微波法提取小麦醇溶蛋白的工艺优化

◎ 侯菲菲，张泽英

（武昌工学院食品与环境工程学院，湖北 武汉 430065）

小麦是人类主要的粮食作物，也是我国的三大主粮之一[1]。小麦蛋白是小麦中重要的营养物质，占小麦全粉的10%～15%[2]。小麦蛋白按其溶解性分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白，其中醇溶蛋白是小麦种子中的主要贮存蛋白，占小麦蛋白含量的50%～60%[3]。研究表明小麦醇溶蛋白具有优良的黏弹性、延展性及成膜性，在可食性包装膜材料领域极具潜在应用价值[4]。小麦醇溶蛋白多采用有机溶剂提取，提取率较低；而微波法能够破坏组织，促进溶剂的穿透作用，提高有效成分的提取率[5]，因此微波法辅助提取小麦醇溶蛋白具有良好的研究前景。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

高筋小麦粉：金健谷业有限公司；95%乙醇：天津博迪化工有限公司；考马斯亮蓝G-250：上海碧云天生物技术有限公司；BSA：上海碧云天生物技术有限公司。

P70D20TL-D4微波炉：格兰仕电器制造有限公司；723PC可见分光光度计：上海析谱仪器有限公司；GL-25MS离心机：上海精密仪器仪表有限公司；FA1004N电子分析天平：上海精密仪器仪表有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 小麦醇溶蛋白提取方法

将小麦粉与乙醇溶液按不同的料液比混合搅拌均匀，调节pH，微波提取一定时间后离心，上清液稀释至乙醇体积分数为40%并调节pH，静置1 h后离心，水洗，干燥后即得小麦醇溶蛋白。

醇溶蛋白得率=提取的醇溶蛋白质量/原料粗蛋白的质量×100%

1.2.2 单因素试验

在小麦醇溶蛋白提取方法中，选择乙醇浓度、微波功率、料液比、微波时间4个因素进行单因素试验，以研究各因素对小麦醇溶蛋白提取率的影响。

1.2.3 正交试验

在单因素试验的基础上，选择各因素对小麦醇溶蛋白提取率影响较大的三个水平进行正交试验。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 乙醇浓度对小麦醇溶蛋白提取率的影响

精确称取5份小麦粉，每份10 g，分别加入浓度为60%、65%、70%、75%和80%的乙醇溶液100 mL，在微波功率400 W，微波时间90 s的条件下提取小麦醇溶蛋白。结果见图1。

图1 乙醇浓度对小麦醇溶蛋白得率的影响图

由图1可知，在乙醇浓度为60%～75%时，随着乙醇浓度的增大，醇溶蛋白提取率逐渐增大；在乙醇浓度为75%时达到最大，然后呈现下降的趋势，而且高浓度的有机溶剂可能使蛋白质变性，因此确定最佳乙醇浓度为75%。

2.1.2 微波功率对小麦醇溶蛋白的影响

精确称取5份小麦粉，每份10 g，分别加入浓度为70%的乙醇溶液100 mL，分别选择功率300、350、400、450 W及500 W，微波时间90 s的条件下提取小麦醇溶蛋白。结果见图2。

图2 微波功率对小麦醇溶蛋白得率的影响图

由图2可以看到，当微波功率为400 W时，提取率最高，为20%，但随着微波功率的继续增加，小麦醇溶蛋白提取率反而降低，这可能是由于微波功率较高，强烈的空化效应破坏有效成分，因此确定最佳提取功率为400 W。

2.1.3 料液比对小麦醇溶蛋白提取率的影响

精确称取5份小麦粉，每份10 g，分别加入浓度为70%的乙醇溶液 50、100、150、200 mL以及250 mL，即料液比分别为1∶5、1∶10、1∶15、1∶20和1∶25，在微波功率400 W，微波时间90 s的条件下提取小麦醇溶蛋白。结果见图3。

图3

由图3可知，在一定范围内，随着料液比的逐渐增大，小麦醇溶蛋白的提取率逐渐上升，当料液比为1∶20时，提取率最高，之后随着料液比的增加，得率下降。这主要是因为当料液比较低时，浸提蛋白质的能力有限，导致醇溶蛋白浸提不完全；当料液比达到一定比值时，醇溶蛋白提取完全，此时增大料液比可能会影响原料对微波的吸收，从而使得率降低，同时，料液比的增大也会增加后续溶剂浓缩和回收的困难，因此确定最佳料液比为1∶20。

2.1.4 微波时间对小麦醇溶蛋白提取率的影响

精确称取5份小麦粉，每份10 g，分别加入浓度为70%的乙醇溶液100 mL，分别选择时间60、90、120、150 s和180 s，在微波功率400 W的条件下提取小麦醇溶蛋白，探究微波时间对于小麦醇溶蛋白提取率的影响。结果见图4。

图4 微波时间对小麦醇溶蛋白得率的影响图

由图4可知，在微波时间60～180 s内，随着处理时间的延长，小麦醇溶蛋白得率呈先升高后降低的趋势，在120 s时达到最大值，随后下降。60～120 s内，随着微波时间的延长有利于小麦醇溶蛋白的提取，但微波处理时间过长，小麦醇溶蛋白遭到破坏，从而使得率降低，因此确定最佳微波时间为120 s。

2.2 正交试验结果与分析

为确定小麦醇溶蛋白的最优提取工艺，在单因素试验的基础上，选取乙醇浓度、微波功率、微波时间和料液比4个因素进行L9(34)正交试验，正交试验设计见表1，结果见表2。

表1 正交试验因素水平表

表2 小麦醇溶蛋白提取正交试验结果表

由表2可知，4种因素对提取小麦醇溶蛋白的影响大小为B＞A＞C＞D，即微波时间＞乙醇浓度＞料液比＞微波功率；最佳提取组合为A2B2C3D3，即乙醇浓度为75%，微波时间120 s，料液比为1∶25，微波时间120 s，微波功率450 W。

将小麦粉按照正交最佳提取组合试验方案的工艺进行处理，提取后醇溶蛋白得率为26.7%，高于正交试验的其余组合，表明在该工艺条件下，小麦醇溶蛋白得率最高。

3 结论

利用微波法提取小麦醇溶蛋白的得率较高，且该方法采用全物理过程，无化学变化及污染，操作简单、方便，是提取小麦醇溶蛋白的理想途径。在单因素试验和正交试验的基础上，可以得出4种因素对小麦醇溶蛋白得率的影响大小为微波时间＞乙醇浓度＞料液比＞微波功率，最佳提取工艺为乙醇浓度75%、微波时间120 s、料液比1∶25、微波功率450 W。