碱提酸沉法制备燕麦浓缩蛋白的工艺研究

第２３卷第１期　湖南文理学院学报（自然科学版）　Ｖｏ１．２３ＮＯ．１　２０１１年０３月　Ｊｏｕｒｎａ１ｏ　ｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅ．．．．．．．．．．．．．．Ｍａｒ．２０１１　ｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｒｔｓ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　ｄｏｉ：１　０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１　６７２—６１４６．２０１　１．Ｏ１．Ｏ１　７　碱提酸沉法制备燕麦浓缩蛋白的工艺研究　刘光明，李林　（湖南丈理学院生命科学学院，湖南常德，４１５０００）　摘要：燕麦蛋白具有高营养价值，可采用碱提酸沉工艺以脱脂燕麦粉为原料提取．以燕麦浓缩蛋白的提取率为　目标函数，在通过单冈素试验对提取的工艺条件进行初步探索的基础上，运用正交试验设计对碱提酸沉法的工艺　条件予以优化，确定合适的提取条件为：浸提ｐＨ值９．５、液料比１０：１、温度４５￣５０℃、时间９０　ａｒｉｎ．在此条件下，　燕麦浓缩蛋白的提取率可达６７．２４　．　关键词：燕麦；浓缩蛋白；制备；碱提酸沉法　中国分类号：ＴＳ　２１１．４－３　文章编号：１６７２—６１４６（２０１１）０１—００６０—０３　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ｏａｔ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ　ｂｙ　ａｌｋａｌｉ－ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｃｉｄ——ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ＬＩＵ　Ｇｕａｎｇ—ｒｕｉｎｇ，ＬＩ　Ｌｉｎ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｃｙ　ｏｆＡｒｔｓ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｄｅ　４　１　５０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏａｔ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｈａｓ　ｈｉｇｈ　ｎｕｔｒｉｔｉｖｅ　ｖａｌｕｅ　ａｎｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ｅｘｔｒａｃｔｅｄ　ｏｕｔ　ｆｒｏｍ　ｏａｔ　ｐｏｗｄｅｒ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｌｋａｌｉ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｃｉｄ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｏａｔ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ　ｗａｓ　ｅｍｐｌｏｙｅｄ　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ｏａｔ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ—ｆａｃｔｏｒ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ，ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ａｌｋａｌｉ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｃｉｄ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｂｙ　ｏ￣ｈｏｇｏｎａｌ　ｔｅｓｔ　ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：ｐＨ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　９．５，ｒａｔｉｏ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｌｉｘｉｖｉａ　ａｎｄ　ｏａｔ　ｐｏｗｄｅｒ　１　Ｏ：１，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　４５－５０。Ｃ，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　９０　ｍｉｎ．Ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｏａｔ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅａｃｈｅｄ　６７．２４％ｗｉｔｈ　ｔｈｅｓｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｅｍｐｌｏｙｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏａｔ；ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ａｌｋａｌｉ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｃｉｄ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　燕麦在我国种植广泛，是一种重要的粮食作物，　燕麦蛋白的碱提工艺条件进行优化，以提高蛋白质　具有优良的生理保健功能．与其它谷物蛋白相比，　的提取率，得到的燕麦浓缩蛋白经过喷雾干燥或冷　燕麦蛋白质的质量分数为１ｌ＿３５％～１９．９％，是小麦　冻干燥后可以作为进一步深加工的原料．　粉、大米的１．６～２．３倍，其中赖氨酸含量是其它８　种谷物蛋白的１．５～３倍，人体必需的８种氨基酸齐　１材料与方法　全且配比合理，表明燕麦蛋白营养平衡，接近于　１．１实验材料与试剂　ＦＡＯ／ＷＨＯ推荐的营养模式，具有人体利用率高、　燕麦，产自河北张家港，粉碎后过６０目筛，超　蛋白质功效比高、生物价高的特点【Ｊ　Ｊ．　临界ＣＯ２脱脂处理，得到蛋白质含量为１３．３５％的脱　采用常见的“碱提酸沉”法提取燕麦中的蛋白　脂燕麦粉作为实验原料．　质，在单因素实验的基础上，利用正交试验设计对　氢氧化钠、浓盐酸等化学试剂均为分析纯，实　收稿日期：２０１１　Ｏ卜２３　作者简介：刘光明（１９７０），男，讲师，研究方向为药物化学．Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕａｓ．１ｉｕｇｍ＠１６３．ｃｏｒｎ　第ｌ期　刘光明，等　碱提酸沉法制备燕麦浓缩篮臼的．Ｉ：艺研究　６１　验用水为蒸馏水，所用溶液均白行配制．　离心分离；而高ｐＨ值碱液消耗餐大，使蛋白质提取　１．２主要设备　ＦＣ１６０型锤式粉碎机（上海中药机械厂　），　ＨＡｌ１１．４０．２型超临界萃取设稀ｆ南通市华安超临界　及水处理成本上升；此外，强碱性条件下提取蛋白　质会造成蛋白质食用价值明显降低　，冈俪初步选　取ｐＨ值９．５为蛋白质提取的合适条件．　、　萃取有限公司），ＢＳ２２４Ｓ　电了天下６１１：京赛多利斯　仪器系统有限公司），ＰＨＳ一３ＴＣ型数显酸度计（上海　天达仪器有限公司），ＷＦＪ一７２００犁分光光度计（尤尼　柯（上海）仪器有限公　），ＡｖａｎｔｉＪ一２５型离心分离机　斟　（美国ＢＥＣＫＭＡＮ公司）．　１．３实验方法　１．３．１　燕麦浓缩蛋白的碱提酸沉法制备工艺　脱脂燕麦一碱液浸取一离心（１０　０００　ｒ／ｍｉｎ，２０　ｍｉｎ１一卜清液片］１　ｍｏｌ／Ｌ盐酸调节ｐＨ至４一离心　（１０　０００　ｒ／ａｒｉｎ，２０　ｍｉｎ）一沉淀物水洗（２次）一喷雾干　燥ｆ燕麦浓缩蛋白）．　１．３．２蛋白质含量的测定　脱脂燕麦粉中的蛋白质含量采用ＧＢ／Ｔ５００９．５—　２００３凯式定氮法测定；溶液中蛋白质含量测定采用　Ｆｏｌｉｎ．酚法．　１．３．３蛋白质提取率　蛋白质提取率＝ｆ上清液中蛋白质的质量／（原料　质罩×原料中　门质的质量分数）］×１００％　２结果与分析　２．１　燕麦浓缩蛋白提取工艺单因素试验　２．１．１漫提液料比对燕麦蛋白提取率的影响　依次选取６：ｌ、８：１、１０：ｌ、１２：１、１４：１、１６：１　的液料比进行试验．其余条件为：浸提ｐＨ为９．０，　浸提时间３　ｈ，浸提温度３０℃．浸提液料比对燕麦　蛋白提取率的影响如图１所示．由图１可以看出，随　着液料比的增加，蛋白质提取率先升高后下降，在　液料比为１０：１时达剑峰值，这是由于燕麦粉中存在　大量可溶性的Ｂ一葡聚糖，属于大分子多糖，在水溶　液中能产生很高的粘度，妨碍蛋白质提取过程中传　质过程的进行，只有当碱液提取的溶出效应与Ｂ一葡　聚糖的阻遏效应达到平衡时，才能使燕麦蛋白提取　率达到峰值．因此初步选择１０：１为合适的液料比．　２．１．２浸提ｐＨ值对燕麦蛋白提取率的影响　依次选取ｐＨ　７．０、８．０、９．０、１０．０、１　１．０、１２．０　进行试验．其余条件为：液料比８：ｌ，浸提时问３　ｈ，　浸提温度３０℃．浸提ｐＨ值对燕麦蛋白提取率的影　响见图２．由图２可知，ｐＨ在７．０～１２．０范围内，随　ｐＨ的升高燕麦蛋白提取率显著增大．考虑到随着　ｐＨ值的升高，浸取液粘度也上升，不利于下一步的　峰　嘲　浸提液料比　，、～　图１浸提液料比对燕麦蛋白提取率的影响　聋　正　瞵　图２浸提ｐＨ值对燕麦蛋白提取率的影响　２．１．３漫提时间对燕麦蛋白提取率的影响　依次选取３０、６０、９０、１２０、１５０、ｌ８０　ｒａｉｎ浸　提时问进行试验．其余条件为：液料比８：１，浸提　ｐＨ　９．０，浸提温度３０℃．浸提时间对燕麦蛋白提取　率的影响见　３．由图３得知，浸提时间的长短对蛋　白质提取率的影响相对较小．浸提时间在３０～１２０　ｍｉｎ范围内，随着时间的增多燕麦蛋白提取率增大：　浸提时间在１２０～１８０　ｍｉｎ之间时，随着时间的增加　燕麦蛋白提取率上升不明显．因而初步确定浸提时　间为１２０ｍｉｎ．　喀　咖　浸提时间／ｍｉｎ　图３浸提时间对燕麦蛋白提取率的影响　６２　湖南文理学院学报（自然科学版）　２０１１年　２．１．４浸提温度对燕麦蛋白提取率的影响　依次选取２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５℃的温　６６．７３　、６７．０４￣／０６、６７．９６％，平均值为６７．２４％　表２正交试验结果与极差分析　度进行浸提试验．其他条件为：液料比８：１，ｐＨ　９．０，　提取时问为３　ｈ．浸提时问对燕麦蛋白提取率的影　响如图４所示．从图４可知，燕麦蛋白的提取率随浸　提温度的升高先增大后减小，当浸提温度达４５～５０　℃时其提取率达到最大．这是由ｌ『当温度低十４５　℃时，温度升高有利　堡自质的溶出，高于５０℃时，　由于淀粉糊化致使蛋白质提取率降低［　．在此初步　选择浸提的合适温度为４５℃．　Ｋ　Ｋ２　１４９．２８　１７９．４５　１８８．７１　１８２．０４　１９０．３４　１７９．５４　ｌ８３．１２　ｌ８３．６１　２１０．８５　４９．７６　６３．４５　７０．２８　２０．５２　婚　Ｋ３　ｋ　ｌ９１．４８　ｌ７８．６４　１８４．８２　５９．８２　５９．８５　６３．８３　４．Ｏ１　６２．９０　６１．０４　５９．５５　３－３６　６０．６８　６１．２０　６１．６１　噬　丑　Ｏ．９３　３结论　图４浸提温度对燕麦蛋白提取率的影响　以脱脂燕麦粉为原料，通过碱提酸沉法制备得　到燕麦浓缩蛋白．在单因素试验的基础上通过正交　试验对提取的工艺条件进行优化，确定燕麦浓缩蛋　白提取的合适工艺条件为：浸提ｐＨ值９．５、液料比　１０：ｌ、温度４５￣５０℃、时间９０　ｍｉｎ．在此条件下，燕　麦浓缩蛋白的提取率可达６７．２４％．　２．２　燕麦浓缩蛋白提取工艺的优化及最佳工艺条　件的选择　为了进一步研究提取条件对燕麦蛋白提取率的　影响及确定最佳工艺条件，根据上述单因素试验情　况，选择浸提液料比、ｐＨ值、时间、温度４个因素　进行Ｌ９（３　）正交试验，以蛋白质提取率（％）为评价指　标．因素水平表见表１，正交试验结果与极差分析　见表２．　表１正交试验水平因素表　参考文献：　［１］　邸怀忠．燕麦粉和燕麦糠的营养价值［Ｊ］．牧草与饲料，　１９９２（２）：３７　４０．　［２］　张丽萍，翟爱华．燕麦的营养功能特性及综合加工利　用［Ｊ】．食品与机械，２００４（４）：５５—５７．　［３】　修娇，马涛，韩立宏，等．燕麦保健功能及其应用【Ｊ】．　食品科学，２００５（２）：１０９－１　１　１．　［４］　李芳，刘刚，刘英，等．燕麦的综合开发与利用［Ｊ］．武　从表２的极差分析结果可以看出，各因素对燕　汉工业学院学报．２００７（３）：３６—３８．　麦蛋白提取率影响的大小次序是：浸提ｐＨ值＞液　料比＞浸提温度＞浸提时间，其中ｐＨ值是影响燕　【５］　傅翠珍．燕麦的营养特性及配餐［ＪＪ．中国食品与营养，　２００２（５）：５２　５４．　麦蛋白提取率的主要因素．从正交试验结果可知优　化提取工艺条件应为：Ａ３Ｂ３Ｃ】Ｄ３．综合考虑各种因　素对燕麦浓缩蛋白提取率的影响，确定Ａ２Ｂ３ＣｌＤ１　（浸提ｐＨ值９．５、液料比１０：１、温度４５￣５０℃、时　间９０　ｍｉｎ）为最佳的燕麦浓缩蛋白提取条件．在此　【６】　周瑞宝．植物蛋白功能原理与工艺【Ｍ】．北京：化学工　业出版社，２００８：６３—６４．　［７】Ｈｏｏｖｅｒ　Ｒ’Ｓｅｎａｎａｙａｋｅ　Ｓ　Ｐ　Ｊ　Ｎ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｏａｔ　Ｓｔａｒｃｈｅｓ［Ｊ］．Ｆｏｏｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，１９９５，２９（１）：１５—２６．　条件下进行３次重复实验，蛋白质的提取率分别为：　（责任墒校：谭长贵）