王書(shū)云,劉良忠,熊杜明,2,江莉莉,馬 謙

(1.武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖北武漢 430023;2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,湖北武漢 430070)

棉餅(仁)中蛋白生產(chǎn)工藝的研究

王書(shū)云1,劉良忠1,熊杜明1,2,江莉莉1,馬 謙1

(1.武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖北武漢 430023;2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,湖北武漢 430070)

采用醇洗法、酸洗法和堿提法三種方法對(duì)棉餅 (仁)中蛋白的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究,結(jié)果表明：采用堿提法得到的蛋白純度最高,且蛋白中游離棉酚的含量小于 0.06%,但蛋白回收率不大,且對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理 (提酚)后,得到的最終樣品中蛋白質(zhì)純度明顯高于未處理的原料,進(jìn)一步完善和改進(jìn)了棉餅 (仁)中蛋白的生產(chǎn)工藝。

棉籽蛋白;醇洗法;酸洗法;堿提法;生產(chǎn)

我國(guó)是一個(gè)產(chǎn)棉大國(guó),年生產(chǎn)棉籽約 600萬(wàn) t,是和大豆、菜籽同樣重要的食用油脂資源。棉籽不僅是一種很好的油源,而且也是一種有待開(kāi)發(fā)利用的重要蛋白資源[1]。美國(guó)農(nóng)業(yè)部在 8月份農(nóng)產(chǎn)品月度供需報(bào)告中預(yù)計(jì),2007年中國(guó)棉籽產(chǎn)量為1274萬(wàn) t。棉籽蛋白利用中的重要問(wèn)題是除去有毒的酚類物質(zhì),即棉酚 (Gossypols)。

棉籽蛋白含有貯藏蛋白和非貯藏蛋白[2],這兩部分蛋白在分子量和溶解度、功能特性以及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值上有很大的差別[3]。非貯藏蛋白包含小分子的水溶性蛋白,在 pH 4.5左右溶解度最低,貯藏蛋白包含大分子的堿溶蛋白,在 pH 6—6.5時(shí)溶解度最低,即貯藏蛋白與非貯藏蛋白的等電點(diǎn)不同[4]。

棉籽蛋白中所含人體必需氨基酸組成與聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織 (FAO)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)日糧氨基酸組成參考值比較接近 (見(jiàn)表1)。棉籽蛋白與大豆蛋白相比較,其賴氨酸含量稍低于大豆蛋白,但蛋氨酸含量稍高于大豆蛋白,水平更接近 FAO的規(guī)定[5]。因此棉籽蛋白是一種高質(zhì)量的植物蛋白,不僅是重要的飼料蛋白源,更是人類可食用的優(yōu)質(zhì)植物蛋白。食用棉籽蛋白不會(huì)使人腸胃脹氣,沒(méi)有豆腥味,國(guó)外已有食用棉籽蛋白出售。棉籽蛋白質(zhì)含量 70%以上,作為各種食品的蛋白添加劑,其效價(jià)為 2.3—2.7;作為各種肉制品的填充料,如摻在肉丸子、肉餡餅中;在面粉中添加棉籽蛋白,可使面團(tuán)的水合性能增強(qiáng),延長(zhǎng)食品的貨架壽命;加到油炸食品中可減少其吸油量;可用于含蛋白的飲料以及各種果料糕點(diǎn)等的制備[6]。

表1 棉籽蛋白、大豆蛋白主要氨基酸含量

1 材料與方法

1.1 材料

壓榨后的棉餅,脫脂后的棉仁,山東遠(yuǎn)東海創(chuàng)(荷澤)生物科技有限公司提供;壓榨后的棉餅提取棉酚后烘干、粉碎、待用;脫脂后的棉仁提取棉酚后烘干、粉碎、待用;乙醚、硼酸、氫氧化鈉、硫酸銅、丙酮、硫酸鉀,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司提供;鹽酸、濃硫酸,宜昌神龍化學(xué)試劑有限公司提供;甲基紅、溴甲酚綠,中國(guó)醫(yī)藥 (集團(tuán))上?；瘜W(xué)試劑公司提供;棉酚標(biāo)準(zhǔn)品,sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

凱氏定氮裝置、索氏抽提裝置,自組裝;八孔消化爐,上海纖檢儀器有限公司;WFJ 7200型可見(jiàn)分光光度計(jì),尤尼柯 (上海)儀器有限公司;分析天平,Ohaus Corp.Pine.Book,NJ,USA;數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-2,國(guó)華電器有限公司;數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱 GZX-9140 MBE上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;容量瓶;漏斗;消化管;移液管等。

1.3 方法

1.3.1 測(cè)定方法

蛋白質(zhì)含量的測(cè)定[7]：微量凱氏定氮法。脂肪含量的測(cè)定[7]：索氏抽提法。游離棉酚 (FG)的測(cè)定[8]：分光光度法。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)方法

①醇洗法濃縮蛋白。取原料 30 g,按料液比為1∶7(W/V)加入 60%的乙醇,混合均勻后室溫放置3 h,離心分離出醇溶液,固形漿狀物干燥后粉碎過(guò)篩,測(cè)定樣品中蛋白質(zhì)的含量。②酸洗法濃縮蛋白。取原料 30 g,按料液比為 1∶10(W/V)加水混合均勻,攪拌下調(diào)節(jié) pH到 4.5,室溫放置 3 h,使蛋白質(zhì)沉淀,離心后固形沉淀物干燥后粉碎過(guò)篩,測(cè)定樣品中蛋白質(zhì)的含量。③堿提法分離蛋白[9]。取原料30 g,按料液比為 1∶10(W/V)加水混合均勻,攪拌下用堿液調(diào)節(jié) pH至 11.4,浸取時(shí)間為 2 h后離心分離,上清液在攪拌下調(diào)節(jié) pH為 6.0左右沉淀出貯藏蛋白,離心分離后沉淀烘干,測(cè)定蛋白質(zhì)的含量,上清液再調(diào)節(jié) pH為 4.5左右沉淀出非貯藏蛋白,測(cè)定蛋白質(zhì)含量。④棉酚的提取。取壓榨后的棉餅200 g,按料液比為 1∶4加入 90%的甲醇,調(diào)節(jié) pH在5.5—6.0之間,攪拌均勻后,置于 45℃水浴鍋中浸取 1 h后取出,分離出上清液,將沉淀按上述方法再浸取一次,回收上清液,沉淀烘干、粉碎后備用。

2 結(jié)果與討論

2.1 四種原料中粗蛋白、脂類和游離棉酚的測(cè)定結(jié)果

由表2可以看出,四種原料中壓榨后的棉餅提酚后的樣品中蛋白質(zhì)的含量最高,而脂類的含量最低,說(shuō)明在利用有機(jī)溶劑提取棉酚的過(guò)程中,一少部分脂類也隨著有機(jī)溶劑溶出,從而使提酚后的樣品在四種原料中蛋白質(zhì)的含量最高,而脂類的含量最低。對(duì)樣品中游離棉酚的含量,提酚后的樣品明顯低于提酚前的,結(jié)果表明,采用甲醇法,樣品中游離棉酚的提取率在 40%左右。

表2 原料中粗蛋白、脂類和游離棉酚的含量

2.2 三種實(shí)驗(yàn)方法對(duì)不同原料蛋白質(zhì)得率的影響

由表3可以看出：①采用堿提法得到的蛋白從純度上好于醇洗法和酸洗法;②對(duì)壓榨后的棉餅和壓榨后的棉餅提酚后的樣品,采用醇洗法和酸洗法得到的蛋白含量相差不大,與原料蛋白含量相比,上升了不到 10%,但游離棉酚的含量相差較大;③對(duì)脫脂后的棉仁,采用醇洗法得到的蛋白比采用酸洗法得到的蛋白含量要高,且兩種方法得到的蛋白含量都比原料中高出 10%左右;④對(duì)堿提法,脫脂后的棉仁得到的蛋白量最多,蛋白純度也較高,對(duì)壓榨后的棉餅提酚后的樣品和脫脂后的棉仁提酚后樣品,蛋白的純度最高,達(dá)到 88.29%和 92.51%,游離棉酚的含量也較低,分別為 205.47mg/kg和257.95mg/kg,但蛋白得率較低。

表3 不同方法對(duì)四種樣品效果的比較

3 結(jié)論

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)棉籽蛋白的生產(chǎn)工藝可做以下結(jié)論。

3.1 醇洗法、酸洗法和堿提法三種方法相比,采用堿提法得到的蛋白純度最高。

3.2 對(duì)壓榨后的棉餅,采用以上三種方法,提酚后的樣品中蛋白質(zhì)的含量都比提酚前要高,且堿提法得到的蛋白含量最高,達(dá)到 88.29%。

3.3 采用醇洗法和酸洗法對(duì)脫脂后的棉仁與壓榨后的棉餅處理,脫脂后的棉仁效果優(yōu)于壓榨后的棉餅,壓榨后的棉餅采用這兩種方法,蛋白純度上升不到 10%,而脫脂后的棉仁蛋白純度上升了 10%左右。

3.4 對(duì)原料進(jìn)行提酚后,得到的蛋白中游離棉酚的含量都明顯低于未提酚的樣品,且采用堿提法得到的蛋白產(chǎn)品中游離棉酚的含量都較低,達(dá)到了聯(lián)合國(guó)咨詢委員會(huì)提供的食用棉籽蛋白質(zhì)中游離棉酚含量≤0.06%的標(biāo)準(zhǔn)[10]。

[1] 崔志芹.從雙液相棉粕中制備濃縮蛋白和分離蛋白[D].南京：南京工業(yè)大學(xué),2004.

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Study of the protein production in the cotton cake(kernel)

WANG Shu-yun1,LIU Liang-zhong1,XIONG Du-ming1,2,JIANG Li-li1,MA Qian1
(1.College of Food Science and Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China;2.College of Food Science and Technology,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China)

The protein production in the cotton cake(kernel)is studied with mellow method,acid method and alkali method,The results indicate：the protein product by the alkali method had higher purity,and the free gossypol content less than 0.06%,but had lower callback,and through pretreatment(degossy poling)for material,the ultimate sample pretreatment material had higher protein purity with raw material,and this paper perfect and ameliorate the protein production in the cotton cake(kernel).

cotton seed protein;mellow method;acid method;alkali method;production

TS 222

A

1009-4881(2010)01-0018-03

10.3969/j.issn.1009-4881.2010.01.006

2009-03-11.

王書(shū)云 (1982-),女,碩士研究生,E-mail：lin2022888@163.com.