响应面试验优化亚临界水提取核桃粕蛋白工艺及其氨基酸分析

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楼主 2021-02-20 10:56:30
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核桃,与扁桃、腰果、榛子并称为世界著名的四大干果。核桃油是核桃的主要成分,在加工的过程会产生附加产物核桃粕,核桃粕含有丰富的蛋白质、淀粉、油脂、维生素和矿物质且含有18 种氨基酸,满足人体需要的8种氨基酸。但在实际的生产中核桃粕作为饲料或直接遗弃,原料未能充分利用,多种营养物质也随之流失造成浪费。

目前,核桃粕蛋白提取的方法主要有碱溶酸沉法、膜分离法和离子交换法、物理辅助法。亚临界萃取技术是新兴发展起来的一项变革性技术,亚临界水相比于其他的辅助方法,其提取时间短、提取效率高、对环境友好等特点。同时亚临界水提取在核桃粕蛋白提取上鲜有报道。

来自浙江省农业科学院食品科学研究所的汪正兴、韩强和郜海燕等人以新疆核桃粕为实验原料,利用亚临界水辅助提取核桃粕蛋白,分别以提取时间、料液比、提取温度、pH值为单因素研究对蛋白提取率的影响。通过单因素试验确定合适的因素水平,以响应面优化分析得到核桃粕蛋白提取的最佳条件。为核桃粕蛋白提取提供新型方法。



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微波消解提取核桃粕蛋白单因素试验

1.1 提取时间对核桃粕蛋白提取的影响

随着提取时间的延长,核桃粕的蛋白提取率逐渐增加。提取时间2030 min,蛋白的提取率显著提高,随着时间的延长,蛋白提取率趋于平衡,开始时蛋白没有完全溶解,提取率较低,当蛋白溶出量达到一定量后只有很少一部分溶解,从节约时间和提取率角度考虑,提取时间控制在30 min较好,因此选30 min为提取蛋白的最佳时间。


1.2 pH值对核桃粕蛋白提取率的影响

核桃粕蛋白提取率随着pH值的升高,蛋白提取率逐渐增大,当pH值在低范围内,蛋白的提取效率较低。实验中发现,随着pH值的升高,蛋白质的颜色会越来越深,当pH值达到9时,蛋白的提取率逐渐下降。因此选择pH值为8.59.09.53 个水平进行响应面试验。


1.3 料液比对核桃粕蛋白提取率的影响

随着溶剂用量的增大,核桃粕的蛋白提取率逐渐增大。当料液比达到1∶20g/mL)时,蛋白提取率增大逐渐缓慢。选取料液比1∶151∶201∶25g/mL3 个水平进行响应面试验。


1.4 提取温度对核桃粕蛋白提取率的影响

随着提取温度的升高,核桃粕蛋白提取率随着温度的增大而减小。提取温度在140 ℃时,蛋白提取率出现最大值。当温度高于140 ℃以后,蛋白的提取率开始逐渐下降。所以130 ℃为提取蛋白的较优条件,选取120130140 ℃作为响应面试验的3 个水平。



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响应面优化试验结果


试验结果发现:蛋白提取率与料液比、pH值、提取温度有着很强的显著性,经过软件分析得到最佳工艺条件为料液比1∶25pH9.02、提取温度132.5 ℃,预测的最大提取率为75.43%


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核桃蛋白氨基酸成分分析结果


测到核桃蛋白中共17 种氨基酸,种类较为齐全,未检测到色氨酸,可能是因为在碱性条件下水解。核桃蛋白包含人体必需氨基酸7 种(色氨酸除外),其占总量的20.03%,蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸、酪氨酸、半胱氨酸含量较少,但是精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸含量较高,分别占氨基酸总量的19.7%15.2%24.8%


结    论

核桃粕的最佳提取工艺为pH9.0、料液比1∶25g/mL)、提取温度133 ℃,此条件下的蛋白提取率可达到75.01%。氨基酸的结果分析表明:氨基酸种类齐全,谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸3 种含量最高,共占氨基酸总量的59.7%,必需氨基酸占20.03%。亚临界水提取蛋白的提取率较高,操作方便,适用于核桃粕蛋白提取。



本文《响应面试验优化亚临界水提取核桃粕蛋白工艺及其氨基酸分析》来源于《食品科学》2017年38卷20期191-196页,作者:汪正兴,韩强,郜海燕,陈杭君,房祥军,穆宏磊,DOI:10.7506/spkx1002-6630-201720027。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。


修改:李莹

编辑/责编:张睿梅


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