分享蒸汽爆破輔助提取油茶籽蛋白的過程

油茶( Camellia oleifera Abel． ) 是我國特有的重要食用油樹種，主要在我國華南地區(qū)分布和種植，油 茶籽年產(chǎn)量超過 2． 5 億 kg。油茶籽粕是油茶籽 提油后主要的副產(chǎn)品，油茶籽粕含有 12% ～ 15% 的 蛋白質(zhì)。油茶籽蛋白具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可用 作原料進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)菌體蛋白飼料和蛋白酶。 當(dāng)前，油茶籽蛋白提取的方法主要有傳統(tǒng)堿溶酸沉 法、超聲輔助提取以及水酶法提取等，單純的堿 溶酸沉法蛋白質(zhì)提取率低，酶法主要用于實(shí)驗(yàn)室生 產(chǎn)，并且酶法和超聲處理都存在成本高等缺點(diǎn)。

1 材料與方法

1． 1 實(shí)驗(yàn)材料

油茶 籽、大 豆 油，市 售; 石 油 醚 ( 沸 程 60 ～ 90 ℃ ) 、硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、硼酸、氫氧化鈉等， 分析純。 QBS － 80 蒸汽爆破機(jī)，河南省鶴壁正道生物能 源有限公司; UV － 1800 紫外 － 可見分光光度計(jì)，島 津儀器有限公司; 海門市其林貝爾恒溫微孔板快速振蕩器QB-9006; AL － 104 型 精密電子天平; 電熱恒溫水浴鍋; S20K pH 計(jì)。

1． 2 實(shí)驗(yàn)方法

1． 2． 1 油茶籽的蒸汽爆破處理

將干燥 油 茶 籽 放 入 蒸 汽 爆 破 機(jī) 中，在 壓 力 0． 8 ～ 2． 3 MPa 下處理 30 ～ 120 s 得到汽爆油茶籽。

1． 2． 2 油茶籽粕的制備

經(jīng)汽爆處理與未汽爆處理的油茶籽粉碎后過 40 目篩，用水代法( 料液比 1∶ 4． 5，pH 9，溫度 75 ℃， 時(shí)間 150 min) 提取油茶籽油后，將所得的油茶籽粕 冷凍干燥，完全收集并保存于 － 20 ℃，待分析。

1． 2． 3 油茶籽蛋白等電點(diǎn)的確定

稱取適量未汽爆處理油茶籽粕樣品，樣品與蒸 餾水質(zhì)量體積比為 1∶ 20，用 1 mol /L 的 NaOH 調(diào)其pH 至 11。在 水 浴 溫 度 40 ℃ 下 浸 提 40 min。以 8 000 r/min 離心 10 min 后取上清液，用 1 mol /L HCl 分別將上清液 pH 調(diào)為 2． 0、2． 5、3． 0、3． 5、4． 0、 4． 5、5． 0，靜 置 60 min 后 離 心 ( 8 000 r/min，10 min) ，棄上清液，沉淀冷凍干燥后稱重。

1． 2． 4 堿溶酸沉法提取油茶籽蛋白

取適量干燥后的油茶籽粕按一定的料液比加入 蒸餾水，用 1 mol /L 的 NaOH 調(diào)節(jié) pH，在水浴搖床 中以不同的溫度提取一定時(shí)間后，8 000 r/min 離心 10 min，用 1 mol /L HCl 調(diào)節(jié)上清液的 pH 至等電 點(diǎn)。室溫 靜 置 沉 淀 2 h 后 離 心 ( 8 000 r/min，10 min) ，去除上清液，用去離子水洗沉淀至中性，透析 袋透析除雜 48 h，冷凍干燥沉淀后得油茶籽蛋白。 油茶籽蛋白提取率按下式計(jì)算。 油茶籽蛋白提取率 = m1 /m2 × 100% 式中: m1 為提取的油茶籽蛋白質(zhì)量，g; m2 為原 料中油茶籽蛋白質(zhì)量，g。

1． 2． 5 油茶籽蛋白吸水性與吸油性分析

吸水性: 取 0． 5 g 油茶籽蛋白樣品于離心管中， 加入 10 mL 蒸餾水，振蕩 5 min 后靜置 30 min，8 000 r/min 離 心 15 min，棄 上 清 液，稱量試管內(nèi)容物 質(zhì)量。 吸油性: 準(zhǔn)確稱取 0． 5 g 油茶籽蛋白樣品于離 心管中，加入 5 mL 大豆油，振蕩 5 min 后靜置 30 min，再以 8 000 r/min 離心 15 min，棄上清液，稱量 試管內(nèi)容物質(zhì)量。

1． 2． 6 油茶籽蛋白起泡性及泡沫穩(wěn)定性分析

蛋白質(zhì)量濃度的影響: 稱取適量油茶籽蛋白樣 品于 100 mL 蒸餾水中，使蛋白質(zhì)量濃度分別為 1、 2、3、4、5 g /100 mL，調(diào)節(jié)油茶籽蛋白溶液 pH 為 7。 pH 的影響: 稱取 1． 0 g 油茶籽蛋白于 100 mL 蒸餾水中，用1 mol /L HCl 或 NaOH 溶液調(diào)至不同的 pH ( 2、4、6、8、10) 。 NaCl 濃度的影響: 稱取 1． 0 g 油茶籽蛋白樣品 溶于 100 mL pH 7 的濃度分別為 0、0． 1、0． 2、0． 3、 0. 4、0． 5 mol /L NaCl 溶液中。 蔗糖濃度的影響: 稱取 0． 5 g 油茶籽蛋白，分別 加入 100 mL 濃度分別為 0、3、5、7、9 mol /L 的蔗糖 溶液，調(diào)節(jié) pH 為 7． 0。 將上述處理樣品于 30 ℃水浴保溫靜置 10 min。 然后以 8 000 r/min 均質(zhì) 2 min，快速測(cè)量均質(zhì)停止 時(shí)泡沫的體積( V1 ) 。繼續(xù)在 30 ℃水浴條件下保溫， 10 min 后繼續(xù)測(cè)量泡沫體積( V2 ) 。按下式計(jì)算起 泡性和泡沫穩(wěn)定性。

2 結(jié)果與分析

當(dāng) pH 在 2． 0 ～ 5． 0 之間時(shí)，油茶 籽蛋白的沉淀量隨著 pH 的增大先增大后減小，當(dāng) pH 為 3． 0 時(shí)，沉淀量達(dá)到最大，為 0． 443 7 g。因 此，確定油茶籽蛋白等電點(diǎn)為 3． 0。隨著料液比的增大，油茶籽蛋白提 取率下降。這可能是因?yàn)檫^多的水使油茶籽粕中非蛋白類物質(zhì)溶出增加，從而影響蛋白質(zhì)的溶出。經(jīng) 汽爆處理的油茶籽蛋白提取率顯著高于未汽爆處理 的，這可能是因?yàn)檎羝茖儆诟邷馗唢柡驼羝^ 程，破壞了油茶籽的結(jié)構(gòu)，并且瞬時(shí)高溫有助于促進(jìn) 蛋白質(zhì)聚集，加劇蛋白質(zhì)的溶出，提高了蛋白質(zhì)提 取率。油茶籽蛋白提取率隨著 pH 的增 大先上升后下降，當(dāng) pH 為 10 時(shí)，油茶籽蛋白提取 率最大，汽爆處理與未汽爆處理的油茶籽蛋白提取 率分別為( 63． 33 ± 0． 67) % 和( 56． 17 ± 1． 79) % ，隨 著 pH 的繼續(xù)增大，油茶籽蛋白提取率下降。pH 過 大會(huì)使蛋白質(zhì)變性，顏色加深甚至變黑、產(chǎn)生不良?xì)馕?，并且，?dāng) pH 過高時(shí)，酸沉過程則需要消耗大 量的酸，從而產(chǎn)生大量的鹽，不利于蛋白質(zhì)的沉淀分 離且增加了提取成本。因此，油茶籽蛋白的最佳提 取 pH 為 10。隨著提取溫度的升高，油茶籽蛋白 提取率增加，但超過 40 ℃ 后油茶籽蛋白提取率下 降。隨著溫度升高提取體系的黏度降低，分子間相 互作用減弱從而蛋白質(zhì)溶出增加; 當(dāng)溫度繼續(xù)升高 可能會(huì)引起部分蛋白質(zhì)變性，蛋白質(zhì)提取率下降，因 此選擇 40 ℃為最佳提取溫度，此時(shí)未汽爆處理油茶 籽蛋白提取率為( 58． 74 ± 1． 45) % ，汽爆處理油茶 籽蛋白提取率為( 71． 01 ± 1． 13) % 。

3 結(jié) 論

蒸汽爆破結(jié)合堿溶酸沉法可以提高油茶籽蛋白 提取率，經(jīng)蒸汽爆破處理( 壓力 0． 8 ～ 2． 3 MPa，時(shí)間 30 ～ 120 s) 后最佳堿溶酸沉提取條件為料液比 1∶ 10、提取溫度 40 ℃、pH 10、提取時(shí)間 50 min。在 最佳條件下，油茶籽蛋白提取率為 71. 01% ，比未蒸 汽爆破處理的提高了 12. 27 個(gè)百分點(diǎn)，且蛋白質(zhì)產(chǎn) 品的功能性質(zhì)得到提高。pH、蛋白質(zhì)量濃度、NaCl 濃度均對(duì)油茶籽蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性、乳化 性和乳化穩(wěn)定性有不同程度的影響; 蔗糖濃度對(duì)油 茶籽蛋白起泡性作用較明顯，但對(duì)泡沫穩(wěn)定性無改 善作用，其對(duì)蛋白質(zhì)的乳化性與乳化穩(wěn)定性起改善 作用。蒸汽爆破具有低耗、無污染、工作效率高、提 取效率高以及提高物料功能性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。因此，通 過本研究可以對(duì)油茶籽蛋白在食品中的進(jìn)一步應(yīng)用 具有一定的指導(dǎo)意義。



 

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