沙棘籽粕中蛋白質(zhì)提取工藝分析范文
本站小編為你精心準(zhǔn)備了沙棘籽粕中蛋白質(zhì)提取工藝分析參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。
《化工與醫(yī)藥工程》2017年第1期
摘要：以蛋白質(zhì)含量為24.97%的沙棘籽粕為原料，對(duì)沙棘籽粕進(jìn)行粉碎，得到過80目標(biāo)準(zhǔn)藥篩的沙棘粉末。將沙棘粉末進(jìn)行醇提，其最佳工藝如下：乙醇濃度75%、料液比1∶6、提取溫度50℃、提取3次每次60min。然后用堿提酸沉法及雙氧水脫色法對(duì)醇提沙棘蛋白進(jìn)行精制，其工藝參數(shù)為：pH=10、料液比1∶12、堿提溫度50℃、堿提3次每次50min、30%雙氧水與堿提液比例1∶20、脫色溫度45℃、脫色時(shí)間60min，酸沉pH=5。經(jīng)過粉碎過篩、醇、堿及脫色三步法提取后，得到了沙棘蛋白產(chǎn)品，其蛋白質(zhì)純度為84.18%，產(chǎn)品得率為11.39%。
沙棘又名醋柳、黑刺、酸棘等。為胡頹子科植物沙棘（HippophaerhamnoidsL.）的干燥成熟果實(shí)。主要分布在內(nèi)蒙古、西北地區(qū)、西藏等地。是我國(guó)傳統(tǒng)的藥食同源植物，為國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局列出的即是食品又是藥品的物品名單之一。沙棘含有多種生物活性物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分如黃酮類化合物、甾體、維生素類、糖、脂肪酸類、有機(jī)酸類、多酚類化合物以及蛋白質(zhì)和氨基酸等。由于其獨(dú)特的生物活性及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值優(yōu)勢(shì)，加之沙棘耐寒、耐旱、耐土壤貧瘠，適合于在我國(guó)西北、華北、東北、西南等區(qū)域種植的特性，為我國(guó)內(nèi)蒙古、陜西、青海等省市帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，沙棘森林資源面積大，但其產(chǎn)業(yè)開發(fā)研究相對(duì)滯后，目前主要體現(xiàn)在對(duì)沙棘油的利用上。沙棘籽粕是二氧化碳超臨界萃取后廢棄料，也叫沙棘果渣，長(zhǎng)期以來直接丟棄，造成大量的環(huán)境污染，或用作動(dòng)物飼料，沙棘產(chǎn)業(yè)化、綜合化利用程度一直較低。研究發(fā)現(xiàn)沙棘仔粕中蛋白質(zhì)含量達(dá)20%~25%，該蛋白含有18種氨基酸，包括人體必需的8種氨基酸，而且沙棘蛋白還表現(xiàn)出一定的抗炎活性，但是，這些提取方法只涉及到水溶液中蛋白質(zhì)的提取率，很少涉及沙棘蛋白的得率。崔淼等采用乙醇法提取研究了沙棘仔粕蛋白質(zhì)的提取工藝，得到的沙棘蛋產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量低，僅為55.18％。本研究聯(lián)合粉碎過篩，乙醇洗滌和堿提酸沉技術(shù)，探討沙棘籽蛋白的最優(yōu)提取工藝，旨在為沙棘籽粕的綜合利用提供試驗(yàn)依據(jù)。
1材料與方法
1.1材料與試劑
超臨界二氧化碳萃取后的沙棘籽粕由青海康普德有限公司提供
1.2儀器與設(shè)備
ZN-10小型高速粉碎機(jī)，北京興時(shí)利和科技發(fā)展有限公司；BiofugeStratos全能臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，美國(guó)ThermoFisherScientific公司；BCD-256KT冰箱，青島海爾股份有限公司；MODULYOD-230冷凍干燥機(jī)，美國(guó)Thermo公司；HYP-308消化爐，上海纖檢儀器有限公司；KDN-812定氮儀，上海纖檢儀器有限公司。
1.3蛋白質(zhì)純度測(cè)定方法
采用凱氏定氮法。具體方法如下。取樣消化：取待測(cè)樣品粉末約0.2g，精密稱定于250mL凱氏定氮管中，加硫酸銅0.5g，硫酸鉀10g，濃硫酸20mL，于消化爐220℃消化1h20min，升溫450℃，消化至溶液澄清后，繼續(xù)消化30min，放冷；蒸餾：取上述處理液，加入到凱氏定氮儀進(jìn)行蒸餾（600g/L的氫氧化鈉為反應(yīng)液，50mL），用20mL的20g/L硼酸接收液體，硼酸中加入1份甲基紅乙醇溶液（1g/L）與5份溴甲酚綠乙醇溶液（1g/L）的混合指示液2滴，自動(dòng)吸入蒸餾水250mL，加熱蒸餾4min30s；測(cè)定：用0.05mol/L硫酸滴定液滴定至溶液由藍(lán)綠色變?yōu)榛易仙瑢⒌味ńY(jié)果用空白試驗(yàn)校正，每1mL硫酸滴定液（0.05mol/L）相當(dāng)于1.401mg的拯、氮（N）。每個(gè)試樣進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。試樣中蛋白質(zhì)的純度按公式（1-1）進(jìn)行計(jì)算。
1.4過篩目數(shù)對(duì)沙棘籽粕原料中蛋白提取率的影響
取沙棘籽粕原料225g，精密稱定，粉碎處理（功率1.5KW）35s，將沙棘粉末平均分成4份，分別過40、60、80、100目篩，稱定過篩后沙棘籽粕粉末重量，按“1.3項(xiàng)”下方法測(cè)定樣品中蛋白質(zhì)含量。蛋白質(zhì)提取率計(jì)算見公式（1-2）。
1.5沙棘籽粕提取及純化工藝沙棘籽粕
粉碎過篩按料液比加一定濃度乙醇溶液設(shè)定溫度、乙醇濃度、時(shí)間下提取離心分離殘?jiān)鋬龈稍锎继嵘臣鞍装戳弦罕?∶12加堿液調(diào)節(jié)pH至10、50℃水浴中攪拌提取40min加1.5%雙氧水50℃下攪拌60min調(diào)節(jié)pH至等電點(diǎn)離心（4000r/min，20min）沉淀水洗2次調(diào)節(jié)pH至中性沙棘蛋白。
1.6沙棘蛋白等電點(diǎn)的測(cè)定方法稱取一定量醇提沙棘蛋白粉末，1m按為沙棘籽粕質(zhì)量；1p為沙棘籽粕中蛋白質(zhì)的百分含量。按料液比1∶12g/mL加堿液，調(diào)節(jié)pH=10，在50℃水浴中攪拌提取40min。將提取均分為7份，將提取液pH值調(diào)至3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0以及6.5，靜置2h，離心（4000r/min，20min），按“1.3項(xiàng)”下方法測(cè)定上清液中蛋白質(zhì)含量，將上清液中蛋白質(zhì)殘留率最低的pH值為沙棘醇提蛋白的等電點(diǎn)。蛋白質(zhì)殘留率按公式（1-5）計(jì)算。
2結(jié)果與分析
2.1過篩目數(shù)對(duì)沙棘籽粕蛋白含量的影響
由于本文是采用醇洗的方法，而籽粕中含有大量的沙棘殼，沙棘殼的主要成分是不溶于醇的纖維素，蛋白質(zhì)含量極少，可以先除去籽粕中的沙棘殼。粉碎有助于破壞沙棘籽粕的細(xì)胞壁，因此采用粉碎、過篩的前處理方法。沙棘籽粕蛋白質(zhì)主要集中在沙棘籽里的白色顆粒中，而沙棘籽在提取沙棘籽油后，沙棘殼里還殘留有部分蛋白含量較高的白色顆粒，直接過篩并不能將其分離。因此，先過篩再粉碎會(huì)浪費(fèi)大量的資源，降低了原料的生物利用度。粉碎35s后，分別過40、60、80、100目標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩。沙棘籽粕原料中蛋白質(zhì)的含量為25%，通過簡(jiǎn)單的粉碎過篩處理，可以使過篩后的沙棘粉末蛋白質(zhì)含量達(dá)到41%與崔淼等人得到的粉碎過80目篩后沙棘仔粕粉末中蛋白質(zhì)含量相近。過80目標(biāo)準(zhǔn)藥篩后的沙棘粉末蛋白質(zhì)含量于大豆中蛋白質(zhì)的含量相當(dāng)。粉碎直接將沙棘殼以及沙棘籽粉成細(xì)粉，由于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的因素，白色顆粒的粉碎程度比沙棘殼大，造成殼與細(xì)粉粒度的不同，這時(shí)再過篩可直接除去蛋白含量極低的沙棘殼。從表1和圖1可以看出，隨著過篩目數(shù)的增加，過篩后籽粕沙棘籽粕粉末產(chǎn)品中蛋白質(zhì)純度增大，蛋白質(zhì)含量從40目的35.7%增加到100目時(shí)的41.5%，增加了16.2%。通過100目篩的沙棘粉末只比通過80目篩的沙棘粉末的蛋白質(zhì)含量增加了2.%，蛋白質(zhì)的提取率確降低了17.1%，過篩后沙棘粉末的得率也大大降低，降低幅度高達(dá)11.8%。這是因?yàn)楹Y網(wǎng)目數(shù)越高，孔徑越小，粒徑大于孔徑的粉末就越多，使篩上殘留更多沙棘籽粕蛋白，降低了過篩蛋白提取率。因此，綜合經(jīng)濟(jì)等因素考慮，粉碎后過80目篩較為適宜。
2.2乙醇濃度對(duì)提取結(jié)果的影響
提取溫度為50℃、料液比1∶6、提取時(shí)間1h的條件下，改變乙醇濃度，在濃度為60%、65%、70%、75%、80%條件下分別進(jìn)行提取，測(cè)定蛋白含量結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，醇提蛋白質(zhì)含量及提取率隨乙醇濃度的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，乙醇濃度為75%時(shí)，得到的醇提蛋白中蛋白質(zhì)含量最大，可達(dá)53.5%，提取率也最高，可達(dá)88.5%。乙醇濃度從60%到75%時(shí)，糖類、黃酮類化合物、色素等物質(zhì)不斷溶解，蛋白含量不斷增加。但乙醇濃度高于75%時(shí)，籽粕中的醇溶蛋白也不斷溶解，造成蛋白含量降低。然而乙醇濃度過高，會(huì)使蛋白質(zhì)變性。綜合考慮，從單因素乙醇濃度來看，70%~80%乙醇濃度較為適宜。
2.3料液比對(duì)提取結(jié)果的影響
乙醇濃度為75%、提取溫度50℃、提取時(shí)間1h的條件下，改變料液比，在料液比為1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8條件下分別進(jìn)行提取，測(cè)定醇提沙棘蛋白純度及蛋白質(zhì)提取率見圖3。由圖3可以看出，醇提沙棘蛋白質(zhì)產(chǎn)品蛋白質(zhì)純度及提取率都隨料液比的增大呈先增大后減小的趨勢(shì)，料液比在1∶6時(shí)產(chǎn)品蛋白質(zhì)純度最高，達(dá)50.7%，，而在1∶5時(shí)提取率最高，達(dá)84.4%。料液比從1∶4到1∶6，醇溶物溶解增加，產(chǎn)品蛋白質(zhì)純度增大；然而從1∶6以后，蛋白質(zhì)純度降低，提取率也隨之降低，這是由于乙醇的增加使醇溶蛋白溶解更快，進(jìn)而導(dǎo)致蛋白質(zhì)總體含量的降低。過大的料液比在生產(chǎn)中會(huì)增加原料運(yùn)輸壓力[22]，綜合考慮，從單因素料液比來看，選取1∶5~1∶7料液比較為適宜。
2.4提取溫度對(duì)提取結(jié)果的影響
乙醇濃度為75%、料液比1∶6、提取時(shí)間1h的條件下，改變提取溫度，在溫度為30、40、50、60、70℃條件下分別進(jìn)行提取。隨著溫度的提高，所提沙棘蛋白產(chǎn)品蛋白純度及提取率先增大后減少，溫度在50℃時(shí)都出現(xiàn)峰值。溫度的升高有助于糖類、黃酮類等醇溶性物質(zhì)的溶解，進(jìn)而使蛋白含量增大。但提取溫度超過50℃時(shí)，隨著溫度的升高蛋白質(zhì)開始變性[23]，從而使提出的蛋白含量降低。因此，從單因素提取溫度來看，選取40~50℃比較適宜。
2.5時(shí)間對(duì)提取結(jié)果的影響
乙醇濃度為75%、料液比1∶6、提取溫度為50℃的條件下，改變提取時(shí)間，在提取時(shí)間為30、45、60、75、90min條件下分別進(jìn)行提取。
2.6醇提蛋白等電點(diǎn)
蛋白質(zhì)是一種帶凈電荷的物質(zhì)，在等電點(diǎn)時(shí)分子間的靜電荷為零，蛋白質(zhì)間靜電排斥作用最低，從而促使蛋白質(zhì)聚集、沉淀，導(dǎo)致蛋白質(zhì)在溶液的含量最低。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)常作為沉淀蛋白質(zhì)的重要參考。
2.7醇提蛋白的精制
采用75%乙醇濃度、料液比1∶6、提取溫度50℃、提取時(shí)間60min，得到蛋白質(zhì)純度為53.8%的醇提沙棘蛋白。醇提沙棘蛋白在pH=10的水溶液中溶解，在溶解后的蛋白質(zhì)水溶液中加入雙氧水脫色，有助于溶液中的分子碰撞，脫色效果明顯。調(diào)節(jié)脫色堿液pH值至5，溶于堿的成分中絕大部分都是蛋白質(zhì)，所以此方法提出的蛋白質(zhì)純度較高。脫色后的脫色蛋白顏色比脫色前好，質(zhì)地松軟結(jié)構(gòu)疏松。精制后得到的沙棘蛋白其蛋白質(zhì)純度為84.18%。
3結(jié)論
采用粉碎過80目篩處理二氧化碳超臨界提取沙棘油后廢棄的沙棘籽粕，將含量為24.97%的沙棘籽粕經(jīng)過簡(jiǎn)單的粉碎過篩處理，得到的沙棘粉末，其蛋白質(zhì)的含量提高到40.76%。沙棘粉末經(jīng)過醇洗后蛋白質(zhì)含量提高到53.84%，雖然醇法提取制得的沙棘蛋白產(chǎn)品蛋白質(zhì)純度僅提高了13%，沒有達(dá)到濃縮蛋白的要求，但能將沙棘粉末中的一些色素清除，所以對(duì)醇提沙棘蛋白采用堿提酸沉及雙氧水脫色后的精制產(chǎn)品的蛋白質(zhì)純度提高到84.18%，產(chǎn)品的最終得率為11.39%。
參考文獻(xiàn)
[1]劉勇，廉永善，王穎莉，等.沙棘的研究開發(fā)評(píng)述及其重要意義[J].中國(guó)中藥雜志，2014，39(9)：1547-1552.
[2]國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典2015版（一部）[M].北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2015：184-185.
[3]包圖雅，烏仁圖雅，寶音倉(cāng).沙棘的化學(xué)成分研究概況[J].中國(guó)民族醫(yī)藥雜志，2014(8)：72-73.
[4]郭震.沙棘果實(shí)化學(xué)成分的分離與鑒定[J].轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)電子雜志，2015，2(4)：123-124.
[5]錢學(xué)射，金敬紅.沙棘的藥用研究與開發(fā)[J].中國(guó)野生植物資源，2015，34(6)：68-72.
[7]陳明濤.黃土高原主要造林樹種苗木根系對(duì)干旱的響應(yīng)[D].西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.
[8]黨曉宏，高永，汪季，等.沙棘林能源價(jià)值及平茬復(fù)壯技術(shù)研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2013，27(2)：176-180.
[9]于暢，王競(jìng)紅，薛菲，等.沙棘對(duì)堿性鹽脅迫的形態(tài)和生理響應(yīng)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，34(9)：70-75.
[11]張逸，黃鳳洪，馬方勵(lì)，等.沙棘油提取工藝研究進(jìn)展[J].中國(guó)油脂，2016，41(3)：16-20.
[13]張強(qiáng)，徐升運(yùn)，任平，等.沙棘果渣發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(28)：13997-13998.
[14]田景民，陳貴林.響應(yīng)面法優(yōu)化沙棘籽渣水溶性蛋白質(zhì)提取工藝研究及其氨基酸組成分析[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2016，7(3)：1321-1329.
[15]尹玲紅，尹紅黃誠(chéng).堿浸提法提取脫脂火棘籽粕蛋白質(zhì)工藝研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016，(8)：275-276+279.
[17]崔淼，唐年初，郭貫新，等.醇法提取沙棘籽蛋白的工藝研究[J].糧油加工，2010(10)：135-137.
[18]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB5009.5—2010中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)書號(hào)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.
[19]崔淼，凌孟碩，孫明奎，等.堿酶兩步法提取沙棘籽蛋白的工藝研究[J].中國(guó)油脂，2012，23(9)：31-35.
[20]齊照明，侯萌，韓雪，等.東北地區(qū)大豆主栽品種油份蛋白含量的關(guān)聯(lián)分析[J].中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)，2014，36(2)：168-174.
[21]崔彥民，王立新，張琳，等.沙棘籽蛋白與大豆蛋白的氨基酸成分分析比較[J].內(nèi)蒙古石油化工，2006，32(4)：7-8.
[22]張美，李慶，李一林，等.米渣營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定及其蛋白質(zhì)提取工藝優(yōu)化[J].食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2015，33(6)：65-71.
[23]馮笑笑，蘇穎杰，吳夢(mèng)月，等.翅果油樹種仁蛋白質(zhì)的提取工藝優(yōu)化及其功能性質(zhì)分析[J].食品科學(xué)，2016，37(16)：29-35.
[24]李向紅，劉永樂，俞健，等.蓮子磨皮粉中蛋白質(zhì)的提取、組成及性質(zhì)[J].食品科學(xué)，2015，36(8)：129-133.
作者：龍曉燕1；龍譚1；劉玉林1；陳益家2 單位：1.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，2.綿陽(yáng)市中醫(yī)醫(yī)院
