从花生蛋白粉中提取花生分离蛋白的条件优化_杨伟强

Extractionofpeanutproteinisolatefrom defattedpeanutpowder YANGWeiqiang1 , LIPeng2 , YUANTao3 , WANGFengwu2
(1.ShandongPeanutResearchInstitute, ShandongQingdao266100, China;2.CollegeofFoodScienceand Engineering, QingdaoAgriculturalUniversity, ShandongQingdao266109, China;3.ShandongEntry-Exit
InspectionandQuarantineBureau, ShandongQingdao266001, China) Abstract:Peanutproteinisolatewaspreparedfromdefattedpeanutpowderthroughalkaliextractionand acidprecipitation.Theextractionprocesswasoptimizedbysinglefactorandorthogonalexperiments, and theoptimalconditionsweredeterminedasfollows:extractiontemperature60℃, ratioofmaterialtoliquid 1∶9, pH9.0 andextractiontime90 min, acidprecipitationpH4.5.Undertheoptimalconditionstheextractionrateofproteinwas42.5% andthepurityofthefinishedproductwas95.65%.Theproteinisolate obtainedhadgoodfunctionalproperties. Keywords:alkaliextractionandacidprecipitation;peanutproteinisolate;processconditions;functional property;aminoacid
表 2 正交试验因素水平表
水 平
1 2 3
A料液比 1∶8 1∶9 1∶10
因 素
BpH C温度 /℃
8.5
55
9.0
60
9.5
65
D时间 /min 80 90 100
图 3 浸提时间对花生分离蛋白提取率的 影响
由图 3可知 , 提取率随着浸提时间的增加而增 加 。 当浸提时间达到 90 min时 , 蛋白 质的溶 出率 达到动态平衡 , 提取率变化不大 , 此时 , 浸提时间 的延长对提取率影响甚微 , 因此较适提取时间选 90 min。 2.2.4 pH对花生分离蛋白提取率的影响 选取浸 提温度 60℃, 料液比 1∶8, 调节 pH分别为 8.0、8.5、 9.0、9.5, 搅拌提取 120 min, 考察 pH对花生分离蛋 白提取率的影响 , 结果见图 4。
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CH中IN A国OIL S油AN D脂FATS
2 009
Vol.34
No.1
油料蛋白
从花生蛋白粉中提取花生分离蛋白的条件优化
杨伟强 1 , 李 鹏2 , 袁 涛 3 , 王凤舞 2
(1.山 东省花生研究所 , 山东 青岛 266100;2.青岛农业大学 食品学院 , 山 东 青岛 266109; 3.山东出入境检验检疫局 , 山东 青岛 266001)
摘要 :采用碱提酸沉法从脱脂花生蛋白粉中提取花生分离蛋白 , 通过单因素试验和正交试验优化了 提取工艺条件 , 确定最佳工艺条件为 :浸提温度 60℃, 料液比 1∶9, pH 9.0, 浸提时间 90 min, 酸沉 pH 4.5。在此条件下 , 蛋白质提取率达 42.5%, 产品纯度为 95.65%。所得花生分离蛋白具有良好 的功能特性 。 关键词 :碱提酸沉 ;花生分离蛋白 ;工艺条件 ;功能特性 ;氨基酸 中图分类号 :TS229;TQ936 文献标志码 :A 文章编号 :1003 -7969(2009)01 -0034 -04
收稿日期 :2008 -07 -25;修回日期 :2008 -10 -13 基金项目 :农业部 948项 目 (2006 -G24) 作者简介 :杨伟强 (1979), 男 , 助理研 究员 , 主要 从事花 生食 品加工方面的研究工 作 (E-mail)qdywq@126.com。
压 、动脉硬化和心血管等方面的疾病[ 4, 5] 。 我国对花生蛋白的利用很有限 , 开发和利用花
持水性 =(m2 -m1 )/1 1.4.2.2 吸油性 分别取 0.5 g花生分离蛋白 、脱 脂花生蛋白粉和大豆分离蛋白放入 10 mL离心管 中 , 加入 3 mL菜籽油 , 用玻璃棒搅拌 1 min, 静置 30 min后 , 1 000 r/min离心 25 min, 记录游离油体积 。 吸油性计算如下 :
图 1 料液比对花生分离蛋白提取 率的影响
由图 1可以看出 , 提取率随着料液比的增加而 增加 , 但当料液比大于 1∶8后 , 提取率的增加幅度不 明显 , 因此较适料液比选 1∶8。 2.2.2 温度对花生分离蛋白提取率的影响 选取 料液比 1∶8, pH9.0, 分别在 40、50、60、70℃条件下 搅拌提取 120 min, 考察浸提温度对花生分离蛋白提 取率的影响 , 结果见图 2。 由图 2可知 , 在浸提温度低于 60 ℃时随着温度 的升高提取率增大 , 但当温度高于 60 ℃时 , 提取率 开始下降 。主要原因是温度高于 65℃时蛋白质开 始变性 , 温度高于 80℃时 , 蛋白质会形成凝胶 。 浸 提温度过高 , 不仅会使蛋白质变性 , 影响其功能性 ,
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而且黏度增加 , 分离困难 , 分离耗能增 加[ 9] 。 故较 适浸提温度选 60℃。
图 2 浸提温度对花生分离蛋白提取率的 影响
2.2.3 时间对花生分离蛋白提取率的影响 选取 浸提温度 60℃, 料液比 1∶8, 在 pH9.0条件下分别 搅拌提取 30、60、90、120 min后 , 考察浸提时间对花 生分离蛋白提取率的影响 , 结果见图 3。
生蛋白资源 , 对于改善人们的膳食结构具有重要意 义[ 6] 。 本文通过碱提酸沉法 , 对从脱脂花生蛋白粉 中提取分离蛋白进行了研究 , 确定了提取的最佳工 艺条件 , 为花生蛋白的进一步开发利用提供相关基 础资料 。 1 材料与方法 1.1 原料 、试剂
脱脂花生蛋白粉 , 青岛长寿食品有限公司提供 。 氢氧化钠 、盐酸均为分析纯 。 1.2 仪器 、设备 AL-204 电子天平 , HI9025 pH计 , LXJ-Ⅱ离 心机 , DS-1高速组织捣碎机 , DK-98 -II恒温水 浴锅 , GZX-9070ME数显干燥箱 , WK-200B超微
2 结果与讨论
2.1 脱脂花生蛋白粉主要成分 (见表 1)
表 1 脱脂花生蛋白粉主要成分
%
灰分 4.39
粗脂肪 0.68
水分 7.1 8
粗蛋白 5 4.6
2.2 单因素试验 2.2.1 料液比对花生分离蛋白提取率的影响 在 搅拌时间 120 min, 温度 60℃, pH9.0的条件下 , 考 察不同料液比 (1∶4、1∶6、1∶8、1∶10)对花生分离蛋白 提取率的影响 , 结果见图 1。
置 30 min后泡沫体积 。 起泡性及起泡稳定性计算
如下 :
起泡性 =均质停止时泡沫体积 /100 ×100%
起泡稳定性 =放置 30 min后泡沫的体积 /均质
停止时的泡沫体积 ×100% 1.4.3 花 生 分 离 蛋 白的 氨 基 酸 分 析 [ 8] 采 用
835 -50氨基酸自动分析仪进行测定 。
随 pH变化不明显 。 并且随着 pH的升高提取液黏 度增加 , 不利于下一步离心分离 ;另外 , 在体系中加 入过多的碱会使花生分离蛋白口感带有咸苦味 , 从 而影响其进一步利用 , 因此选取 pH为 9.0。 2.3 正交试验
在单因素试验的基础上 , 设计了 L9 (34 )正交试 验 。 因素水平见表 2, 正交试验结果见表 3。 表 3 结 果表明 , 在所选试验范围内 , 各因素对花生分离蛋白 提取效果影响的主次顺序为 :浸提温度 >pH>浸提 时间 >料液比 , 最佳工艺条件为 A2 B2 C2 D2 。
提取率 =花生分离蛋白质量 /脱脂花生蛋白粉 质量 ×100% 1.3.3 L9(34 )正交试验 根据单因素试验结果 , 以 提取率为考察指标 , 选择 料液比 、pH、浸提温度 、浸 提时间 4因素进行正交试验 。 1.4 测定方法 1.4.1 原料 组分的测 定 灰分的 测定 , 采用 GB 5505 -1985(550 ℃灼 烧法 );粗脂 肪的 测定 , 采用 GB5512 -1985 索 氏 抽 提 法 ;水 分 测 定 , 采 用 GB 5497 -1985(105 ℃恒重法 );粗蛋白含量的测定 , 采 用凯氏定氮法 。 1.4.2 蛋白质功能特性的测定 [ 3, 7 -10] 1.4.2.1 持水性 分别取 1 g花生分离蛋白 、脱脂 花生蛋白粉和大豆分离蛋白于已称重离心管 (m1 ) 中 , 加入 30 g水 , 调 pH至 7.0, 60 ℃水 浴加热 30 min, 然后用冷水冷却 30 min, 以 2 000 r/min离心 10 min, 除去上清液后称重 (m2 )。 持水性计算如下 :
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粉碎机 , 835 -50氨基酸自动分析仪 。 1.3 试验方法 1.3.1 花生分离蛋白提取工艺
1.3.2 单因素试验 分别以料液比 、pH、浸提时间 和浸提温度为因素 , 研究其对蛋白质提取率的影响 。 提取率按下式计算 :
图 4 pH对花生分离蛋白提取率的影响
乳化性 =乳化层高度 /总高度 ×100%
乳化稳定性 =静置 30 min后乳化层高度 /总高
度 ×100%
1.4.2.4 起泡性及起泡稳定性 分 别向 3 g花生
分离蛋白 、脱脂花生蛋白粉和大豆分离蛋白中加入
100 mL水 , 调 pH至 7.0, 用 组织 捣碎 机以 1 000
r/min的速度均质 2 min, 记录停止时泡沫体积和放
吸油性 =(3 -游离油体积 )/0.5 1.4.2.3 乳化性及乳化 稳定性 分别取 3 g花生 分离蛋白 、脱脂花生蛋白粉和大豆分离蛋白放入离 心管中 , 加入 50 mL水 , 调节 pH至 7.0, 再加入 50 mL菜籽油 , 用组织捣 碎机搅拌 1 min, 2 500 r/min 离心 5 min, 分别测离心管中总高度和乳化层高度 。 将上述离心管置于 80℃水浴中静置 30 min, 冷却至 室温 , 以 1 500 r/min下离心 5 min, 记录此时乳化层 的高度 。乳化性及乳化稳定性计算如下 :
花生蛋白质主要由花生球蛋白和伴花生球蛋白 组成 , 其 中花 生球 蛋白 占 63%, 伴花 生球 蛋 白占 33%, 是一种高营养的植物蛋白资源 [ 1] 。 花生除直 接食用外 , 主要用于榨油 。 我国每年可产生 125万 t 的花生饼粕 [ 1] , 花生饼粕含 蛋白质 50%左右 , 其中 10%为清蛋白 , 90%为碱 性蛋白 , 花生蛋 白生物价 (BV)为 58, 蛋白质效率比值 (PER)为 1.7, 比面粉 和玉米高 [ 2, 3] 。 花生蛋白 的可消化率高 , 消化系数 达 90%, 极易被人体吸收利用 。 花生油中饱和脂肪 酸的含量低 , 亚油酸含量 高 , 经常食 用可预防高血