超声波辅助花生蛋白提取工艺研究

王 芳，陈晓燕

（常州工程职业技术学院，江苏常州 213164）

超声波辅助花生蛋白提取工艺研究

王 芳，陈晓燕

（常州工程职业技术学院，江苏常州 213164）

采用超声波辅助碱提酸沉法提取花生蛋白，在单因素实验的基础上，以花生蛋白的提取率为指标，对料液比、超声工作时间、间隙时间、超声总时间这四个因素采用正交试验优化花生蛋白的提取工艺，得到花生蛋白最佳提取工艺为：超声间隙时间2s，超声工作时间2s，超声总时间35min，料液比1∶10，最佳花生蛋白提取率为50.37%。

花生蛋白；超声波；正交法

花生别名“长生果”，是我国六大油料作物之一，年产量居世界首位。经常食用花生可抗衰老，凝血止血，滋血通乳，促进发育，增强记忆，降低胆固醇及预防肿瘤。花生中富含脂肪及蛋白质，是仅次于大豆的一种重要的油料作物，花生中的蛋白质含量也很高，达到20%～30%，是比较理想的食用蛋白资源。花生蛋白营养价值较高，含有人体所需的八种必须氨基酸，与动物蛋白相近，但不含胆固醇，且易消化。长期以来，花生加工的主要产品是花生米或花生油，产品附加值较低，花生仁加工后一般可以获得约48%的花生油，加工副产品为近50%的花生粕，花生粕中含有丰富的营养物质和大量蛋白质。一直以来这些宝贵的花生蛋白资源未能得到充分利用，严重影响了花生加工企业的综合效益。本文主要研究以花生粕制取优质花生蛋白粉的工艺。花生蛋白的制备方法有很多，主要有碱提酸沉法、超声波提取法、超滤膜法及水酶法。本实验采用超声波辅助碱提酸沉法提取花生蛋白，对最佳工艺进行优化以期获得高纯度的花生蛋白。

1 材料与试剂

1.1 材料与试剂

花生粕：山东新泉油脂有限公司；盐酸、氢氧化钠、95%乙醇等均为分析纯。

1.2 主要设备

FA1104电子天平：上海良平仪器表有限公司；BILON96-Ⅱ超声波细胞粉碎机：上海比朗仪器有限公司；GL-21M高速冷冻离心机：上海市离心机械研究所有限公司；凯氏定氮仪：上海申生科技有限公司。其他仪器均为常规。

2 试验方法

2.1 花生粕中组分含量的测定

花生粕中蛋白含量的测定按GB5009.5—2010进行；灰分含量的测定按GB5009.4—2010进行；脂肪含量的测定按GB5009.6—2003进行；水分含量的测定，按GB5009.3—2010进行。

2.2 花生蛋白得率的计算

花生蛋白提取率（%）=所得花生蛋白中的总蛋白质量/花生粕中总蛋白质量×100%

2.3 最佳提取工艺的确定

2.3.1 单因素实验设计

称取花生粕10g，以pH=10的氢氧化钠溶液为提取溶剂，超声波破碎仪辅助提取，5000r/min高速冷冻离心，取上清液，用0.1mol/L盐酸溶液将上清液滴定至花生蛋白等电点pH=4.41处，继续高速冷冻离心，醇洗水洗至中性，冷冻干燥，得提取的花生蛋白。分别考察料液比（1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1 ∶ 25g/mL）、超声工作时间（1s、2s、3s、4s、5s）、超声间隙时间（1s、2s、3s、4s、5s）、超声总时间（10min、20min、30min、40min、50min）对花生蛋白提取率的影响。

2.3.2 花生蛋白最佳提取工艺的确定

在单因素实验的基础上，对料液比、超声工作时间、间隙时间、超声总时间这四个因素采用L9（34）正交试验，确定超声波辅助花生蛋白提取的最佳工艺。

3 结果及讨论

3.1 花生粕的主要成分

表1 花生粕的主要成分

由表1可知，花生粕中蛋白含量很高，达到52.72%。

3.2 单因素实验结果及分析

3.2.1 料液比对花生蛋白提取率的影响

如图1所示，提取率先随着料液比的增加而增加，当料液比较低时，加碱溶液较少，体系黏度比较大，蛋白质不容易析出，碱提不彻底，所以花生蛋白提取率较低，随着料液比的增加，碱液逐渐增多，蛋白质更容易溶出，蛋白提取率也随之提高，料液比1∶10时蛋白提取率达到最大。而随着料液比继续增加，得率总体呈下降趋势，这是因为料液比增加，提取液被稀释的程度加大，碱提作用减弱，胞内花生蛋白也不易流出。最终得出的最佳料液比为1∶10。

图1 料液比对蛋白提取率的影响

3.2.2 超声工作时间对蛋白提取率的影响

由图2可以看出，当超声工作时间设定为1～3s的条件下提取，随着超声工作时间的增加，花生蛋白的提取率也是逐渐地提高，直至最佳超声工作时间3s提取率到达最高点。因为超声工作时间的增加使得胞内物质充分释放，所以1～3s的条件下花生蛋白提取率逐渐增加。随后花生蛋白的提取得率又随着超声工作时间的增加而下降。这是因为超声工作时间不宜过长。超声工作时间过长温度就会过高可能导致花生蛋白变性。最终得出最佳超声工作时间为3s。

图2 超声工作时间对花生蛋白得提取率影响

3.2.3 超声间隙时间对花生蛋白提取率的影响

由图3可明白，超声的间隙时间在1～2s时，随着超声间隙时间的增长，花生蛋白的提取率增加。因为超声波在传播过程中会引起液体的流动，物料在超声场中停留的时间越长，超声作用会加强。当超声间隙时间在2～5s时，随着时间的延长，提取率减少，因为在相同超声总时间下，间隙时间延长，超声次数减少，超声破壁作用减弱，从而花生蛋白提取得率减少。因此最佳超声间隙时间为2s。

图3 超声间隙时间对花生蛋白提取率影响

3.2.4 超声总时间对花生蛋白提取率的影响

由图4可知，在30min之前，花生蛋白提取率增加趋势较快。30min之后，趋势趋于平稳。30min之前，主要是超声破壁作用，因此花生蛋白释放速度较快花生蛋白提取率也随着时间的延长而增加，直至30min，细胞破壁作用基本结束，得率也离最大值是最接近的。因此得出最佳超声总时间为30min。

图4 超声总时间对花生蛋白提取率影响

3.3 正交试验结果及分析

在单因素实验的基础上，对料液比、超声工作时间、间隙时间、超声总时间这四个因素取条件进行优化设定正交实验因素水平表2。

表2 正交实验的因素水平表

表3 正交设计结果

由表3可知，超声波辅助花生蛋白提取的最佳工艺组合为A2B1C3D2，即超声间隙时间2s，超声工作时间2s，超声总时间35min，料液比1∶10；影响蛋白提取率的各因素的主次顺序为D＞B＞A＞C，即料液比影响最大，其次为超声工作时间，超声总时间的影响最小。最后对最佳工艺进行实验验证，花生蛋白的平均提取率达到50.37%，高于正交表中的其他水平提取率，证明了正交试验结果可靠。

4 结束语

在单因素实验基础上进行正交设计，优化超声波辅助花生蛋白提取工艺，正交试验分析结果表明，在超声波辅助碱提花生蛋白最佳提取工艺为：超声间隙时间2s，超声工作时间2s，超声总时间35min，料液比1∶10，此时花生蛋白提取率达到50.37%。

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Study on Ultrasonic Assisted Extraction of Peanut Protein

Wang Fang，Chen Xiao-yan

Ultrasonic wave was used to assist alkali extraction and acid precipitation of peanut protein.On the basis of single factor experiment，the extraction of peanut protein rate as the index，the four factors of solid-liquid ratio，ultrasonic time，ultrasonic time interval，optimization of extraction process of peanut protein by orthogonal test，the optimal extraction process of peanut protein clearance：ultrasonic time 2s，ultrasonic time 2s.The total ultrasonic time 35min，material liquid ratio 1：10.The best extraction rate of peanut protein was 50.37%.

peanut protein；ultrasonic；orthogonal method

TS201.1

A

1003-6490（2017）12-0133-02

2017-10-21

王芳（1982），女，江苏南通人，助理实验师，主要从事生物制药工作。