超聲波輔助提取吊干杏杏仁蛋白工藝研究

姚瑞祺，高 敏，張小寧

（楊凌職業技術學院，陜西楊凌 712100）

吊干杏又名樹上干杏，薔薇科（Rosaceae） 李亞科（Prunoideae） 杏屬（Prunus） 品種，原產我國新疆伊犁，因果實成熟后易于在樹上自然風干而得名。吊干杏生長適應性良好，目前在陜西省渭北旱源有大量種植。吊干杏屬仁肉兼用良種，杏核易開口，蛋白質含量豐富。目前，關于吊干杏的研究主要集中在栽培管理、貯藏保鮮、產品初加工等方面[1-4]，較少涉及吊干杏杏仁蛋白提取。

超聲波是一種波長極短的電磁波，可用于植物有效成分的輔助提取，具有加快提取效率、節約能源及環保等優勢。超聲波輔助提取主要通過空化效應、熱效應和機械效應3 個方面的效應而實現。在食品工業中，超聲波輔助提取已經廣泛應用于多糖、酚類物質、色素、生物堿等功能成分的制備中，能有效提高產品得率，且能改善產品功能性質，展現出良好的應用前景。探討超聲波輔助對吊干杏杏仁蛋白提取率的影響，通過單因素試驗和正交試驗確定超聲波輔助提取吊干杏杏仁最佳工藝條件，以期為吊干杏的開發利用提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

吊干杏，采自陜西省三原縣。

考馬斯G-250、牛血清標準蛋白（分析純），天津市科密歐化學試劑有限公司提供；氫氧化鈉、鹽酸、95%乙醇、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸，均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司提供。

1.2 儀器

KH-500DE 型超聲波清洗器，昆山禾創超聲儀器有限公司產品；UV1901PCS 型雙光束紫外可見光分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司產品；LE203E/02 型電子天平，梅特勒- 托利多儀器（上海） 有限公司產品；PHS-3C 型pH 計，上海精密科學儀器有限公司產品；FD-1A-50 型冷凍干燥機，杭州川一實驗儀器有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料處理

去除吊干杏果肉，將杏核開口、保留杏仁。將吊干杏杏仁粉碎，于45 ℃條件下烘干，過40 目篩。用石油醚回流處理過篩后的杏仁粉，除去油脂，得到脫脂杏仁粉。將脫脂杏仁粉貯藏于干燥器中備用。

1.3.2 吊干杏杏仁蛋白提取

參照苗欣月等人[5]的方法并適當修改。取5 g 脫脂杏仁粉，加入100 mL 蒸餾水，攪拌均勻，利用NaOH 溶液調節至相應的pH 值9.0～11.0。在設定的超聲功率、浸提溫度、超聲時間條件下進行吊干杏杏仁蛋白超聲波輔助提取。浸提結束后，冷卻至室溫進行離心操作（以轉速4 500 r/min 離心10 min），保留上清液，定容至100 mL，待測。

在提取的上清液中加入鹽酸調節pH 值至4.0，在4 ℃條件下靜置2 h，離心后（以轉速4 500 r/min離心10 min），保留沉淀物。用蒸餾水溶解沉淀物，利用NaOH 溶液調節pH 值至7.0，0.45 μm 濾膜過濾除雜，經真空冷凍干燥最終得到吊干杏杏仁蛋白粉。

1.3.3 吊干杏杏仁蛋白提取率測定

上清液中蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍法。

1.3.4 吊干杏杏仁蛋白純度測定

吊干杏杏仁蛋白質純度的測定采用凱氏定氮法。

1.3.5 超聲輔助提取單因素試驗

取脫脂杏仁粉5 g，按照料液比1∶20 加入蒸餾水，分別考查超聲頻率（28，40，60，80，100 kHz）、浸提溫度（30，40，50，60，70 ℃）、超聲時間（15，20，25，30，35，40 min）、提取液pH 值（8.0，8.5，9.0，9.5，10.0，10.5，11.0） 對吊干杏杏仁蛋白提取率的影響。以無超聲波輔助提取作為試驗對照。

因素與水平設計見表1。

表1 因素與水平設計

1.3.6 超聲輔助提取正交試驗

參照單因素試驗結果，以超聲頻率、浸提溫度、超聲時間、提取液pH 值為因素，設計L9（34）正交試驗，探討不同水平條件下這些因素對吊干杏杏仁蛋白提取率的影響，并確定最佳工藝參數。

1.4 數據處理

采用SPSS 18.0 進行數據分析，結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 超聲頻率單因素試驗

超聲頻率對吊干杏杏仁蛋白提取率的影響見圖1。

圖1 超聲頻率對吊干杏杏仁蛋白提取率的影響

由圖1 可知，不同頻率的超聲波對吊干杏杏仁蛋白提取率影響顯著，在28～100 kHz 區間范圍內，呈現先上升后下降的趨勢；當頻率為60 kHz 時達到極值，再繼續增大，提取率反而下降。可能是因為60 kHz 超聲頻率接近杏仁蛋白的共振頻率，能產生顯著空化效應[6]；當超聲頻率為80 kHz 以上時，超過了杏仁蛋白的共振頻率，反而促使部分蛋白質變性，導致杏仁蛋白不易溶出和提取率下降。

2.1.2 浸提溫度單因素試驗

浸提溫度對吊干杏杏仁蛋白提取率的影響見圖2。

圖2 浸提溫度對吊干杏杏仁蛋白提取率的影響

由圖2 可知，在所選30～70 ℃范圍內，伴隨浸提溫度的升高，樣品提取率呈現了先增大后趨于平穩的趨勢，基本符合超聲波輔助提取的熱效應規律[7]；當浸提溫度為50 ℃時，吊干杏杏仁蛋白提取率為62.54%；當浸提溫度為60 ℃時，提取率略有增加，達到65.23%；與50 ℃相比，增長幅度不大。因此，以50 ℃的浸提溫度作為后續正交試驗的水平，進行下一步的研究。

2.1.3 超聲時間單因素試驗

超聲時間對吊干杏杏仁蛋白提取率的影響見圖3。

圖3 超聲時間對吊干杏杏仁蛋白提取率的影響

由圖3 可知，在15～30 min 區間內，吊干杏杏仁蛋白提取率變化顯著，呈直線上升趨勢；超過30 min后，隨著超聲時間的延長，提取率變化趨于平穩，可能是因為在單因素試驗條件下，30 min 基本達到最大提取率，如果繼續延長，長時間超聲波作用導致部分杏仁蛋白發生降解及變性，提取率反而下降。因此，在后續的正交試驗中，選擇超聲時間30 min作為水平進一步研究。

2.1.4 提取液pH 值單因素試驗

提取液pH 值對吊干杏杏仁蛋白提取率的影響見圖4。

圖4 提取液pH 值對吊干杏杏仁蛋白提取率的影響

由圖4 可知，在pH 值8.0～11.0 范圍內，伴隨著提取液pH 值的提高，提取率呈現先上升后下降的變化規律，當提取液為9.5 時出現拐點。可能是在pH值9.5 的堿性環境中，蛋白質分子間斥力最大，且次級鍵被打開，蛋白質更容易溶解在提取液中；而pH值繼續升高時，蛋白質會部分變性，不易在提取液中溶出[8]。因此，在后續的正交試驗中，選擇pH 值9.5 作為水平進一步研究。

2.2 正交試驗設計

正交試驗及極差分析結果見表2，方差分析結果見表3。

表2 正交試驗結果及極差分析

表3 正交試驗方差分析

由表2 和表3 可知，在4 個研究因素中，超聲頻率（A）、超聲時間（C）、提取液pH 值（D） 極顯著（p＜0.01），浸提溫度（B） 顯著（p＜0.05）。影響吊干杏杏仁蛋白提取率因素的主次關系是A＞C＞D＞B，最佳組合為A2C2D3B3。吊干杏杏仁蛋白超聲輔助提取的最佳條件為超聲頻率60 kHz，超聲時間32 min，提取液pH 值10.0，浸提溫度50 ℃。對最優條件平行進行3 次驗證，得到平均提取率為77.75%，優于正交試驗表2 中的最高值75.48%，表明正交試驗結果準確、可靠，實際可行。

2.3 吊干杏杏仁蛋白純度

在最優提取條件下，加大原料用量，利用1.3.2中的方法制備吊干杏杏仁蛋白粉。

利用1.3.4 中的方法測定吊干杏杏仁蛋白粉純度，結果為91.53%。

3 結論

超聲波可用于吊干杏杏仁蛋白的提取，以蛋白提取率為評價指標，超聲頻率、超聲時間、提取液pH 值極顯著，浸提溫度顯著，最佳組合為超聲頻率60 kHz，超聲時間32 min，提取液pH 值10.0，浸提溫度50 ℃，此條件下吊干杏杏仁蛋白提取率為77.75%。經檢測，制備的吊干杏杏仁蛋白粉中蛋白質純度為91.53%，可進行進一步分離、提純，以獲得更好的利用。