葉春苗

摘要：以黑花生為原料，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)方法獲取超聲波輔助提取黑花生中的蛋白質(zhì)和色素的最佳工藝條件。試驗(yàn)結(jié)果表明：最佳提取條件為超聲波功率84 W、溫度45 ℃、料液比1∶9、提取時(shí)間80 min；在該工藝條件下，黑花生蛋白質(zhì)的提取率為29.25%，色素含量為5.75 mg/g。

關(guān)鍵詞：黑花生；超聲波；提取；蛋白質(zhì)；色素

中圖分類號(hào)：S565.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2017）09-0071-03

黑花生中的蛋白質(zhì)具有抗突變、抗氧化、促進(jìn)致癌物體內(nèi)滅活、抗細(xì)胞增殖、增強(qiáng)機(jī)體免疫力的功效。同時(shí)，黑花生中含量很高的天然花色苷不僅可用于果醬、果汁等食品著色，還具有消除自由基活性、改善視覺功能、降低人體內(nèi)血清及肝臟中脂肪含量等生理功能。以黑花生粕為原料，采用超聲波輔助提取花生粕中的蛋白質(zhì)和色素，系統(tǒng)研究超聲波輔助提取黑花生蛋白質(zhì)和色素的工藝，為相關(guān)研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑花生：市售；石油醚（分析純）：天津啟邦化工產(chǎn)品有限公司；鹽酸（分析純）：天津市科密歐化學(xué)試劑公司；乙醇（95%）：天津市大茂化學(xué)試劑廠；磷酸（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；考馬斯亮藍(lán)G-250（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；牛血清蛋白（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

KQ3200DB數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；ESJ110-4B分析天平：沈陽龍騰電子有限公司；UV752紫外可見分光光度計(jì)；上海佑科儀器儀表有限公司；DGG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；LXJ-IB離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 提取方法 除去黑花生中的雜質(zhì)，破碎，于石油醚中密封浸泡24 h，脫去脂肪，防止發(fā)生脂肪氧化反應(yīng)；將脫脂后的花生粕置于恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干（60 ℃）2 h，備用。

稱取一定量的脫脂干燥樣品置于三角瓶中，按一定料液比加蒸餾水，在設(shè)計(jì)的超聲波功率、溫度和提取時(shí)間下提取，離心分離提取液，得上清液，備用。

1.3.3 蛋白質(zhì)含量測(cè)定 采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)蛋白質(zhì)含量。量取蛋白溶液1 mL，加5 mL考馬斯亮藍(lán)溶液，搖勻后靜置5 min。在595 nm波長(zhǎng)處測(cè)吸光度值，并根據(jù)牛血清蛋白考馬斯亮藍(lán)染色標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算蛋白質(zhì)含量。蛋白質(zhì)提取率的計(jì)算公式為：

蛋白質(zhì)提取率=CV/M×100% （1）

式中：C為蛋白質(zhì)濃度，g/mL；V為蒸餾水體積×稀釋倍數(shù)，mL；M為樣品質(zhì)量，g。

1.3.4 花生色素含量測(cè)定 采用消光系數(shù)法測(cè)定花生色素含量，用可見分光光度計(jì)在黑花生色素最大吸收波長(zhǎng)525 nm處測(cè)吸光度值，可得到色素含量。計(jì)算公式為：

花色苷含量=AV/98.2M （2）

式中：A為吸光度值；V為定容體積×稀釋倍數(shù)，mL；M為樣品質(zhì)量，g；98.2為花色苷平均消光系數(shù)。

1.3.5 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選取超聲波功率、溫度、料液比和時(shí)間4個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，因素水平見表1。

1.3.6 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，以超聲波功率、提取溫度、物料比、提取時(shí)間設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，因素水平設(shè)計(jì)見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 超聲波功率對(duì)提取率的影響 從圖1可知：隨著超聲波功率的增大，黑花生蛋白質(zhì)和色素提取效果相應(yīng)提高；當(dāng)功率大于96 W后，蛋白質(zhì)的提取率開始下降后趨于平衡，色素含量下降。最佳超聲波功率為96 W，正交試驗(yàn)取84，96，108 W共3個(gè)功率水平。

2.1.2 溫度對(duì)提取率的影響 從圖2可知：隨著溫度升高，蛋白質(zhì)提取率和色素含量逐漸上升，表明溫度升高有利于蛋白質(zhì)和色素浸出；溫度超過40 ℃后，蛋白質(zhì)提取率和色素含量均下降。常規(guī)水浴加熱的溫度變化約為5 ℃，考慮到溫度范圍如果選擇過窄，有可能影響測(cè)定結(jié)果。因此，選擇35，40，45 ℃作為正交試驗(yàn)溫度因素的3個(gè)水平。

2.1.3 料液比對(duì)提取率的影響 從圖3可知：隨著水量增加，黑花生蛋白質(zhì)的提取率和色素含量相應(yīng)提高；當(dāng)物料比大于1‥8后，蛋白質(zhì)的提取率開始下降，色素含量趨于不變。這是因?yàn)槿軇┝看螅芤褐械牡鞍踪|(zhì)和色素濃度低，有利于蛋白質(zhì)和色素傳質(zhì)，但當(dāng)溶劑量大于一定程度后，對(duì)蛋白質(zhì)提取率和色素含量的影響變小，導(dǎo)致蛋白質(zhì)提取率下降。料液比過大會(huì)增加后續(xù)濃縮步驟的耗能和時(shí)間，故選擇料液比1‥7，1‥8，1‥9進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.4 提取時(shí)間對(duì)提取率的影響 由圖4可知，蛋白質(zhì)提取率和色素含量隨提取時(shí)間的增加而增加。剛開始時(shí)提取溶劑中的蛋白質(zhì)和色素含量較低，而原料組織中的含量為最大值；隨著提取時(shí)間的增加，溶劑中的蛋白質(zhì)和色素含量逐漸增大，而原料組織中的含量逐漸降低，濃度梯度不斷減少，這使得蛋白質(zhì)和色素的得率先快速增加并在達(dá)到最大后開始下降。綜合考慮，選擇75，80，85 min這3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.2 正交試驗(yàn)

正交試驗(yàn)結(jié)果見表3。

極差R值表示因素對(duì)黑花生蛋白質(zhì)和色素提取的影響程度。從表3可知：影響黑花生蛋白質(zhì)提取率的主次順序?yàn)椋篈>C>B>D，即超聲波功率>料液比>溫度>提取時(shí)間；最優(yōu)水平為A1B3C3D2，即超聲波功率84 W、溫度45 ℃、料液比1∶9、提取時(shí)間80 min。

3 結(jié)論

采用超聲波輔助水提法提取黑花生中的蛋白質(zhì)和色素，綜合各因素影響確定的最佳提取條件為：超聲波功率84 W、溫度45 ℃、料液比1∶9、提取時(shí)間80 min。在該工藝條件下，蛋白質(zhì)的提取率為29.25%，色素含量為5.75 mg/g。endprint

張卓等通過試驗(yàn)得到料液比1‥8、提取溫度60 ℃、提取時(shí)間120 min、pH 9.0、提取3次的最佳提取條件，其蛋白質(zhì)提取率為23.39%。而此次試驗(yàn)的提取率為29.25%，說明超聲波輔助能夠提高蛋白質(zhì)的提取率。

參考文獻(xiàn)

[1] 程祥，熊華，胡居吾，等.富硒花生油和富硒花生蛋白的基本性質(zhì)研究[J].中國(guó)油脂，2013，38（7）：95-96.

[2] 蘆鑫，張麗霞，孫強(qiáng)，宋國(guó)輝，黃紀(jì)念. 花生蛋白制備和應(yīng)用研究[J]. 食品工業(yè)科技，2012，33（08）：444-447.

[3] 劉永，李采瑜，黃惠敏，等.超聲波輔助提取黃梔子色素及熱降解動(dòng)力學(xué)[J].食品工業(yè)，2017，38（2）：84-87.

[4] 寧波，于麗穎，王曉林，等.響應(yīng)曲面法優(yōu)化超聲波提取玉竹總皂苷的工藝研究[J].食品工業(yè)科技，2017，38（1）：234-237.

Abstract：Taken black peanut as raw material， the optimum technological conditions for extracting the protein and pigment from black peanut were obtained by ultrasonic-assisted technology， by using the methods of single factor experiment and orthogonal experiment. The results showed that the optimum extraction conditions of protein and pigment were the ultrasonic power 84 W， the temperature of 45 ℃， the feed liquid ratio of 1∶9， and extraction time 80 min. Under the technological conditions， the yield of black peanut protein was 29.25%， and the pigment content was 5.75 mg/g.

Key words： black peanut； ultrasonic； extraction； protein； pigmentendprint