响应面法优化黑小麦麸皮蛋白提取工艺研究

响应面法优化黑小麦就皮蛋白提取工艺研究
路清宇，赵妍
(河南工业大学粮油食品学院，河南郑州450001)
摘要：以黑小麦铁皮为原料，将超声波应用于碱法提取黑小麦铁皮蛋白中，提高黑小麦的深入开发水平。

采用考马斯亮蓝法考察超声波功率、温度、pH以及时间等因素对黑小麦铁皮蛋白提取率的影响。

通过单因素和响应面试验得出提取黑小麦铁皮蛋白的最佳条件：超声波功率350W、温度55I、pH9.3、时间80min。

在此条件下，蛋白质提取率为68.97%&
关键词：黑小麦皮蛋白；超声波;提取；响应面
Optimization of extraction technology of blach
wheat bran protein by responss surfacc methodology
LU Qing-yu,ZHAO Yan
(School of Food Scieecc and Technology,Heean University of Technology,
Zheegzhou450001,Heean,China)
Abstract:Using black wheat bran as raw mateval,ultrasonic were used in the alkaline extraction of black wheat bran protein to improva the vo I uo of development of black wheat.The Coomassiv brilliant blue method was used to investigate the effects of ultrasonic power,temperature,pH and U po on the s­traction rate of black wheat bran protein.Through single fOctor and response surface expevments,the best conditions of extracting black wheat bran protein were as follows:ultrasonic power350W,Umpera-ture55I,pH9-3,time80min.Under the conditions,the protein extraction rate was68.97%-Key woSs:black wheat;bran protein;ultrasound;extraction%response surface
中图分类号：TS201.1文献标志码：A文章编号：1008-9578(2021)01-0039-04
/J、麦获皮是小麦磨面过程中产生的副产物，其质量占小麦籽粒的22%~25%[1],口感较为粗糙,主要用于加工饲料,在食品加工中的应用较少。

小麦获皮中一般含有蛋白质的比例为13%~18%[2],而黑小麦作为近年来开发出的一种新型彩色小麦,其获皮中蛋白质含量比普通小麦获皮的蛋白质含量高21.94%~31.82%⑶，是一种优质的黑色植物资源。

黑小麦获皮蛋白可以作为改良剂应用于面制品加工中，添加于面包中可以使面包松软，减缓老化;在鱼、肉类制品中可以作为增量剂并改善产品风味;经酶水解液化后添加到饮料中可以制得高蛋白饮料⑷。

超声波具有一定的分散效应，其空化、剧烈搅拌等作用于获皮中可以破坏细胞组织从而减少M 皮中蛋白质的结合，对蛋白质的分离提取具有显著效果[5]。

本文以黑小麦M皮为原料,通过比较超声波辅助碱法提取M皮中蛋白质的提取率，探究了超声波功率、温度、时间以及pH等影响因素与蛋白质提取之间的关系，并采用响应面法进行了优化，对黑小麦的多元化发展提供一定的理论基础并提高其深入开发与利用价值（
1材料与方法
1.1材料与试剂
黑小麦，农大876；考马斯亮蓝G250，上海源叶生物科技有限公司;其它试剂均为分析纯。

1.2仪器与设备
MLU-202布勒试验磨，瑞士布勒；TCL-18M高速冷冻离心机，上海卢湘仪离心机仪器有限公司; PHS-ec型精密酸度计，上海大普仪器有限公司；锤片式粉碎机，中储粮成都粮食储藏科学研究所；全
收稿日期：2020-07-17
基金项目：河南省科技厅自然科学项目（192102110110）
作者简介：路清宇（1996—"，男，硕士，研究方向为食品科学与工程。

通信作者：赵妍（1982—"，女，博士，研究方向为农产品保鲜与曲藏,粮食储藏技术及品质控制。

自动定氮仪，山东海能科学仪器有司；KQ-500DE数控波清洗器，昆山仪器有•司；TU-1810分，北普用仪器有限责任公司。

1.3试验方法
1.3.1样品预处理
黑小麦润麦后，用布勒试验磨磨粉后M 皮，使用锤片式粉碎机将M皮粉碎后过300筛，然后用密封，在-30I下保存2〜3d用。

1.3.2麦秋原料的测定
水分含量测定参照GB5009-3—2016《食品安国准食品分的测定》；粗脂肪含定参照GB5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》；蛋白质含量测定参照GB5009-5—2016《食品安全国准食品中蛋白质的测定》；碳水化合物含量采用苯酚-硫酸定&6'（
1.3.3蛋白提取率的测定
准确称取预处理过的样品3-00g（精确到0.01），加蒸憎水调节至料液比为1:15（g/mL）后用1mol/T的NaOH和1mol/T的HC1调节其pH,保持一定的，然后使用（3600r/min）30min，后。

剩余残渣进行相同操作后，将2的，并记2体积。

取3mL，使用考马斯亮
进行蛋白质的测定［7］（过动凯氏定氮仪测定麦M蛋白的含量，然后使用式（1）麦M蛋白的率。

麦秋蛋白提取率上清液中蛋白质的含量%
中总蛋白的含量X100%(1) 1.3.4单因素试验
蛋白质率为，蛋白质率的主要因素pH（7、8、9）10）11），温度（30、40、50、60、70、80I）、时间"20、40、60、80、100、120min）以及超声波功率（250、300、350、400、450W）进行单因（基置为60min、温50I、pH9、超声波功率350W。

1.3.5响应面优化试验
结果进行分析，率、、pH为，以M蛋白的率为响应值，进行响应面化，因素水平见表1（
1.3.6数据处理
重复测定3次，分析时采用平均值计算。

表1试验因素与水平
水平1;波率/W2/I C pH@时间/m in 1400601080
035050960
-130040840
显著性分析采用SPSS20-0软件，试验优化设计使用JMP11.0软件进行，相互作用响应曲面使用De­sign-Expert8.0.6软件进行。

2结果与分析
2.1黑小麦秋皮主要成分分析
黑小麦M皮主要成分见表2（
/%
表2黑小麦隸皮主要成分
成分分蛋白质肪碳化合物
含11.2619.27 5.4936.72
2.2素
2-2-1超声波功率对蛋白质提取率的影响
1可知：率增加，蛋白质提取率先升高后。

率为350W蛋白质的提取率最咼达60.69%，原因可能是超声可以促进蛋白质，但当超声波功率过高蛋白具有一定的破坏作用，从而蛋白质的:率⑻，蛋白质时的波功率应该？350W为最佳。

2.2.2对蛋白提取率的影响
2:较短时，蛋白质与其他成分的分离程度较小，导致蛋白质的率较低。

当达到60min时，率最高，且与他条件下的蛋白质率有性差异（P<0.05）。

但若继续延长，则蛋白质的率从58.56
%
60刃
54
5
5 6
6
5
5
20406080100120
时间/min
图2时间对蛋白质提取率的影响
逐渐下降到53.77%。

原因可能是随着时间的延长，蛋白质与非蛋白成分的，从而蛋白质的率⑼；也是因为过长，蛋白质变性，性蛋白下降,导致蛋白质率。

蛋白质的应该设置为60min为宜。

2.2.3pH对蛋白质提取率的影响
60厂
图3*pH蛋白提取率的
从图3可知:当pH从7升高到9时,黑小麦M 皮的蛋白质提取率从44.6%逐渐升高至56.94%( p H高于9之后，其蛋白质率略有升高，但与他的差异不明显。

是碱性较小，蛋白质与淀粉的分离过程较慢，但碱性如果过大，淀粉糊化现象，使蛋白的纯度与得率下，易使蛋白质变性［9］，因此pH9作为pH。

2.2.4温度对蛋白质提取率的影响
4:30I50I，黑小麦M皮的蛋白质率从54.71%升高•60.8%，为50I，蛋白质的率高。

这是因为的升高导致包裹蛋白质的部分纤维逐渐分解，蛋白质分易被释而提高蛋白
50----------------------------------------------------------
3040506070
温度/°C
图4温度对蛋白质提取率的影响
质的提取率，另一方面蛋白质的分子构象会的变化而定的改变，蛋白质分结构的伸展而加速运动，对蛋白质的起到积作用。

但50I至70I范围，蛋白质率出现了下降的趋势，可能是由黏度在过程中逐渐增大，分的运动速度，而蛋白质的速度，进而
蛋白质的率&10';此，蛋白质在较高的易性。

此，蛋白质的应
50I为。

2.3回归模型分析
通过的分析，使用JMP11.0软件对试验进行优化，组合与结果见表3，差分析见表4和表5。

表3试验组合及结果
试验号1B C@蛋白质率/% 1-1-1-1152.56
2-1-11-154.62
3-10-1-151.64
4-100158.82
5-101057.47
6-11-1152.77
7-111-155.43
80-10065.04
900-1063.42
10000-166.49
11011167.54
121-1-1-151.70
131-11156.18
1410-1157.93
15101-159.10
1611-1-153.27
17110061.
53
表4回归模型方差分析
F值P值
变异来源自由度平方和均方
模型16131276178270391447081<07001**差34
19735907569
矫正总和50
13317976
5-0.985
注：**表示差异极显著,P<0.01
表5回归方程中回归系数方差分析
差源估计值标准误差P显著性
截距
687040792070016
117490764070020**
B 1.070771070044**
C17950774070012**
D17090769070037**
1B07790781070115*
1C-070390777076660
1D07250767070820
BC07590773070199*
BD07440786070347*
CD-07530778070194*
-87160769070004
** B2-17770779070041**
C2-27840791070026**
D2-07490785070790
注：**表示差异极显著,P<0.01;*表示差异显著,P<0.05超声波功率(1)、温度"2)、pH(C)、提取时间
(D)的二次多项回归方程：B=68.04+1.491+
1.07B+ 1.95C+ 1.09D+0.7942-0.0391C+
0.251D+0.59BC+0.44BD-0.53CD-&1612-
1.77B2-
2.84C2-0.49D2。

由表5可知：1、B、C、D4个因素对黑小麦M皮蛋白的提取率均具有极显著影响"P<0.01),1 BC、BD、CD之间的交互作用对黑小麦M皮蛋白的提取率具有显著影响(P<0.05)o经SPSS软件分析，可知预测值P<0-01,52=0-985，表明此模型的拟合度高，预测值与实测值之间的拟合效果好。

2.4最佳提取条件的确定
经过Design-ExpeV8.0.6软件分析4种因素对蛋白质提取率的影响后得出：当超声波功率356.54W、温度55.05I、pH9.30、时间80min时黑小麦M皮蛋白质的提取率最咼，为69-36%o为验证实验的操作方便，选择超声波功率350W、温度55I、pH9.3、时间80min进行验证实验，最终结果为蛋白质提取率达到68.97%，和预测值相差较力、,经显著性分析后显示两者没有显著性差异(P> 0.05)。

说明经过响应面分析得到的回归方程可以
结果进行较好的o
3结论
分别研究4种因素对超声波辅助碱法提取黑小麦M皮蛋白的提取率的影响,使用响应面法对其工艺条件进行优化。

得出提取黑小麦M皮蛋白的最佳条件为超声波功率350W、温度55I、pH9.3、时间80min,在此条件下得到的蛋白质提取率为68.97%,与理论预测值比较接近，说明回归方程可靠，可以为提取黑小麦M皮蛋白提供参考。

〔参考文献〕
&1]李雪.小麦M皮水不溶性阿拉伯木聚糖对馒头品质的影响&D].郑州：河南工业大学，2012.
&2]GUADALUPE C Q,RENE RBQ,JOSE AHO,ct ai.
Identification of proteins contained in aqueous extracts of
wheat bran through a proteomio approach&J].Journal of
CeeeaaStoente,2018,80：31-36.
&3]乔永锋，陈志成.彩色小麦M皮的营养分析&J].粮食加工，2014,39(4):8-12.
&4]张颜廷.黑粒小麦M皮中多种功能成分的联合提取条件优化&D].泰安：山东农业大学，2013.
&5'黎英，陈雪梅，严月萍，等.超声波辅助酶法提取红腰豆多糖工艺优化&J].农业工程学报，2015,31
(15):293-301.
&6]徐忠，薄凯，张珍珠.麦M蛋白的碱法提取工艺及乳化性质研究&J].食品工业科技，2006(9):66-
68，71.
&7'蒋大程，高珊，高海伦，等.考马斯亮蓝法测定蛋白质含量中的细节问题&J].实验科学与技术，2018,16
(4):143-147.
&8'潘风光，侯力箫，王莹，等.超声波辅助碱法提取鸡副产物和大豆粕混合蛋白工艺优化&J].中国食品学
报，2019,19(7):108-118.
&9]曹向宇.麦M多肽的制备及生物活性的研究&D].沈：农业大学，2009.
[10]林金莺.火麻仁蛋白水解及其抗氧化肽的研究&D].
广州：华南理工大学，2010.。