醇提法制備榛仁濃縮蛋白的工藝

2012-09-25 01:24:54矯春娜,蘆明春,張星

大連工業大學學報 2012年6期

矯春娜, 蘆明春, 張星

( 大連工業大學食品學院, 遼寧大連 116034 )

0 引言

榛子具有較高的營養價值,榛仁除可直接食用或添加到食品中外,還可以榨油。制油后的榛仁粕中蛋白質含量較高,含人體中所需6種必需氨基酸,為優質蛋白[1]。但目前棒仁粕主要用作飼料和肥料等低值產品,并沒有對其中有價值的成分進行充分利用。利用榛仁粕來制備榛仁濃縮蛋白可實現榛仁粕資源的高值化利用,開發新的植物蛋白資源。

目前濃縮蛋白的制備方法主要包括乙醇浸提、酸法、濕熱法和超濾法。其中乙醇浸提法[2]無需排放廢水,不存在環境污染問題,且醇溶液具有較強的有機物溶解能力,可將更多的呈色、呈味物質帶走,使得醇法的色澤和風味優于其他方法。本課題用醇法制備榛仁濃縮蛋白,為中試設計提供一定的理論依據。

1 試驗

1.1 材料及儀器

1.1.1 主要材料

榛仁粕由鐵嶺三能科技有限公司提供,基本組分為:粗蛋白58.03%,總糖15.08%,水分6.15%,粗脂肪7.95%。

乙醇、濃硫酸、硫酸鉀、硼酸、鹽酸、氫氧化鈉、硫酸銅,均為分析純。

1.1.2 主要儀器

蛋白質消化器,微量凱氏定氮儀,SC-3610低速離心機,FWBO型高速萬能粉碎機。

1.2 測定方法

粗蛋白的測定:GB/T 5009.5—2003；粗脂肪的測定:GB/T 5009.6—2003；水分的測定:GB/T 5009.3—2003；總糖含量的測定:蒽酮硫酸法。

1.3 試驗方法

低溫脫脂榛仁粕經粉碎,過40目標準篩,稱取一定質量于錐形瓶中,將不同濃度的乙醇,按一定的原料質量與乙醇體積比配成溶液。將錐形瓶置于恒溫振蕩水浴鍋中浸提,離心將榛仁濃縮蛋白與非蛋白分離,重復幾次后去除上清液,濃縮蛋白于50 ℃條件下干燥,粉碎并過60目篩后,測定其蛋白質量分數。

2 結果與討論

2.1 乙醇體積分數對蛋白質量分數的影響

稱取10 g榛仁粕粉,分別用體積分數40%、50%、60%、70%、80%的乙醇溶液,按固液比為1∶7 混合均勻,在60 ℃條件下浸提3次,每次30 min,結果如圖1所示。由圖1可見,隨乙醇體積分數增加,蛋白質量分數先增加而后有所降低,且在60%左右達到最大值。原因是榛仁蛋白在醇的變性作用下內部結構發生變化,溶解度降低,原來緊湊的球形結構變成松散結構,增加了與原蛋白結合的非蛋白物質和乙醇溶液的接觸機會,使得樣品中部分可溶性糖分、灰分被乙醇溶液萃取出來,從而使蛋白得到濃縮[3]。當乙醇體積分數繼續增加時,溶液極性相應降低,對可溶性糖類的洗脫能力降低,即對蛋白的濃縮效果減弱[4]。因此選擇乙醇體積分數為60%。

圖1 乙醇體積分數對蛋白質量分數的影響

2.2 浸提溫度對蛋白質量分數的影響

稱取10 g榛仁粕粉,用60%的乙醇溶液,按固液比為1∶7混合均勻,分別在45、50、55、60、65 ℃條件下浸提3次,每次30 min,浸提溫度對蛋白質量分數的影響如圖2所示。由圖2可見,隨著浸提溫度的升高,榛仁濃縮蛋白質量分數逐漸增加,在55 ℃時蛋白質量分數最高,之后開始降低。可見,一定范圍內升高溫度有助于提高榛仁粕中可溶性物質的溶解度,蛋白質量分數也相應提高。當溫度過高時,物料黏度增大,不僅分離困難且易使蛋白嚴重變性,同時耗能增加[3],因此最佳的提取溫度在55 ℃左右。

圖2 浸提溫度對蛋白質量分數的影響

2.3 浸提時間對蛋白質量分數的影響

稱取10 g榛仁粕粉,用60%的乙醇溶液,按固液比為1∶7混合均勻,在55 ℃條件下浸提3次,每次分別為20、30、40、50、60 min,浸提時間對蛋白質量分數的影響如圖3所示。由圖3可以看出,在一定條件下,隨著浸提時間的增加,榛仁濃縮蛋白的蛋白質量分數也增加。當浸提時間為40 min左右時蛋白質量分數最高,當浸提溫度高于40 min后蛋白質量分數有所下降。原因是乙醇對榛仁粕中的可溶性糖類物質的萃取需要一定時間,當浸提時間達到40 min時,可溶性物質在乙醇溶液中的溶解度基本達到飽和。隨著浸提時間的延長,其他蛋白成分如醇溶蛋白在乙醇溶液中的溶解度增大,同時繼續延長浸提時間可能會增加動力能耗,使生產成本提高,綜合考慮確定最適浸提時間為40 min左右。

圖3 浸提時間對蛋白質量分數的影響

2.4 固液比對蛋白質量分數的影響

稱取10 g榛仁粕粉,用60%的乙醇溶液,分別按固液比為1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9混合均勻,在55 ℃條件下浸提3次,每次40 min,結果如圖4所示。由圖4可見,蛋白質量分數隨著固液比的增加而升高,當固液比達到1∶8時不再升高。這是因為隨著固液比的增加,榛仁粕中的醇溶性物質充分溶于乙醇中,當固液比為1∶8時,乙醇分子的滲透力最強,此后醇溶性物質達到由固相到液相間的傳質平衡,蛋白質量分數基本不變[5]。

圖4 固液比對蛋白質量分數的影響

2.5 浸提次數對蛋白質量分數的影響

稱取10 g榛仁粕粉,用60%的乙醇溶液,分別按固液比為1∶8混合均勻,在55 ℃條件下分別浸提1、2、3、4、5次,每次40 min,結果如圖5所示。由圖5可以看出,隨著浸提次數的增多,蛋白質量分數先升高后又降低,浸提4次時蛋白質量分數最高。原因是浸提次數增加,使得醇溶蛋白在乙醇水溶液中的溶解度增大,造成了蛋白質量分數的相對降低,因此最佳的浸提次數為4次。

圖5 浸提次數對蛋白質量分數的影響

2.6 正交試驗確定醇法榛仁濃縮蛋白最佳浸提工藝條件根據單因素試驗結果進行正交試驗,采用L9(34)正交表,以蛋白質量分數為指標,因素水平見表1,正交試驗結果及分析見表2。從表1、2可以看出,醇法榛仁濃縮蛋白浸提過程中,乙醇體積分數、浸提溫度、固液比為重要因素,各因素對蛋白質量分數的影響順序為浸提溫度、乙醇體積分數、固液比浸提時間。最佳組合為A3B2D3,即乙醇體積分數65%、浸提溫度55 ℃、固液比1∶9；而浸提時間為次要因素,選擇最經濟的30 min。