蚕豆蛋白质提取工艺的研究

蚕豆蛋白质提取工艺的研究 2008-12-02 13:32:42  作者：  来源：互联网    文字大小：【大】【中】【小】 杨海涛, 刘军海 ( 陕西理工学院化学与环境科学学院, 陕西汉中723001) 摘要: 探讨蚕豆蛋白质提取影响因素, 以单因素和正交试验确定最佳工艺条件。结果明, 蚕豆蛋白质的等电点PI为4.5, 提取蚕豆中蛋白质最佳工艺条件为: 温度40 ℃, 提取时间2 h, 料液比1∶5, 碱液浓度5×10- 5 mol/L。 关键词: 蚕豆; 蛋白质; 等电点; 提取 STUDY ON THE EXTRACTION OF PROTEIN FROMTHE BROAD BEAN YANG Hai- tao, LIU Jun- hai ( College of Chemical &Environment Science, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723001, Shaanxi, China) Abstr act: The isoelectric point was measured, and the influential factor of extraction of the protein fromthe broad bean was studied. The optimumextraction conditions were confirmed by the mono- factor and the orthogonal experiment.The results showed the isoelectric point of broad bean protein was 4.5, the optimumextracting condition was: temperature of 40 ℃, time of 2 h, ratio of solid to liquid of 1∶5, alkaline liquor concertration of 5×10-5mol/L. Key words: broad bean; protein; isoelectric point; extraction   蚕豆又名胡豆, 是人类最常用的食用豆类作物之一。世界上有40 多个国家种植蚕豆, 其中亚洲的种植最多, 面积和总产量约占全世界的55 %左右, 中国的栽培面积和产量居世界前列, 以四川、云南、湖南、湖北和陕南等地最多[1]。蚕豆营养丰富, 种子富含蛋白质、维生素、脂肪、碳水化合物、多种矿物质[2]。其蛋白质含量高达30 %, 是豆类中仅次于大豆的高蛋白作物; 所含1.5 %脂肪中有88.6 %的不饱和脂肪酸和11.4 %的饱和脂肪酸; 另外还含有48.5 %的碳水化合物; 维生素含量超过大米和小麦, 每100 g 蚕豆籽粒含有VB1 0.39 mg, VB2 0.27 mg。新鲜蚕豆的子粒中含蛋白质12 %、脂肪0.6 %、碳水化合物15.4 %、矿物质1.9 %, 特别是含有丰富的多种维生素成分, 是蔬菜中的佳肴[3]。本实验研究了从新鲜的蚕豆中提取蛋白质的最佳工艺条件, 为合理利用和开发这一资源提供理论参考。 1 材料与方法 1.1 原料、试剂 新鲜蚕豆: 汉中产; NaOH、HCl( 浓) 等试剂均为分析纯。 1.2 主要仪器设备 722E 型分光光度计: 上海光谱仪器有限公司; GR- 200 型电子天平: 上海精密科学仪器有限公司; SHZ- 3 型水循环真空泵: 河南巩义市杜甫仪器厂; PHS-3E 型数字式pH 计: 上海精密仪器仪表有限公司。 1.3 分析方法 蛋白质等电点用比色法测定[4], 蛋白质含量用考马斯亮蓝比色法测定[5]。 1.4 方法 1.4.1 蚕豆等电点的测定 将水提取的蚕豆蛋白质提取液用5 mol/L 盐酸调pH 分别为4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8, 使蛋白质沉淀, 离心后取上清液进行比色测定, 吸光度值最小的点对应的pH 即为等电点。 1.4.2 蚕豆蛋白质提取工艺流程 新鲜蚕豆→清理除杂→去皮→粉碎→碱水浸提→过滤→清液→加HCl 调pH 至等电点→过滤→沉淀→烘干→蚕豆蛋白质产品。 1.4.3 温度、时间、料液比、碱液浓度对蚕豆蛋白质提取率的影响 称取5 g 粉碎的新鲜蚕豆样品, 按1.4.2 进行实验, 分别考察分析温度、时间、料液比、碱液浓度对蚕豆蛋白质提取率的影响。在单因素试验的基础上, 进行正交试验, 以确定提取的最佳工艺条件。 2 结果与讨论 2.1 蚕豆蛋白质等电点的测定 按1.4.1 进行实验, 考察蚕豆蛋白质上清液吸光度随pH 变化, 测定蚕豆蛋白的等电点, 结果如表1 所示。 由表1 可以看出, 当pH 在4.5 时, 蚕豆蛋白质上清液吸光度值最小, 所以, 此点即为蚕豆蛋白质的等电点, 即PI=4.5。 2.2 单因素试验 2.2.1 温度对蚕豆蛋白质提取率的影响 称取5 g 粉碎的新鲜蚕豆样品, 按1.4.2 进行实验, 固定时间、料液比、碱液浓度, 改变温度, 考察温度对蚕豆蛋白质提取率的影响, 结果如表2 所示。 由表2 可以看出, 随着浸提温度的升高, 蛋白质的提取率增大, 浸提温度在40 ℃时, 蛋白质提取率达到最大( 含量为9.3 %) , 温度继续升高, 蛋白质的提取率降低。 2.2.2 时间对蚕豆蛋白质提取率的影响 称取5 g 粉碎的新鲜蚕豆样品, 按1.4.2 进行实验,固定温度、料液比、碱液浓度, 改变浸提时间, 考察浸提时间对蚕豆蛋白质提取率的影响, 结果如表3 所示。 由表3 可以看出, 随着浸提时间的延长, 蛋白质的提取率增大, 但当浸提时间达到1 h 后, 蛋白质提取率变化不大。 2.2.3 料液比对蚕豆蛋白质提取率的影响 称取5 g 粉碎的新鲜蚕豆样品, 按1.4.2 进行实验, 固定温度、时间、碱液浓度, 改变料液比, 考察料液比对蚕豆蛋白质提取率的影响, 结果如表4 所示。 由表4 可以看出, 随着料液比的增大, 蛋白质的提取率增大, 但当料液比达到1:15 时, 蛋白质提取率达到最大值。随着料液比的继续增大, 蛋白质的提取率略有下降。 2.2.4 碱液浓度对蚕豆蛋白质提取率的影响 称取5 g 粉碎的新鲜蚕豆样品, 按1.4.2 进行实验,固定温度、时间、料液比, 改变浸提碱液浓度, 考察碱液浓度对蚕豆蛋白质提取率的影响, 结果如表5 所示。 蚕豆中蛋白等电点PI=4.5。用碱提取时, 蛋白质胶体远离等电点, 其性质相对比较稳定, 很难产生蛋白质沉淀, 所以滤液蛋白质含量较高。随着碱液浓度的增加, pH 上升, 蛋白质胶体离等电点越远, 此时, 蛋白质的稳定性越好, 浸提液中蛋白质含量也越高, 故提取率升高。但当碱液浓度大于5×10- 5 mol/L 时, 提取率反而呈下降趋势, 这是因为随着碱性加强, 样品液易糊化造成分离困难, 蛋白质发生变性沉淀, 故蛋白提取率反而降低。由表5 可以看出, 随着浸提碱液浓度的升高, 蛋白质的提取率增大, 浸提碱液浓度在5×10-5mol/L 时, 蛋白质提取率达到最大( 含量为9.5 %) , 浸提碱液浓度继续增大, 会导致蛋白质的变性, 从而使蛋白质提取率降低。 2.3 正交试验 在单因素试验的基础上, 设计五因素四水平进行优化组合, 进行正交试验, 试验如表6 所示。 2.3.1 正交试验的极差分析对试验结果进行极差分析, 结果如表7 所示。 表7 极差分析结果表明: 各因素对蚕豆蛋白质提取率的影响大小为D>B>A>C, 最佳条件为A2B4C1D2,即确定温度40 ℃, 提取时间2 h, 料液比1:5, 碱液浓度5×10- 5 mol/L 的工艺条件为最优组合, 此条件下蚕豆蛋白质的提取率最高。按照最佳工艺条件进行验证试验,此时, 蛋白质提取率为11.6 %。 2.3.2 正交试验的方差分析 对2.3.1 的极差数据进行方差分析, 结果如表8 所示。 表8 方差分析结果表明: 碱液浓度是蚕豆蛋白质提取实验过程的非常显著因素, 温度、时间和料液比为不显著因素。 3 结论 1) 通过比色分析确定了蚕豆蛋白质的等电点PI=4.5。 2) 碱溶法提取蚕豆蛋白质的最佳工艺参数是温度40 ℃, 提取时间2 h, 料液比1:5, 碱液浓度5×10- 5 mol/L。   参考文献: [1] 龙静宜.食用豆类作物[M].北京:科学出版社,1989:83- 85 [2] 钟立人.食品科学与工艺原理[M].北京:中国轻工业出版社,1999:177- 180 [3] 蒋建基,杨秀科.食品营养与卫生[M].北京:高等教育出版社,1995:248- 249 [4] 李凤英,崔蕊静,李春华.葡萄籽蛋白质的提取工艺研究[J].中国油脂,2005,30(4):50- 53 [5] 张恒,柯泽伟,佘余辉.从野生荞籽提取蛋白质和淀粉的研究[J].郑州粮食学院学报,2000(3):36- 38 /uploadfile/jszx/uploadfile/200812/20081202020009977.rar