郭瑩瑩，劉玉蘭，程永仙，李高英，沈延民

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州 450001； 2.河北潤(rùn)升農(nóng)業(yè)科技有限公司，河北 邯鄲 057451)

油料蛋白

文冠果種仁冷榨餅制取醇洗濃縮蛋白的研究

郭瑩瑩1，劉玉蘭1，程永仙1，李高英2，沈延民2

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州 450001； 2.河北潤(rùn)升農(nóng)業(yè)科技有限公司，河北 邯鄲 057451)

以文冠果種仁冷榨餅為原料，利用醇洗工藝制取醇洗濃縮蛋白。通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到的最佳工藝條件為：乙醇體積分?jǐn)?shù)55%，醇洗時(shí)間60 min，醇洗溫度50℃，液料比10∶1，醇洗次數(shù)2次。各因素對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響大小順序依次是乙醇體積分?jǐn)?shù)>醇洗溫度>液料比>醇洗時(shí)間。在最佳工藝條件下所得文冠果種仁醇洗濃縮蛋白的蛋白質(zhì)含量為67.80%，氮溶解指數(shù)(NSI)為35.10%。文冠果種仁醇洗濃縮蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的食用濃縮蛋白。

文冠果種仁；冷榨餅；醇洗工藝；醇洗濃縮蛋白

文冠果是我國(guó)珍貴的木本油料，有“北方油茶”之稱(chēng)。文冠果種子富含油脂和蛋白質(zhì)，脫殼后的種仁粗脂肪含量55%～66%，粗蛋白質(zhì)含量約25%[1-3]。文冠果種仁經(jīng)低溫壓榨可以得到優(yōu)質(zhì)的食用油，還可以得到蛋白質(zhì)變性程度很小的冷榨餅。文冠果冷榨餅中蛋白質(zhì)含量可達(dá)40%以上[4]。文冠果蛋白富含19種氨基酸，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[5-8]。本課題以文冠果為原料，先對(duì)其剝殼、取仁，再對(duì)其種仁進(jìn)行低溫壓榨，以冷榨餅為原料，采用醇洗工藝制取醇洗濃縮蛋白。以醇洗濃縮蛋白的蛋白質(zhì)含量為考察指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定醇洗濃縮蛋白的最佳工藝條件，旨在為文冠果蛋白的開(kāi)發(fā)利用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

文冠果，取自山東濰坊。無(wú)水乙醇、乙醚、正己烷、硫酸、硫酸鉀、硫酸銅、硼酸、鹽酸、氫氧化鈉等，均為分析純。

1.1.2 儀器與設(shè)備

6YZ-180型全自動(dòng)液壓榨油機(jī)，鄭州八方機(jī)械設(shè)備公司；8400型自動(dòng)凱氏定氮儀，丹麥FOSS公司；1021型粗纖維測(cè)定儀，丹麥FOSS公司；LD5-10型低速離心機(jī)；e2695型高效液相色譜儀，美國(guó)Waters公司；RE52-86A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；LGJ-10C型冷凍干燥機(jī)，北京四環(huán)公司；HH-4型數(shù)顯攪拌水浴鍋。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 文冠果種仁冷榨餅的制取

文冠果經(jīng)剝殼取仁，種仁經(jīng)液壓榨油機(jī)室溫條件壓榨，得到文冠果種仁油和文冠果種仁冷榨餅，冷榨餅粉碎并過(guò)40目篩，篩下物為提取醇洗濃縮蛋白的原料。

1.2.2 文冠果種仁醇洗濃縮蛋白的制取[9-10]

稱(chēng)取一定量的文冠果種仁冷榨餅粉于容器中，用乙醇溶液在設(shè)定的乙醇體積分?jǐn)?shù)、醇洗溫度、醇洗時(shí)間、液料比的條件下進(jìn)行攪拌提取，然后離心分離得到固形物和上層液，將固形物在潔凈的培養(yǎng)皿中進(jìn)行低溫真空干燥，得到文冠果種仁醇洗濃縮蛋白粉，測(cè)定其蛋白質(zhì)含量，以其作為提取效果的考察指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定最佳提取工藝條件，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行組分分析。上層液體即乙醇萃取液經(jīng)蒸餾濃縮得到糖蜜。

1.2.3 文冠果種仁、冷榨餅及醇洗濃縮蛋白基本組分的測(cè)定

水分測(cè)定參照GB/T 5497—1985《糧食、油料檢驗(yàn) 水分測(cè)定法》；粗脂肪測(cè)定參照GB/T 5512—2008《糧油檢驗(yàn) 糧食中粗脂肪含量測(cè)定》；粗蛋白質(zhì)測(cè)定參照GB/T 14489.2—2008《糧油檢驗(yàn) 植物油料粗蛋白質(zhì)的測(cè)定》；粗纖維測(cè)定參照GB/T 5515—2008《糧油檢驗(yàn) 糧食中粗纖維素含量測(cè)定》；氮溶解指數(shù)NSI測(cè)定參照AACC方法46-23。

2 結(jié)果與分析

2.1 文冠果種仁及種仁冷榨餅的主要組分

文冠果種仁的主要組分見(jiàn)表1，文冠果種仁冷榨餅的主要組分見(jiàn)表2。

表1 文冠果種仁的主要組分 %

注：除水分含量外，其他組分均以干基表示；蛋白質(zhì)與氮的換算系數(shù)以6.25計(jì)。下同。

表2 文冠果種仁冷榨餅的主要組分及NSI %

由表1、表2可知，文冠果種仁中粗脂肪含量達(dá)58.63%，粗蛋白質(zhì)含量25.58%。文冠果種仁經(jīng)低溫壓榨后，其冷榨餅中粗蛋白質(zhì)含量高達(dá)53.20%，并且蛋白質(zhì)NSI也很高，是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白資源，也是提取濃縮蛋白的優(yōu)良原料[11]。

2.2 文冠果冷榨餅制取醇洗濃縮蛋白的單因素試驗(yàn)

2.2.1 醇洗溫度對(duì)浸提效果的影響

選取液料比10∶1、醇洗時(shí)間60 min、乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、醇洗次數(shù)2次，考察不同醇洗溫度(30、40、50、60、70℃)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物蛋白質(zhì)含量的影響。結(jié)果如圖1所示。

圖1 醇洗溫度對(duì)浸提效果的影響

由圖1可知，醇洗溫度在30～50℃時(shí)，醇洗濃縮蛋白的蛋白質(zhì)含量逐漸增加，至50℃時(shí)蛋白質(zhì)含量達(dá)到最大，之后再升高溫度蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。這說(shuō)明在較低的溫度范圍(30～50℃)內(nèi)，非蛋白質(zhì)成分(主要是糖類(lèi))在乙醇溶液中的溶解度隨醇洗溫度的升高而增大[12]。但如果溫度過(guò)高，可能導(dǎo)致醇溶蛋白進(jìn)入乙醇溶液，從而導(dǎo)致產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量降低。因此，選擇醇洗溫度50℃為宜。

2.2.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)浸提效果的影響

選取液料比10∶1、醇洗溫度50℃、醇洗時(shí)間60 min、醇洗次數(shù)2次，考察不同乙醇體積分?jǐn)?shù)(40%、50%、60%、70%、80%)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物蛋白質(zhì)含量的影響。結(jié)果如圖2所示。

圖2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)浸提效果的影響

由圖2可知，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%時(shí)，目標(biāo)產(chǎn)物的蛋白質(zhì)含量達(dá)到最高，之后隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大蛋白質(zhì)含量逐漸降低。這可能是因?yàn)楫?dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)很高時(shí)(超過(guò)60%)，醇溶蛋白在乙醇溶液中的溶解度加大，使目標(biāo)產(chǎn)物中蛋白質(zhì)含量降低[13]。也可能是因?yàn)榇甲冃宰饔玫募觿。承┫鄬?duì)分子質(zhì)量比較大的蛋白質(zhì)聚集體轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿拥鞍踪|(zhì)聚集體隨乙醇溶出[9]。因此，選擇乙醇體積分?jǐn)?shù)60%為宜。

2.2.3 醇洗時(shí)間對(duì)浸提效果的影響

選取醇洗溫度50℃、乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、液料比10∶1、醇洗次數(shù)2次，考察不同醇洗時(shí)間(45、60、75、90、105 min)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物蛋白質(zhì)含量的影響。結(jié)果如圖3所示。

圖3 醇洗時(shí)間對(duì)浸提效果的影響

由圖3可知，醇洗時(shí)間從45 min增至60 min時(shí)，產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量明顯升高。當(dāng)醇洗時(shí)間超過(guò)60 min后，蛋白質(zhì)含量略有升高但已不明顯。這可能是隨著醇洗時(shí)間的延長(zhǎng)(達(dá)到60 min后)，乙醇溶液對(duì)冷榨餅中糖類(lèi)物質(zhì)的溶解達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，同時(shí)隨著醇洗時(shí)間的延長(zhǎng)，其他成分如醇溶蛋白在乙醇溶液中的溶解度也有所增大，因此產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量不再有明顯增加[9]。因此，選擇醇洗時(shí)間60 min為宜。

2.2.4 液料比對(duì)浸提效果的影響

選取醇洗溫度50℃、乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、醇洗時(shí)間60 min、醇洗次數(shù)2次，考察不同液料比(4∶1、6∶1、8∶1、10∶1、12∶1)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物蛋白質(zhì)含量的影響。結(jié)果如圖4所示。

圖4 液料比對(duì)浸提效果的影響

由圖4可知，目標(biāo)產(chǎn)物中蛋白質(zhì)含量在液料比10∶1時(shí)達(dá)到最高，之后再增加提取液的用量，蛋白質(zhì)含量反而有所下降。這說(shuō)明提取液用量過(guò)大可能會(huì)使浸提液中可溶性蛋白質(zhì)的含量增加，致使目標(biāo)產(chǎn)物中蛋白質(zhì)含量降低[12]，且增加液料比也會(huì)增加成本。因此，選擇液料比10∶1為宜。

2.3 文冠果種仁冷榨餅制取醇洗濃縮蛋白的正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用L9(34)正交表，選擇醇洗溫度、乙醇體積分?jǐn)?shù)、醇洗時(shí)間、液料比為考察因素，以蛋白質(zhì)含量為考察指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)[14]。因素與水平見(jiàn)表3，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表4，方差分析見(jiàn)表5。

表3 因素與水平

表4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表5 方差分析

由表4、表5可知，用乙醇浸提法制備文冠果醇洗濃縮蛋白時(shí)，影響蛋白質(zhì)含量的因素主次順序?yàn)椋築>A>D>C，即乙醇體積分?jǐn)?shù)>醇洗溫度>液料比>醇洗時(shí)間；得出最佳的因素水平組合為A2B1C3D2，即醇洗溫度50℃、乙醇體積分?jǐn)?shù)55%、醇洗時(shí)間65 min、液料比10∶1。以降低成本、節(jié)能降耗為原則，最終確定文冠果種仁冷榨餅制取醇洗濃縮蛋白的最佳工藝條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)55%、醇洗溫度50℃、液料比10∶1、醇洗時(shí)間60 min、醇洗次數(shù)2次。在最佳工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到醇洗濃縮蛋白的蛋白質(zhì)含量為67.80%，與冷榨餅相比蛋白質(zhì)含量提高了14.60個(gè)百分點(diǎn)。經(jīng)檢測(cè)，醇洗濃縮蛋白的氮溶解指數(shù)(NSI)為35.10%，較冷榨餅降低了35.88 個(gè)百分點(diǎn)，這主要是蛋白質(zhì)在醇洗過(guò)程發(fā)生醇變性所致。文冠果種仁醇洗濃縮蛋白無(wú)論是蛋白質(zhì)含量還是氮溶解指數(shù)，都不遜色于其他油料醇洗濃縮蛋白如大豆醇洗濃縮蛋白[13]、花生醇洗濃縮蛋白[9]、菜籽醇洗濃縮蛋白[12]。

3 結(jié) 論

以文冠果種仁冷榨餅為原料，利用乙醇溶液制取醇洗濃縮蛋白的最佳工藝條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)55%、醇洗時(shí)間60 min、醇洗溫度50℃、液料比10∶1，醇洗次數(shù)2次。在最佳工藝條件下制取的醇洗濃縮蛋白的蛋白質(zhì)含量為67.80%，氮溶解指數(shù)為35.10%。文冠果種仁醇洗濃縮蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的食用濃縮蛋白。

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Preparation of alcohol leached protein concentrate from cold pressed cake ofXanthocerassorbifoliaBunge kernel

GUO Yingying1, LIU Yulan1, CHENG Yongxian1, LI Gaoying2, SHEN Yanmin2

(1.College of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China;2.Hebei Runsheng Agricultural Science and Technology Co., Ltd., Handan 057451,Hebei, China)

With cold pressed cake ofXanthocerassorbifoliaBunge kernel as raw material, the alcohol leached protein concentrate was prepared by alcohol leaching process. The optimal process conditions were obtained by single factor experiment and orthogonal experiment as follows: ethanol volume fraction 55%, alcohol leaching time 60 min, alcohol leaching temperature 50℃, ratio of liquid to material 10∶1 and alcohol leaching times twice. The effect of ethanol volume fraction on the protein content was the greatest, followed by alcohol leaching temperature, ratio of liquid to material and alcohol leaching time. Under the optimal conditions, the protein content of the alcohol leached protein concentrate was 67.80% andNSIwas 35.10%. Alcohol leached protein concentrate from cold pressed cake ofXanthocerassorbifoliaBunge kernel was a kind of high quality edible protein concentrate.

XanthocerassorbifoliaBunge kernel; cold pressed cake; alcohol leaching process; alcohol leached protein concentrate

2016-07-19;

2016-11-25

郭瑩瑩(1992)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)橛椭c蛋白生產(chǎn)技術(shù)(E-mail)guoyy92424@163.com。

劉玉蘭，教授，碩士生導(dǎo)師(E-mail)liuyl7446@163.com。

TS229;TQ936.2

A

1003-7969(2017)02-0085-04