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        正交設計優(yōu)化富硒甘薯中硒蛋白提取方法

        2020-05-11 05:43:31李華為朱盛琦郭博涵宋怡紅鐵梅
        農(nóng)業(yè)災害研究 2020年8期
        關鍵詞:正交設計提取工藝

        李華為 朱盛琦 郭博涵 宋怡紅 鐵梅

        摘要 將浸提劑種類、浸提劑濃度、料液比、浸提時間、浸提溫度單因素實驗結合四因素三水平正交試驗優(yōu)化富硒甘薯中可溶性蛋白提取工藝。結果發(fā)現(xiàn)富硒甘薯中可溶性蛋白最佳浸提條件為:濃度為0.15 mol/L的NaOH溶液作為浸提劑,料液比1∶30,40℃恒溫水浴浸提90 min。此條件下0.5 g富硒甘薯凍干粉可溶性蛋白得率為4.6%;蛋白中硒含量為1.27 μg/L,硒得率為34.4%。優(yōu)化后的實驗工藝操作簡單、蛋白得率高,可用于推廣富硒薯類農(nóng)作物功能性產(chǎn)業(yè)開發(fā)。

        關鍵詞 正交設計;富硒甘薯;可溶性蛋白;提取工藝

        中圖分類號:S531 文獻標識碼:A 文章編號:2095–3305(2020)08–0–02

        Abstract The type of extractant, extractant concentration, material-to-liquid ratio, extraction time, and extraction temperature were combined with a four-factor three-level orthogonal test to optimize the extraction process of soluble protein in selenium-enriched sweet potato. The results showed that the optimal extraction conditions for soluble protein in selenium-enriched sweet potato were as follows: NaOH solution with a concentration of 0.15 mol/L was used as the extractant, the ratio of material to liquid was 1:30, and the extraction was performed in a constant temperature water bath at 40 ℃ for 90 min. Under these conditions, the soluble protein yield of 0.5 g selenium-enriched sweet potato freeze-dried powder was 4.6%. The selenium content in the protein was 1.27 μg/L, and the selenium yield was 34.4%. The optimized experimental technology has simple operation and high protein yield, and can be used to promote the development of functional industries of selenium-rich potato crops.

        Key words Orthogonal design; Selenium-enriched sweet potato; Soluble protein; Extraction process

        DOI:10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.08.006

        硒元素是維持動植物生命活動的必需微量元素。1988年,中國正式將硒列入居民每日生命活動必需元素,但盲目及過度補硒會造成硒中毒[1-2]。富硒農(nóng)作物的培育與商業(yè)化種植獲得富硒食品具有廣闊的發(fā)展前景。堿提酸沉法浸提富硒農(nóng)作物中可溶性蛋白的方法由于操作簡單、環(huán)境條件溫和、蛋白提取率高已被廣泛應用。梁潘霞等[3-4]研究分析了富硒大米、平菇中硒蛋白的最優(yōu)工藝條件。國內已有關于富硒谷物、富硒菌類等硒蛋白提取條件研究,鮮有對富硒薯類作物中硒蛋白提取條件優(yōu)化的研究報道?;趯Ω晃适碇锌扇苄缘鞍捉釛l件的研究,通過正交設計法,結合單因素試驗結果,優(yōu)化富硒甘薯中可溶性蛋白浸提工藝。

        1 材料與方法

        1.1 儀器和試劑

        主要試劑:富硒甘薯、考馬斯亮藍、tris、牛血清蛋白(BSA)等。儀器設備:Cary50型紫外——可見分光光度計、AFS-9800雙道氫化物發(fā)生原子熒光光度計等。

        1.2 實驗方法

        1.2.1 單因素試驗 富硒甘薯中可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍G-250試劑比色法。由于蛋白質在不同浸提液中溶解度的不同,對浸提劑進行選擇。取富硒甘薯凍干粉0.5 g,分別取水、0.9% NaCl、NaOH(0.l mol/L)、Tris-HCl(pH=7.4)4種溶液各15 ml,在20℃下水浴振蕩浸提60 min,測定處理后粗蛋白濃度及硒含量,選擇最佳浸提劑為基礎進行單因素試驗(表1)。

        1.2.2 正交實驗 參照上述試驗結果,選擇最優(yōu)浸提效果及兩側水平,利用L9(34)正交試驗設計優(yōu)化硒蛋白的提取工藝。

        2 結果與討論

        2.1 可溶性蛋白標準曲線

        采用牛血清蛋白標準品配置蛋白標液,牛血清蛋白標液濃度線性回歸方程為A=0.0007C+1.25(R2=0.9997)。

        2.2 單因素試驗數(shù)據(jù)處理

        分析幾種浸提劑對可溶性蛋白提取效果(圖1),依據(jù)2.3實驗方法,選擇NaOH(0.1 mol/L)溶液時可溶性蛋白提取率最高,最高值為62.13 mg/L。

        根據(jù)上述實驗結果,選擇NaOH溶液作為浸提劑,根據(jù)表1條件實驗。結果如圖2(a)所示,可溶性蛋白濃度呈先升高后降低的趨勢,并在浸提劑濃度為0.15 mol/L時達到最大值80.24 mg/L。在使用濃度為0.1 mol/L的NaOH溶液作為浸提劑的情況下,如圖2(b)所示,可溶性蛋白濃度快速上升后緩慢下降,可溶性蛋白在料液比為1∶30時提取率達到最高,可溶性蛋白濃度達到峰值78.93 mg/L。使樣品在不同溫度下水浴振蕩浸提,結果如圖2(c)所示,可溶性蛋白濃度快速上升后略有降低,在40℃時達到峰值79.60 mg/L。依據(jù)表1條件控制浸提時間,實驗結果如圖2(d)所示??扇苄缘鞍诐舛瓤焖偕吆筅呌谄骄?,浸提時間90 min時浸提效果最佳,濃度達到峰值76.55 mg/L。

        2.3 正交實驗結果

        結合實驗結果取各因素最佳效果數(shù)據(jù)位點,通過極差大小分析影響可溶性蛋白浸提效率影響因素主次順序。最優(yōu)條件下0.5 g富硒甘薯粉選擇濃度為0.15 mol/L NaOH水溶液進行浸提,控制料液比為1∶30,40℃恒溫水浴浸提90 min,3次平行試驗后所測得可溶性蛋白含量濃度均值為79.62 mg/L,換算后得本批次富硒甘薯中可溶性蛋白含量為4.60 mg/g,可溶性蛋白得率為4.6%,可溶性蛋白中硒含量為1.27 μg/L,硒得率為34.4%(表2)。

        3 結論

        本研究綜合優(yōu)化了浸提富硒甘薯中可溶性蛋白的最佳工藝為:NaOH溶液作浸提劑,濃度0.15 mol/L,在料液比為1∶30的條件下,恒溫水浴40℃振蕩90 min。優(yōu)化后的富硒甘薯可溶性蛋白提取工藝有效提高了蛋白浸提效率,優(yōu)化后的工藝參數(shù)可用于工業(yè)生產(chǎn)以提高富硒甘薯的潛在經(jīng)濟價值、開發(fā)新型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。

        參考文獻

        [1] Fairweather-Tait SJ,Bao Y,Broadley MR,et al.Selenium in human healthand disease[J].Antioxid Redox Signal,2011,14(7): 1337–1383.

        [2] 屈蘭竺,楊松杰,禚蘇,等.微量必需元素硒的作用探析[J].中國農(nóng)學通報,2010,26(7):94–97.

        [3] 梁潘霞,蘭秀,劉永賢,等.富硒大米硒蛋白提取方法研究[J].西南農(nóng)業(yè)學報,2017,30(11):2474–2478.

        責任編輯:黃艷飛

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