陳鳳蓮

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院黑龍江省普通高等學(xué)校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150076)

麩皮是小麥提取面粉后的副產(chǎn)品，其中蛋白質(zhì)含量較高約為12% ～18%[1].近些年已有關(guān)于小麥麩皮抗凍蛋白方面的研究.抗凍蛋白(Antifreeze Proteins，AFPs)在食品工業(yè)中主要應(yīng)用于冷凍類食品，它可以有效地防止冷凍貯藏食品中冰晶的形成，提高冷凍食品的質(zhì)量和低溫貯存性能[2－3].針對(duì)以上情況對(duì)黑龍江地產(chǎn)的春麥的麩皮進(jìn)行了相關(guān)的研究，為拓展小麥麩皮的應(yīng)用奠定基礎(chǔ).

1 實(shí)驗(yàn)材料、儀器與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

小麥麩皮，黑龍江地產(chǎn);凱氏定氮儀(KDY－9820)，北京凱宏偉業(yè)科技有限公司.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 小麥麩皮成分測(cè)定

小麥麩皮水分含量測(cè)定:直接干燥法，GB/T 5009.3 －2003.

小麥麩皮蛋白質(zhì)含量測(cè)定:凱氏定氮法，GB/T 5009.5 －2003.

小麥麩皮脂肪含量的測(cè)定:索氏提取法，GB/T 5009.6 －2003.

小麥麩皮淀粉含量的測(cè)定:酶水解法.

1.2.2 小麥麩皮抗凍蛋白提取工藝流程

小麥麩皮抗凍蛋白提取工藝流程圖如圖1所示.

圖1 小麥麩皮抗凍蛋白提取工藝流程圖

1.2.3 小麥麩皮抗凍蛋白的提取

首先對(duì)小麥麩皮用乙醚和石油醚的混合液進(jìn)行脫脂.接著將原料與10 mmol/L磷酸鹽緩沖液(Phosphate buffer solution，PBS，pH=8.0)混合攪拌加熱后離心，取上層清液用80%飽和度的硫酸銨沉淀靜置，然后離心，棄去上層液，下層沉淀物放入真空干燥機(jī)內(nèi)干燥去除水分，收集干燥物，即為小麥麩皮抗凍蛋白粗品.用電子天平稱量其質(zhì)量，并計(jì)算抗凍蛋白的提取率[3－6].

計(jì)算公式為:

1.2.4 小麥麩皮抗凍蛋白特性的研究

1)小麥麩皮抗凍蛋白乳化性(EA)和乳化穩(wěn)定性(ES)的測(cè)定

將1.5 g小麥麩皮抗凍蛋白和20 mL蒸餾水混合，使之成為分散液，加入20 mL大豆色拉油，快速攪拌5 min，用量筒量取10 mL，離心5 min，讀取乳化層高度，即為乳化性值.同時(shí)另取10 mL分散液于量筒中，在85℃水浴中恒溫加熱30 min，再以3 000 r/min離心5 min，冷卻放置30 min后測(cè)定乳化層的高度，即為乳化穩(wěn)定性值.計(jì)算公式為:

2)小麥麩皮抗凍蛋白吸油性的測(cè)定

稱取小麥麩皮抗凍蛋白0.2 g，將5 mL大豆色拉油加入帶刻度的錐形離心管中，混合1 min，使樣品分散于油中，放置30 min，2 000 r/min離心25 min，讀取游離油的體積.

3)小麥麩皮抗凍蛋白持水性的測(cè)定

稱取小麥麩皮抗凍蛋白0.3 g，置于預(yù)先稱重過(guò)的離心管中，逐步加水，每加一次水，就用玻璃棒將樣品攪勻.加水至樣品呈漿狀，無(wú)水析出為止，于2 000 r/min離心10 min，倒去上清液，稱重.持水性的計(jì)算公式為:

其中:M1為離心管與樣品總質(zhì)量(g);M2為離心管與沉淀物總質(zhì)量(g);M0為樣品質(zhì)量(g).

4)小麥麩皮抗凍蛋白起泡性(FC)和泡沫穩(wěn)定性(FS)

配制50 mL 1.0%蛋白質(zhì)溶液，攪拌20 min，混合均勻，置于高組織搗碎機(jī)上攪打1 min.記錄攪打前的液體體積V0(mL)，攪打停止時(shí)的泡沫體積V1(mL)和攪打停止30 min后的泡沫體積Vt，起泡性和泡沫穩(wěn)定性計(jì)算公式如下:

2 結(jié)果與討論

2.1 小麥麩皮成分分析結(jié)果

小麥麩皮中各成分測(cè)定結(jié)果如表1所示.

表1 小麥麩皮成分測(cè)定結(jié)果

從表1中可以看出，小麥麩皮中蛋白質(zhì)含量較高，適宜作為進(jìn)行蛋白的提取原料.

2.2 小麥麩皮抗凍蛋白提取工藝的單因素分析

2.2.1 小麥麩皮與磷酸鹽緩沖溶液固液比對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

固液比增大導(dǎo)致磷酸鹽緩沖溶液量增大，促進(jìn)抗凍蛋白進(jìn)入液體體系，提高上層液中蛋白含量.但磷酸鹽緩沖溶液量過(guò)度增加，導(dǎo)致單位液體中小麥麩皮蛋白含量相對(duì)減少，從而降低了抗凍蛋白含量.當(dāng)固液比達(dá)到1∶9時(shí)，蛋白質(zhì)提取量最大.見(jiàn)圖2.

圖2 小麥麩皮與磷酸鹽緩沖溶液固液比對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

2.2.2 反應(yīng)溫度對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

提取溫度增高，促進(jìn)小麥麩皮與磷酸鹽緩沖溶液的混合，增加了抗凍蛋白的提取率;反應(yīng)溫度在30～50℃區(qū)間內(nèi)，提取率降低，成反比，可能原因是蛋白質(zhì)在此溫度區(qū)間部分變性，提取量少.見(jiàn)圖3.

圖3 提取溫度對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

2.2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

小麥麩皮原料的提取時(shí)間在1～2 h區(qū)間時(shí)，蛋白含量與提取時(shí)間呈正比，提取率上升明顯.抗凍蛋白在原料中與其他成分之間有較強(qiáng)的分子鍵結(jié)合力，故要使其徹底的水解，則需要較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間.但提取時(shí)間在2～5 h區(qū)間內(nèi)時(shí)，提取率變化不明顯.見(jiàn)圖4.

圖4 提取時(shí)間對(duì)抗凍蛋白的提取率的影響

2.2.4 離心轉(zhuǎn)速對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

從離心后離心管內(nèi)上層液與下層沉淀物的分離情況可以看出離心轉(zhuǎn)速為3 200 r/min時(shí)離心效果不好，上層液渾濁，離心轉(zhuǎn)速在3 400～4 000 r/min區(qū)間內(nèi)時(shí)，離心效果相差不多，上層液較為澄清.離心力最佳工藝條件3 400 r/min，蛋白質(zhì)提取率最高.見(jiàn)圖5.

圖5 離心轉(zhuǎn)速對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

2.2.5 離心時(shí)間對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

隨離心時(shí)間增加，提取率變化不明顯，提取率均在14%左右先增加而后變化不明顯.見(jiàn)圖6.

圖6 離心時(shí)間對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

2.2.6 硫酸銨沉淀后離心轉(zhuǎn)速對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

離心轉(zhuǎn)速為3 400～3 800 r/min蛋白含量上升區(qū)間內(nèi)，離心效果不斷提高，抗凍蛋白粗品質(zhì)量增多;在4 000～4 200 r/min區(qū)間內(nèi)，離心效果基本不變.當(dāng)離心轉(zhuǎn)速達(dá)到4 000 r/min時(shí)，抗凍蛋白提取率最大.見(jiàn)圖7.

圖7 硫酸銨沉淀后離心力對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

2.2.7 硫酸銨沉淀后離心時(shí)間對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

離心時(shí)間增長(zhǎng)，促進(jìn)蛋白沉淀，提高抗凍蛋白粗品的質(zhì)量.當(dāng)離心時(shí)間達(dá)到20 min時(shí)，蛋白質(zhì)提取量最大.見(jiàn)圖8.

2.3 小麥麩皮抗凍蛋白提取工藝的多因素分析

由極差分析可知，小麥麩皮抗凍蛋白提取率的因素主次關(guān)系為:提取溫度＞固液比＞提取時(shí)間＞離心力.提取小麥麩皮抗凍蛋白最佳水平的組合是A2B2C2D2，即:小麥麩皮與磷酸鹽緩沖溶液的固液比為1∶9，固液分離的離心轉(zhuǎn)速為3 400 r/min，提取時(shí)間為2 h，提取溫度為30℃.見(jiàn)表2.

圖8 硫酸銨沉淀后離心時(shí)間對(duì)抗凍蛋白提取率的影響

通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)，最佳的提取工藝條件為A2B2C2D2時(shí)，蛋白質(zhì)含量為0.028 g/mL.

2.4 小麥麩皮抗凍蛋白特性的分析測(cè)定結(jié)果如表3所示.

表2 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3 小麥麩皮抗凍蛋白的特性的測(cè)定結(jié)果

小麥麩皮抗凍蛋白的起泡穩(wěn)定性比較差，而其他性能較好.

3 結(jié)論

提取抗凍蛋白的最佳工藝條件為:小麥麩皮與磷酸鹽緩沖溶液的固液比為1∶9;提取溫度為30℃;提取時(shí)間為2 h;固液分離的離心轉(zhuǎn)速為3 400 r/min.小麥麩皮抗凍蛋白的提取率為16.59%.

最佳工藝條件下提取得到的抗凍蛋白的乳化性為79.87%;乳化穩(wěn)定性為61.83%;吸油能力為自身質(zhì)量的1.575倍;持水能力為自身質(zhì)量的2.5倍左右;起泡性為 55.77%;起泡穩(wěn)定性為 10.58%.

[1]陳鳳蓮，方桂珍，胡 波.黑龍江地區(qū)小麥麩皮化學(xué)組成分析[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2005，21(4):21－25.

[2]閆清華，楊 理，邵 強(qiáng).抗凍蛋白及其在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，11:89－92.

[3]ZHANG C，ZHANG H，WANG L，et al.Purification of antifreeze protein from wheat bran(Triticum aestivum L.)based on its hydrophilicity and ice － binding capacity[J].Journal of Agri2 cultural and Food Chemistry，2007，55:7654－7658.

[4]張 超，趙曉燕，馬 越，等.冬小麥麩皮抗凍蛋白的篩選及其分離純化[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2009，24(5):76－85.

[5]張 超，趙曉燕，馬 越，等.特異性親和吸附法純化東小麥麩皮抗凍蛋白[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2009，24(8):69－86.

[6]陳鳳蓮，賈冰心.小麥麩皮膳食纖維餅干的多因素研究[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012，28(2):147－149.