張澤生，張?zhí)m，徐慧，朱潔

（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

亞麻粕中亞麻膠提取與純化

張澤生，張?zhí)m，徐慧，朱潔

（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

以亞麻粕為原料，采用正交試驗(yàn)對(duì)亞麻膠提取、純化工藝優(yōu)化進(jìn)行研究。結(jié)果表明：亞麻膠提取的最佳工藝條件為浸提溫度70℃，pH 2.0，料液比1∶21（g/mL），醇沉濃度75%；純化時(shí)石灰乳-磷酸脫蛋白的最佳工藝條件為每50 mL浸提液中氫氧化鈣加入量0.3 g，溫度80℃，保溫時(shí)間50 min。

亞麻膠；提??；脫蛋白

Abstract:Conditions of the extraction and purification of flaxseed gum from flaxseed flake were optimized by orthogonal experiment.The result showed as follows：the optimum conditions for the extraction process is extraction temperature of 70 ℃,pH of 2.0,solid-liquid ratio 1∶21(g/mL)and alcohol precipitation concentration of 75%;the optimum conditions for the purification is adding amount of calcium hydroxide with 0.30 g per 50 mL water extract,temperature of 80℃,holding time 50 min,by removing protein with the method of lime milk and phosphate acid.

Key words：flaxseed;extraction;deproteinization

亞麻，又稱胡麻，在我國(guó)新疆、青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、河北、黑龍江都有種植，資源十分豐富[1-2]。亞麻分纖維型、油纖兼用型和油用型3種類型，大量亞麻籽用來(lái)生產(chǎn)亞麻油，并受到消費(fèi)者的青睞，而大量的亞麻粕僅僅用作禽畜飼料以及肥料，造成資源浪費(fèi)。因?yàn)閬喡槠沙缓喾N必需氨基酸外，更具有研究和開(kāi)發(fā)價(jià)值的是亞麻膠和α-亞油酸[3]。

亞麻膠是一種以多糖為主，并含有少量蛋白質(zhì)及礦物元素的天然高分子復(fù)合膠[4]。亞麻膠作為膳食纖維，可替代脂肪，無(wú)毒，且對(duì)某些重金屬中毒有解毒效果。還具有美容、減肥、降低糖尿病和冠狀動(dòng)脈心臟病的發(fā)病率、防止結(jié)腸癌和直腸癌等保健功效[5]。亞麻膠作為一種綠色食品添加劑，在食品工業(yè)中可用作增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑和發(fā)泡劑等[6]，多用于肉制品、乳制品、烘焙制品、果汁飲料等生產(chǎn)加工中。隨著食品工業(yè)對(duì)功能性天然植物膠需求量的加大，特別是亞麻膠可以替代進(jìn)口的阿拉伯膠[7]，所以亞麻膠的研究和開(kāi)發(fā)具有重要的實(shí)用價(jià)值，并將會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益。

本文以亞麻粕為原料，對(duì)亞麻膠的提取與純化工藝進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 原料和試劑

亞麻粕：天津市尖峰天然產(chǎn)物研究開(kāi)發(fā)有限公司提供；檸檬酸、無(wú)水乙醇、氫氧化鈣、磷酸、重蒸酚、濃硫酸、考馬斯亮藍(lán)G250、葡萄糖均為分析純，牛血清白蛋白為生化試劑。

1.2 主要儀器

SHB-III循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；RE2000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；TDL-5-A型離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；LGJ25冷凍干燥機(jī)：美國(guó)熱電集團(tuán)；UVmini-1240紫外/可見(jiàn)分光光度計(jì)：日本島津儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 亞麻膠的提取與純化

稱取亞麻粕5 g于250 mL圓底燒瓶中，選擇一定料液比，調(diào)節(jié) pH，在一定溫度下浸提1 h，離心（4000 r/min，10 min），合并上清液；取 50 mL 上清液，預(yù)熱，邊加熱邊加入一定量的氫氧化鈣，一定溫度下保溫一定時(shí)間后，冷卻，用磷酸調(diào)節(jié)pH至中性，離心（5000 r/min，10 min）去除沉淀，將上清液減壓濃縮至原體積的50%～60%，冷卻后邊攪拌邊加乙醇至70%～80%濃度，4℃下靜置1 h～2 h，離心分離后得沉淀，即為亞麻膠，冷凍干燥，測(cè)定亞麻膠中多糖和蛋白含量。

1.3.2 水提醇沉法提取亞麻膠的正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)，確定浸提溫度、pH、料液比、乙醇濃度為考察的因素，設(shè)計(jì)L16（45）正交試驗(yàn)，以亞麻膠多糖含量作為評(píng)價(jià)的指標(biāo)，確定最佳的提取條件。設(shè)計(jì)各因素及水平見(jiàn)表1。

表1 亞麻膠提取的正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Orthogonal experiment factors-levels of flaxseed gum extraction

1.3.3 石灰乳—磷酸法脫蛋白的正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)，確定氫氧化鈣加入量、溫度、保溫時(shí)間為考察的因素，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，以亞麻膠蛋白和多糖含量作為評(píng)價(jià)的指標(biāo)，確定最佳的脫蛋白工藝條件。設(shè)計(jì)各因素及水平見(jiàn)表2。

表2 脫蛋白正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Orthogonal experiment factors-levels of deproteinization

1.3.4 亞麻膠多糖和蛋白含量的測(cè)定

1.3.4.1 多糖含量的測(cè)定——苯酚硫酸法[8]

1.3.4.2 蛋白含量的測(cè)定——考馬斯亮藍(lán)法[9]。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

2.1.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖1。

2.1.2 牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖2。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 The standard Curve of glucose

圖2 牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 The standard curve of bovine serum albumin

2.2 亞麻膠提取條件的確定

亞麻膠水提醇沉提取正交試驗(yàn)結(jié)果及方差分析結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

表3 提取正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Result of extraction experiment by orthogonal design

表4 正交試驗(yàn)方差分析表Table 4 Analysis of variance by orthogonal design

根據(jù)表3極差分析結(jié)果可知，各因素對(duì)提取效果的影響順序?yàn)椋篈＞B＞C＞D＞E，即浸提溫度＞pH＞料液比＞醇沉濃度＞誤差項(xiàng)；根據(jù)表4正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果可知，浸提溫度（A）具有顯著性影響，pH（B）、料液比（C）、醇沉濃度（D）均無(wú)顯著性影響；考慮到降低成本和節(jié)約能源的工業(yè)化要求，并結(jié)合極差分析結(jié)果，選擇最佳亞麻膠提取條件為A4B1C4D2，即浸提溫度 70 ℃，pH 2.0，料液比 1∶21（g/mL），醇沉濃度 75%，此工藝條件下亞麻膠得率為24.3%。

2.3 亞麻膠脫蛋白工藝條件的確定

亞麻膠脫蛋白正交試驗(yàn)結(jié)果及方差分析結(jié)果見(jiàn)表 5、表 6、表 7。

表5 脫蛋白正交試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Result of deproteinization experiment by orthogonal design

表6 蛋白含量的方差分析表Table 6 Variance analysis results of protein content

表7 多糖含量的方差分析表Table 7 Variance analysis results of polysaccharide content

根據(jù)表5，從蛋白含量看，各因素對(duì)脫蛋白效果的影響順序?yàn)椋篈＞C＞B＞D，即氫氧化鈣加入量＞保溫時(shí)間＞溫度＞誤差項(xiàng)，選擇最佳脫蛋白條件為A2B3C3；從多糖含量看，各因素對(duì)脫蛋白效果的影響順序?yàn)椋築＞A＞C＞D，即溫度＞氫氧化鈣加入量＞保溫時(shí)間＞誤差項(xiàng)，選擇最佳脫蛋白條件為A1B2C3；根據(jù)表6蛋白含量方差分析結(jié)果可知，氫氧化鈣加入量（A）對(duì)蛋白含量有顯著性影響，保溫時(shí)間（C）有影響，但不顯著，溫度（B）無(wú)影響；根據(jù)表7多糖含量方差分析結(jié)果可知，僅溫度（B）對(duì)多糖含量有影響，但不顯著，而氫氧化鈣加入量（A），保溫時(shí)間（C）均無(wú)影響；綜合考慮蛋白和多糖含量，選擇最佳脫蛋白工藝條件為A2B2C3，即按2.2中最佳條件浸提，每50 mL浸提液中氫氧化鈣加入量0.3 g，80℃保溫50 min，此工藝條件下制得的亞麻膠中蛋白含量?jī)H為2.09%，除雜較徹底，多糖損失較小。

3 結(jié)論

本文以亞麻粕為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，確定水提醇沉法提取亞麻膠的最佳工藝條件為：浸提溫度 70℃，pH2.0，料液比 1∶21（g/mL），醇沉濃度 75%，得率可達(dá)24.3%；石灰乳—磷酸法脫蛋白的最佳工藝條件為：每50 mL浸提液中氫氧化鈣加入量0.3 g，80℃保溫50 min，亞麻膠蛋白含量可減少到2.09%。

分別采用水提醇沉法和石灰乳—磷酸法，對(duì)亞麻膠進(jìn)行提取和純化，效果良好。其中水提醇沉法作為傳統(tǒng)的多糖提取方法，同樣適用于亞麻膠的提取，工藝簡(jiǎn)單而且工業(yè)化可行。但是，由于多糖和蛋白是兩種分子量相近的高分子物質(zhì)，經(jīng)醇沉后同時(shí)被析出，亞麻膠中游離蛋白含量高達(dá)20%。因此選用傳統(tǒng)的石灰乳—磷酸法脫除多余蛋白，可以達(dá)到純化的目的，此法成本低、工藝簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

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Study on Extraction and Purification of Flaxseed Gum from Flaxseed Flake

ZHANG Ze-sheng,ZHANG Lan,Xü Hui,ZHU Jie
（Food Engineering and Biotechnology Department，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China）

2009-09-07

張澤生（1956—），男（漢），教授，博士研究生，研究方向：功能食品及配料的研究與開(kāi)發(fā)，天然產(chǎn)物的生物活性及機(jī)理的研究。