花生分离蛋白提取工艺优化研究
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4. County Forestry Bureau of Yishui, Yishui 276400, China)
Abstract ：Alkali extraction followed by acid precipitation was used to extract peanut protein isolate from defatted peanut
灰分 5.06
2.2 单因素试验结果与分析 2.2.1 浸提温度对花生分离蛋白制备的影响
100
蛋白纯度
蛋白提取率
蛋白纯度 /% 蛋白提取率 /%
90
80
70
60
50
25
30
35
40
45
50
温度 /℃ 图 1 浸提温度对花生分离蛋白制备的影响 Fig.1 Effect of extraction temperature on purity and yield of peanut
花生蛋白粉中总蛋白质量
1.3.4 原料组分含量的测定 蛋白含量测定：GB/T 5009.5 — 2003《食品中蛋白
质的测定》(凯氏定氮法)；脂肪含量测定：GB/T 5009.6 — 200 3《食品中脂肪的测定》( 索氏抽提法)；水分含量 测定：GB/T 5009.3 — 2003《食品中水分的测定》(105℃ 恒重法)；灰分含量测定：GB/T5009.4 — 2003《食品中 灰分的测定》( 5 5 0 ℃灼烧法) 。
(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Shihezi University, Shihezi 832003, China； 2. Shandong Peanut Research Institute, Qingdao 266100, China；3. Committee on Agriculture of Linyi, Linyi 276000, China；
E-mail：rice407@16Fra Baidu bibliotek.com
※工艺技术
食品科学
2010, Vol. 31, No. 20 197
与世界较发达国家相比，我国虽然是花生生产大 国，但是对花生蛋白的利用很有限，开发和利用花生 蛋白资源，对于改善人们的膳食结构具有重要意义。此 外，花生分离蛋白有很好的功能特性，氨基酸种类及 含量非常丰富，对人体的蛋白补充和保健食品的开发都 有重要的作用。碱溶酸沉技术制备的蛋白溶解性、起 泡能力及泡沫稳定性较好[16]、蛋白纯度较高，既可作为 食品的主要成分，又可作为食品的辅料广泛用于食品 中，同时在酶解制备花生多肽、短肽等功能性食品中 可广泛应用。本实验通过对花生蛋白粉的碱溶酸沉制备 花生分离蛋白进行研究，以期获得高纯度的花生分离蛋 白，对于花生分离蛋白的进一步研究利用提供相关的基 础资料。
1.3.2 提取工艺最优参数的确定 依次改变花生蛋白粉碱提酸沉淀的温度、碱液 pH
值、碱提时间和碱提固液比，以花生蛋白纯度和蛋白 得率作为评价指标进行研究和分析，并确定四因素三水 平的最佳参数进行响应面分析。
1.3.3 蛋白纯度和蛋白得率的测定
蛋白纯度：凯氏定氮法。
所得花生分离蛋白中总蛋白质量
蛋白提取率 /%= ———————————————× 100
1 材料与方法
1.1 材料与试剂 脱脂花生蛋白粉( 花生仁经过筛选、脱除红衣，采
用低温压榨技术得到低温压榨的花生油和低变性的半脱 脂饼，以半脱脂的花生饼为原料，采用浸出低温脱溶 生产工艺加工低变性脱脂花生粕，粉碎后过 80 目筛，筛 分成为脱脂蛋白粉) 山东天申生物蛋白有限公司；95% 乙醇、蒸馏水、盐酸、氢氧化钠、硼酸( 均为分析纯) 。 1.2 仪器与设备
系数达 90% 以上，与应用较广的大豆蛋白相比，花生 蛋白不含胀气因子，抗营养因子含量较少。目前国际 上花生蛋白产品根据蛋白质的含量，主要分为花生蛋白 粉(纯度＜ 65%)、浓缩蛋白[3](纯度 65%～70%)、分离蛋 白(纯度 85%～96%)，其中花生蛋白粉又分为全脂、半 脱脂和脱脂花生蛋白粉[4]。花生分离蛋白制备方法主要 包括碱提酸沉法[5-6]、超滤膜法[7]、超声波提取法[8]及水 酶法[9-10]。我国对花生蛋白产品的开发研究主要集中 在：花生蛋白粉、花生蛋白饮料、花生蛋白炼乳、花 生蛋白膜、花生多肽以及花生蛋白改性等方面[11-15]。
1.3.1 花生分离蛋白的制备工艺流程
溶于碱液
花生蛋白粉
→充分溶解混匀→恒温水浴振荡→离心
→上清液 1
→ →沉淀
二次浸提 相同条件
→离心→上清液
2
合并上清液→酸沉→离心
→取沉淀物→醇洗 2 次→水洗至中性→冷冻干燥→花生分离蛋白
其中酸沉淀花生蛋白条件：用 0.1mol/L 盐酸溶液将 两次上清液滴定至花生蛋白等电点 pH4.41[17]。
protein isolate
用碱液浸提花生蛋白粉的过程中控制体系 pH9、浸 提时间 90min、料液比 1:10(g/mL)，设置不同的温度， 但是温度不宜过高，以免使蛋白变性，研究浸提温度 对花生分离蛋白制备的影响(图 1)。从图 1 可知，随着 温度的升高，蛋白纯度逐渐提高，4 0 ℃以上蛋白纯度 趋于不变；蛋白提取率随温度升高，先升高再降低， 40℃时蛋白提取率最高。综合考虑两评价指标确定温度 为 40、45、50℃继续做响应面分析以确定最佳的浸提 温度。
2 结果与分析
2.1 花生蛋白粉的主要成分 由表 1 可知，花生蛋白粉中粗蛋白含量很高，点
总成分的 47.72%。
表 1 花生蛋白粉的主要成分 Table 1 Major components of peanut protein powder
成分 含量 /%
粗蛋白 47.72
脂肪 0.70
水分 5.71
material/liquid ratio, 1:12. The purity and yield of peanut protein isolate were 95.05% and 71%, respectively, under the
optimized extraction conditions. Key words：peanut protein powder；peanut protein isolate；alkali extraction followed by acid precipitation；response
protein isolate
碱液浸提花生蛋白粉过程中控制体系的温度 40℃、 料液比 1:10(g/mL)、浸提时间 90min，设置不同 pH 值的 碱液。实验前测得实验用花生蛋白粉溶于水显酸性，蛋 白粉溶于 pH 值小于 10.5 的碱液时，显弱碱性或中性， 不会使蛋白变性。碱液 pH 值对花生分离蛋白制备的影 响结果见图 2。花生蛋白主要成分是花生球蛋白和伴花 生球蛋白，还有 10% 左右的清蛋白。全部的球蛋白和 清蛋白都可溶于稀碱溶液中，蛋白质溶解度随 pH 值升 高而增大，蛋白质溶出增多。从图 2 可知，随着碱液 pH 值增加，蛋白纯度及提取率都呈增加的趋势，其中 pH10 时蛋白提取率最高，而蛋白含量在 pH9 时趋于稳 定。综合考虑两评价指标的最佳 pH 值，选取 pH9、9.5、 10 继续做响应面分析以确定最佳的碱液 pH 值。
2.2.2 碱液 pH 值对花生分离蛋白制备的影响
198 2010, Vol. 31, No. 20
食品科学
※工艺技术
蛋白纯度 /% 蛋白提取率 /% 蛋白纯度 /% 蛋白提取率 /%
100
蛋白纯度
蛋白提取率
90
80
70
60
50
8
8.5
9
9.5
10 10.5
碱液 pH 图 2 碱液 pH 值对花生分离蛋白制备的影响 Fig.2 Effect of alkali extraction pH on purity and yield of peanut
Optimization of the Extraction of Peanut Protein Isolate
.. JIAO Li-yuan1,2，LU Jing-jun3，LU Feng-sheng4，YU Li-na2，YANG Qing-li2,*，SUN Jie2，BI Jie2，ZHANG Chu-shu2
2.2.3 浸提时间对花生分离蛋白制备的影响
FD-1A-50 型冷冻干燥机 北京博医康实验仪器有限 公司；SHA-B 双功能水浴恒温振荡器 金坛市杰瑞尔电 器有限公司；FE20 实验室 pH 计 梅特勒 - 托利多仪器 有限公司；DZ-2 自动电位滴定装置 上海大普仪器有限 公司；2300 自动定氮仪、Soxtec Avanti 2050 自动索氏 总脂肪分析系统 瑞典 Foss 公司。 1.3 方法
196 2010, Vol. 31, No. 20
食品科学
※工艺技术
花生分离蛋白提取工艺优化研究
矫丽媛 1,2，吕敬军 3，陆丰升 4，于丽娜 2，杨庆利 2,*，孙 杰 2，毕 洁 2，张初署 2
(1.石河子大学化学化工学院，新疆 石河子 832003；2.山东省花生研究所，山东 青岛 266100； 3.临沂市农业委员会，山东 临沂 276000；4.沂水县林业局，山东 沂水 276400)
摘 要：采用碱提酸沉方法从脱脂花生蛋白粉中提取花生分离蛋白，在单因素试验的基础上，应用响应面法优化 花生分离蛋白的提取条件。结果表明：浸提时间和碱液 pH 值对提取的花生分离蛋白纯度都有显著影响，且呈非 线性关系，最佳提取工艺参数为浸提时间 131min、浸提温度 50℃、碱液 pH10、料液比 1:12(g/mL)。在此条件 下，花生分离蛋白的纯度为 95.05%、提取率 71%。响应面法对花生分离蛋白提取条件的优化是可行的。 关键词：花生蛋白粉；花生分离蛋白；碱提酸沉；响应面法
surface methodologymethodology 中图分类号：TS201.1
文献标识码：A
文章编号：1002-6630(2010)20-0196-06
我国是花生生产大国，花生年产量居世界首位。 花 生 在 古 代 被 称 为 “ 长 生 果 ”， 经 常 食 用 可 养 血 补 血 、 补脾润肺、滋润肌肤，可预防高血压、动脉硬化和心 血管等方面的疾病[1]。花生中的蛋白质含量达 20%～ 3 0 % ，仅次于大豆，花生也是一种重要的油料蛋白资 源。在植物蛋白资源中，花生蛋白居第 3 位，占蛋白 总量的 1l%，是较理想的食用蛋白资源[2]。花生蛋白是 一种营养价值较高的植物蛋白，它含有人体所需的 8 种 必需氨基酸，而且谷氨酸、天门冬氨酸含量较高，与 动物蛋白相近，且不含胆固醇，可消化性高，其消化
powder. The extraction procedure was optimized by response surface methodology (RMS) on the basis of single factor
experiments. Extraction time and pH exhibited a significant nonlinear effect on the purity of peanut protein isolate. The optimal extraction conditions were determined to be: extraction time, 131 min; extraction temperature, 50 ℃; alkali extraction pH, 10; and
收稿日期：2010-06-19 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目( 2 0 0 8 B A D 9 7 B 0 4 )；国家现代农业产业技术体系专项( n y c y t x - 1 9 )；
青岛市公共领域科技支撑计划项目(09-1-1-84-nsh) 作者简介：矫丽媛(1987 —)，女，硕士研究生，研究方向为生物化工。E-mail：jiaoliyuan0470@163.com * 通信作者：杨庆利(1977 —)，男，助理研究员，博士，研究方向为花生综合利用与花生功能食品开发。
Abstract ：Alkali extraction followed by acid precipitation was used to extract peanut protein isolate from defatted peanut
灰分 5.06
2.2 单因素试验结果与分析 2.2.1 浸提温度对花生分离蛋白制备的影响
100
蛋白纯度
蛋白提取率
蛋白纯度 /% 蛋白提取率 /%
90
80
70
60
50
25
30
35
40
45
50
温度 /℃ 图 1 浸提温度对花生分离蛋白制备的影响 Fig.1 Effect of extraction temperature on purity and yield of peanut
花生蛋白粉中总蛋白质量
1.3.4 原料组分含量的测定 蛋白含量测定：GB/T 5009.5 — 2003《食品中蛋白
质的测定》(凯氏定氮法)；脂肪含量测定：GB/T 5009.6 — 200 3《食品中脂肪的测定》( 索氏抽提法)；水分含量 测定：GB/T 5009.3 — 2003《食品中水分的测定》(105℃ 恒重法)；灰分含量测定：GB/T5009.4 — 2003《食品中 灰分的测定》( 5 5 0 ℃灼烧法) 。
(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Shihezi University, Shihezi 832003, China； 2. Shandong Peanut Research Institute, Qingdao 266100, China；3. Committee on Agriculture of Linyi, Linyi 276000, China；
E-mail：rice407@16Fra Baidu bibliotek.com
※工艺技术
食品科学
2010, Vol. 31, No. 20 197
与世界较发达国家相比，我国虽然是花生生产大 国，但是对花生蛋白的利用很有限，开发和利用花生 蛋白资源，对于改善人们的膳食结构具有重要意义。此 外，花生分离蛋白有很好的功能特性，氨基酸种类及 含量非常丰富，对人体的蛋白补充和保健食品的开发都 有重要的作用。碱溶酸沉技术制备的蛋白溶解性、起 泡能力及泡沫稳定性较好[16]、蛋白纯度较高，既可作为 食品的主要成分，又可作为食品的辅料广泛用于食品 中，同时在酶解制备花生多肽、短肽等功能性食品中 可广泛应用。本实验通过对花生蛋白粉的碱溶酸沉制备 花生分离蛋白进行研究，以期获得高纯度的花生分离蛋 白，对于花生分离蛋白的进一步研究利用提供相关的基 础资料。
1.3.2 提取工艺最优参数的确定 依次改变花生蛋白粉碱提酸沉淀的温度、碱液 pH
值、碱提时间和碱提固液比，以花生蛋白纯度和蛋白 得率作为评价指标进行研究和分析，并确定四因素三水 平的最佳参数进行响应面分析。
1.3.3 蛋白纯度和蛋白得率的测定
蛋白纯度：凯氏定氮法。
所得花生分离蛋白中总蛋白质量
蛋白提取率 /%= ———————————————× 100
1 材料与方法
1.1 材料与试剂 脱脂花生蛋白粉( 花生仁经过筛选、脱除红衣，采
用低温压榨技术得到低温压榨的花生油和低变性的半脱 脂饼，以半脱脂的花生饼为原料，采用浸出低温脱溶 生产工艺加工低变性脱脂花生粕，粉碎后过 80 目筛，筛 分成为脱脂蛋白粉) 山东天申生物蛋白有限公司；95% 乙醇、蒸馏水、盐酸、氢氧化钠、硼酸( 均为分析纯) 。 1.2 仪器与设备
系数达 90% 以上，与应用较广的大豆蛋白相比，花生 蛋白不含胀气因子，抗营养因子含量较少。目前国际 上花生蛋白产品根据蛋白质的含量，主要分为花生蛋白 粉(纯度＜ 65%)、浓缩蛋白[3](纯度 65%～70%)、分离蛋 白(纯度 85%～96%)，其中花生蛋白粉又分为全脂、半 脱脂和脱脂花生蛋白粉[4]。花生分离蛋白制备方法主要 包括碱提酸沉法[5-6]、超滤膜法[7]、超声波提取法[8]及水 酶法[9-10]。我国对花生蛋白产品的开发研究主要集中 在：花生蛋白粉、花生蛋白饮料、花生蛋白炼乳、花 生蛋白膜、花生多肽以及花生蛋白改性等方面[11-15]。
1.3.1 花生分离蛋白的制备工艺流程
溶于碱液
花生蛋白粉
→充分溶解混匀→恒温水浴振荡→离心
→上清液 1
→ →沉淀
二次浸提 相同条件
→离心→上清液
2
合并上清液→酸沉→离心
→取沉淀物→醇洗 2 次→水洗至中性→冷冻干燥→花生分离蛋白
其中酸沉淀花生蛋白条件：用 0.1mol/L 盐酸溶液将 两次上清液滴定至花生蛋白等电点 pH4.41[17]。
protein isolate
用碱液浸提花生蛋白粉的过程中控制体系 pH9、浸 提时间 90min、料液比 1:10(g/mL)，设置不同的温度， 但是温度不宜过高，以免使蛋白变性，研究浸提温度 对花生分离蛋白制备的影响(图 1)。从图 1 可知，随着 温度的升高，蛋白纯度逐渐提高，4 0 ℃以上蛋白纯度 趋于不变；蛋白提取率随温度升高，先升高再降低， 40℃时蛋白提取率最高。综合考虑两评价指标确定温度 为 40、45、50℃继续做响应面分析以确定最佳的浸提 温度。
2 结果与分析
2.1 花生蛋白粉的主要成分 由表 1 可知，花生蛋白粉中粗蛋白含量很高，点
总成分的 47.72%。
表 1 花生蛋白粉的主要成分 Table 1 Major components of peanut protein powder
成分 含量 /%
粗蛋白 47.72
脂肪 0.70
水分 5.71
material/liquid ratio, 1:12. The purity and yield of peanut protein isolate were 95.05% and 71%, respectively, under the
optimized extraction conditions. Key words：peanut protein powder；peanut protein isolate；alkali extraction followed by acid precipitation；response
protein isolate
碱液浸提花生蛋白粉过程中控制体系的温度 40℃、 料液比 1:10(g/mL)、浸提时间 90min，设置不同 pH 值的 碱液。实验前测得实验用花生蛋白粉溶于水显酸性，蛋 白粉溶于 pH 值小于 10.5 的碱液时，显弱碱性或中性， 不会使蛋白变性。碱液 pH 值对花生分离蛋白制备的影 响结果见图 2。花生蛋白主要成分是花生球蛋白和伴花 生球蛋白，还有 10% 左右的清蛋白。全部的球蛋白和 清蛋白都可溶于稀碱溶液中，蛋白质溶解度随 pH 值升 高而增大，蛋白质溶出增多。从图 2 可知，随着碱液 pH 值增加，蛋白纯度及提取率都呈增加的趋势，其中 pH10 时蛋白提取率最高，而蛋白含量在 pH9 时趋于稳 定。综合考虑两评价指标的最佳 pH 值，选取 pH9、9.5、 10 继续做响应面分析以确定最佳的碱液 pH 值。
2.2.2 碱液 pH 值对花生分离蛋白制备的影响
198 2010, Vol. 31, No. 20
食品科学
※工艺技术
蛋白纯度 /% 蛋白提取率 /% 蛋白纯度 /% 蛋白提取率 /%
100
蛋白纯度
蛋白提取率
90
80
70
60
50
8
8.5
9
9.5
10 10.5
碱液 pH 图 2 碱液 pH 值对花生分离蛋白制备的影响 Fig.2 Effect of alkali extraction pH on purity and yield of peanut
Optimization of the Extraction of Peanut Protein Isolate
.. JIAO Li-yuan1,2，LU Jing-jun3，LU Feng-sheng4，YU Li-na2，YANG Qing-li2,*，SUN Jie2，BI Jie2，ZHANG Chu-shu2
2.2.3 浸提时间对花生分离蛋白制备的影响
FD-1A-50 型冷冻干燥机 北京博医康实验仪器有限 公司；SHA-B 双功能水浴恒温振荡器 金坛市杰瑞尔电 器有限公司；FE20 实验室 pH 计 梅特勒 - 托利多仪器 有限公司；DZ-2 自动电位滴定装置 上海大普仪器有限 公司；2300 自动定氮仪、Soxtec Avanti 2050 自动索氏 总脂肪分析系统 瑞典 Foss 公司。 1.3 方法
196 2010, Vol. 31, No. 20
食品科学
※工艺技术
花生分离蛋白提取工艺优化研究
矫丽媛 1,2，吕敬军 3，陆丰升 4，于丽娜 2，杨庆利 2,*，孙 杰 2，毕 洁 2，张初署 2
(1.石河子大学化学化工学院，新疆 石河子 832003；2.山东省花生研究所，山东 青岛 266100； 3.临沂市农业委员会，山东 临沂 276000；4.沂水县林业局，山东 沂水 276400)
摘 要：采用碱提酸沉方法从脱脂花生蛋白粉中提取花生分离蛋白，在单因素试验的基础上，应用响应面法优化 花生分离蛋白的提取条件。结果表明：浸提时间和碱液 pH 值对提取的花生分离蛋白纯度都有显著影响，且呈非 线性关系，最佳提取工艺参数为浸提时间 131min、浸提温度 50℃、碱液 pH10、料液比 1:12(g/mL)。在此条件 下，花生分离蛋白的纯度为 95.05%、提取率 71%。响应面法对花生分离蛋白提取条件的优化是可行的。 关键词：花生蛋白粉；花生分离蛋白；碱提酸沉；响应面法
surface methodologymethodology 中图分类号：TS201.1
文献标识码：A
文章编号：1002-6630(2010)20-0196-06
我国是花生生产大国，花生年产量居世界首位。 花 生 在 古 代 被 称 为 “ 长 生 果 ”， 经 常 食 用 可 养 血 补 血 、 补脾润肺、滋润肌肤，可预防高血压、动脉硬化和心 血管等方面的疾病[1]。花生中的蛋白质含量达 20%～ 3 0 % ，仅次于大豆，花生也是一种重要的油料蛋白资 源。在植物蛋白资源中，花生蛋白居第 3 位，占蛋白 总量的 1l%，是较理想的食用蛋白资源[2]。花生蛋白是 一种营养价值较高的植物蛋白，它含有人体所需的 8 种 必需氨基酸，而且谷氨酸、天门冬氨酸含量较高，与 动物蛋白相近，且不含胆固醇，可消化性高，其消化
powder. The extraction procedure was optimized by response surface methodology (RMS) on the basis of single factor
experiments. Extraction time and pH exhibited a significant nonlinear effect on the purity of peanut protein isolate. The optimal extraction conditions were determined to be: extraction time, 131 min; extraction temperature, 50 ℃; alkali extraction pH, 10; and
收稿日期：2010-06-19 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目( 2 0 0 8 B A D 9 7 B 0 4 )；国家现代农业产业技术体系专项( n y c y t x - 1 9 )；
青岛市公共领域科技支撑计划项目(09-1-1-84-nsh) 作者简介：矫丽媛(1987 —)，女，硕士研究生，研究方向为生物化工。E-mail：jiaoliyuan0470@163.com * 通信作者：杨庆利(1977 —)，男，助理研究员，博士，研究方向为花生综合利用与花生功能食品开发。