃水浴中充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?，然后用蒸餾水定容至100 ml，搖勻并靜置10 min。吸取5 ml 于燒杯中，加入30 ml 蒸餾水，以濃度為0.1 mol/L 的鹽酸溶液調(diào)其pH 至3.0 左右，加入0.5 ml 的碘試劑，并用蒸餾水定容其至50 ml，最后在室溫下靜置20 min。

1.3.4.4 測定。以蒸餾水作為空白對(duì)照，在波長為620 nm 和456 nm 處測定直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線的吸光度值以及樣品的吸光度值，并以A620-A456 繪制直鏈淀粉單波長曲線。在波長為554 nm 和725 nm 處分別測定支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)曲線的吸光度值以及樣品的吸光度值，并以A554-A725 繪制支鏈淀粉雙波長曲線。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算蠶豆淀粉溶液內(nèi)直鏈淀粉含量Y1（mg/ml）和支鏈淀粉的含量Y2（mg/ml）。

1.3.4.5 結(jié)果計(jì)算

式中，Y1 為蠶豆淀粉溶液內(nèi)直鏈淀粉濃度（mg/ml）；Y2 為蠶豆淀粉溶液內(nèi)支鏈淀粉的含量（mg/ml）。

2 結(jié)果與分析

2.1 蠶豆最佳浸提時(shí)間的測定

本實(shí)驗(yàn)選擇pH 8.0 氫氧化鈉溶液，室溫下分離的蠶豆蛋白和淀粉量如圖2 所示。

圖2 在室溫下浸提時(shí)間對(duì)蠶豆蛋白質(zhì)和淀粉提取量的影響

由圖2 可知，在室溫條件下，當(dāng)浸提時(shí)間等于60 min 時(shí)，蠶豆蛋白的提取量達(dá)到最大值，隨后蠶豆蛋白和蠶豆淀粉的提取量都開始下降，這可能是由于長時(shí)間處于堿性環(huán)境引起部分蛋白質(zhì)和淀粉變性沉淀造成的。隨著提取體系的黏度增大，可溶性淀粉和蛋白質(zhì)的溶解速度也會(huì)減慢。據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)，可以確定在室溫下蠶豆蛋白質(zhì)和淀粉的最佳浸提時(shí)間在68 min 左右。

2.2 蠶豆淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量

直鏈淀粉和支鏈淀粉與碘作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同光學(xué)特性。用2 種淀粉一定濃度的溶液分別與碘反應(yīng)，然后在同一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)以波長為400～900 nm 掃描；結(jié)果見圖3。分別選擇直鏈淀粉和支鏈淀粉的測定雙波長為620 nm 和456 nm 以及554 nm 和725 nm，測定結(jié)果見圖4 和圖5。

分析圖4 和圖5 可得出，直鏈淀粉和支鏈淀粉與雙波長的差值的相關(guān)系數(shù)分別為0.977 和0.999，說明用雙波長法繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合程度非常好。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出：Y1=0.026 mg/ml，Y2=0.067 mg/ml。蠶豆淀粉中直鏈淀粉含量26%，支鏈淀粉含量67%。

圖3 直鏈和支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品圖譜

圖4 直鏈淀粉的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖5 支鏈淀粉的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2 結(jié)論

一是據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)，可以確定在室溫下蠶豆蛋白質(zhì)和淀粉的最佳浸提時(shí)間在68 min 左右。二是實(shí)驗(yàn)蠶豆淀粉中含直鏈淀粉26%，支鏈淀粉67%。三是堿法分離蠶豆蛋白質(zhì)和淀粉的工藝簡單，成本低，分離效率高，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。