提取核桃蛋白關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化

李亞萍

摘要：采用堿提酸沉法從核桃中提取蛋白質(zhì)，應(yīng)用單因素試驗和正交試驗對提取條件進行優(yōu)化。獲得最佳提取參數(shù)為料液比為1 g ∶ 30 mL，提取溫度為50 ℃，堿提pH值為8.0，酸沉pH值為4.0，核桃蛋白提取率可達12.15%。

關(guān)鍵詞：核桃;蛋白質(zhì);堿提酸沉法;提取參數(shù);單因素試驗;正交試驗

中圖分類號： TS255.6

文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）15-0224-02

核桃中含有豐富的營養(yǎng)成分，其中油脂含量占比達 40%～65%，蛋白質(zhì)含量占比達14%～17%[1-4]。研究發(fā)現(xiàn)，核桃蛋白中含有清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白4種蛋白質(zhì)，分別占蛋白質(zhì)總量的6.81%、17.57%、5.33%、70.11%[5]。這些蛋白中就含有18種氨基酸，其中8種是人類生命得以存在所必需的氨基酸，且其中精氨酸、谷氨酸、組氨酸、酪氨酸含量在植物蛋白類中相對較高[6]，這些成分都是人體組織細(xì)胞代謝不可或缺的重要物質(zhì)，長時間食用可以對冠心病起到一定的預(yù)防作用[7-9]。安康核桃表現(xiàn)為果質(zhì)良、易取仁、仁色淺、飽滿、風(fēng)味香、殼薄、出仁率高，其中蛋白質(zhì)含量以及脂肪含量和其他核桃相比較高。本研究采用堿提酸沉法提取核桃中的蛋白質(zhì)，優(yōu)點是操作過程簡約，試驗條件易于控制，且成本低廉。

1 材料與方法

1.1 儀器、試劑及材料

MODEL0406-1離心機，上海醫(yī)療器械（集團）有限公司手術(shù)器械廠生產(chǎn);SY2200-T超聲波清洗機，上海聲源超聲波儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn);1765半微量定氮蒸餾裝置，上海昕滬實驗設(shè)備有限公司生產(chǎn)。試驗所用試劑均為分析純。核桃采自陜西安康地區(qū)的山地核桃。

1.2 試驗方法

1.2.1 核桃蛋白的提取 篩選安康優(yōu)質(zhì)核桃，稱取10 g，粉碎，加入1 ∶ 1（質(zhì)量比）的纖維素酶和果膠酶，超聲波提取 30 min、滅酶，使用離心機離心30 min，2 000 r/min，烘干，接著加入適量的NaOH溶液并在不同的溫度下水浴攪拌 65 min，再次利用離心機離心 30 min，然后加入鹽酸，調(diào)節(jié)pH值，使其出現(xiàn)絮狀沉淀，然后離心30 min，洗滌沉淀2～3次，干燥，得到核桃蛋白。操作過程見圖1。

1.2.2 核桃蛋白含量的測定 參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》[10]，以凱氏定氮法測定

核桃中蛋白質(zhì)的含量，并計算蛋白提取率。

1.3 堿提核桃蛋白的單因素試驗

1.3.1 pH值的優(yōu)化 固定料液比為1 g ∶ 20 mL、提取溫度為 45 ℃，依次調(diào)節(jié)NaOH溶液的pH值為7.0、7.5、8.0、8.5、9.0，浸提65 min后，計算核桃蛋白的提取率。

1.3.2 提取溫度的優(yōu)化 固定NaOH溶液的pH值為8.0、料液比為1 g ∶ 20 mL，分別在溫度為35、40、45、50、55 ℃條件下各浸提65 min，計算核桃蛋白的提取率。

1.3.3 料液比的優(yōu)化 固定提取溫度為50 ℃、堿液pH值為8.0，依次以1 ∶ 10、1 ∶ 20、1 ∶ 30、1 ∶ 40、1 ∶ 50（g ∶ mL）為料液比浸提65 min，計算核桃蛋白的提取率。

1.4 堿提核桃蛋白的正交試驗

按表1所示的影響因素設(shè)計正交試驗，正交試驗結(jié)果見表2，對核桃蛋白堿提的各因素進行綜合優(yōu)化，確定最佳的提取參數(shù)。

1.5 蛋白酸沉pH值的確定

在最佳堿提條件下，加入鹽酸依次調(diào)節(jié)核桃蛋白溶液的pH值為3.5、4.0、4.5，接著測定核桃蛋白質(zhì)的含量，并計算其沉淀率和得率，確定最佳酸沉pH值。

2 結(jié)果與分析

2.1 堿液pH值對核桃蛋白提取率的影響

在固定料液比1 g ∶ 20 mL、提取溫度45 ℃條件下，調(diào)節(jié)不同的pH值。

從圖2可以看出，在7.0

2.2 提取溫度對核桃蛋白提取率的影響

固定1 g ∶ 20 mL的料液比、pH值為8.0，改變不同溫度。從圖3可以看出，在提取溫度低于50 ℃時，蛋白提取率隨著溫度的升高而增大，當(dāng)溫度為50 ℃時，蛋白的提取率最大。50 ℃之后核桃蛋白提取率反而開始減小，是因為溫度越高蛋白質(zhì)變性越嚴(yán)重，還有可能是蛋白質(zhì)與雜質(zhì)黏合所致。

2.3 料液比對核桃蛋白提取率的影響

固定提取溫度為50 ℃、堿液pH值為8.0，改變不同的料液比。從圖4可以看出，當(dāng)料液比<1 g ∶ 30 mL時，核桃蛋白的提取率會隨著料液比的增加而增大，且變化幅度較大。當(dāng)料液比為1 g ∶ 30 mL時，核桃蛋白的提取率最大。料液比>1 g ∶ 30 mL 時，提取率反而減小，但變化幅度不大。考慮到加水量增加會導(dǎo)致蛋白分離時間大幅加長，同時必然會增加設(shè)備負(fù)荷，這就需要投入更多的設(shè)備，所以選擇料液比為 1 g ∶ 30 mL 較為合適。

2.4 正交試驗

以單因素試驗所得數(shù)據(jù)為依據(jù)，對核桃蛋白提取條件進行正交試驗。從表2可以看出，核桃蛋白提取率的影響程度依次為 A>C>B，最佳水平組合為A2B2C3。核桃蛋白的最佳提取工藝參數(shù)為：堿提pH值為8.0、提取溫度為50 ℃、料液比為 1 g ∶ 30 mL，提取率最高可達12.15%。

2.5 核桃蛋白酸沉最佳條件的確定

分別調(diào)節(jié)pH值為3.5、4.0、4.5，測定蛋白質(zhì)的含量，計算沉淀率和得率，得到的酸沉試驗結(jié)果見表3。

3 結(jié)論

通過單因素試驗和正交試驗研究結(jié)果，核桃蛋白質(zhì)的最佳提取工藝參數(shù)為料液比1 g ∶ 30 mL，提取溫度50 ℃，堿提和酸沉的pH值分別為8.0、4.0，在該工藝條件下，核桃蛋白的提取率可達12.15%。采用堿提酸沉法提取核桃蛋白，不僅提高了蛋白的提取率，還降低了蛋白質(zhì)的變性比率，保證了蛋白質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)和色澤。若進行核桃蛋白的深加工，比如蛋白飲料、多肽口服液，則核桃的附加值會大幅提高。所以應(yīng)加大其深加工產(chǎn)品的開發(fā)力度，推廣高純度核桃蛋白產(chǎn)品在醫(yī)藥、食品工業(yè)上的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]郭 旭. 漢濱區(qū)核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，問題與對策研究[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016.

[2]恩斯明格. 《食物與營養(yǎng)百科全書》選集（5）[M]. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1989.

[3]恩斯明格. 《食物與營養(yǎng)百科全書》選集（1）[M]. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1989.

[4]李正明. 植物蛋白生產(chǎn)工藝與配方[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，1998.

[5]張慶祝，丁曉雯，陳宗道，等. 核桃蛋白質(zhì)研究進展[J]. 糧食與油脂，2003（5）：21-23.

[6]姜榮慶. 復(fù)合酶提取山核桃油及副產(chǎn)物綜合利用的研究[D]. 長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[7]Pereira J A，Oliveira I，Sousa A，et al. Bioactive properties and chemical composition of six walnut （Juglans regia L.） cultivars[J]. Food and Chemical Toxicology，2008，46（6）：2103-2111.

[8]Poulose S M，Bielinski D F，Shukitt-Hale B. Walnut diet reduces accumulation of polyubiquitnated proteins and inflammation in the brain of aged rats[J]. The Journal of Nutritional Biobiochemistry，2013，24（5）：912-919.

[9]Albert C M，Gaziano J M，Willett W C，et al. Nut consumption and decreased risk of sudden cardiac death in the Physicians health study[J]. Archives of Internal Medicine，2002，162（12）：1382-1387.

[10]國家衛(wèi)生和健康委員會，國家食品藥品監(jiān)督管理總局. 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定：GB 5009.5—2016[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.肖 嵐，李 誠，程小平，等. 牦牛血抗氧化低聚肽的穩(wěn)定性及與其他食源性低聚肽抗氧化互作分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（15）：226-232.