超声波辅助提取吊干杏杏仁蛋白工艺研究

姚瑞祺，高 敏，张小宁

（杨凌职业技术学院，陕西杨凌 712100）

吊干杏又名树上干杏，蔷薇科（Rosaceae） 李亚科（Prunoideae） 杏属（Prunus） 品种，原产我国新疆伊犁，因果实成熟后易于在树上自然风干而得名。吊干杏生长适应性良好，目前在陕西省渭北旱源有大量种植。吊干杏属仁肉兼用良种，杏核易开口，蛋白质含量丰富。目前，关于吊干杏的研究主要集中在栽培管理、贮藏保鲜、产品初加工等方面[1-4]，较少涉及吊干杏杏仁蛋白提取。

超声波是一种波长极短的电磁波，可用于植物有效成分的辅助提取，具有加快提取效率、节约能源及环保等优势。超声波辅助提取主要通过空化效应、热效应和机械效应3 个方面的效应而实现。在食品工业中，超声波辅助提取已经广泛应用于多糖、酚类物质、色素、生物碱等功能成分的制备中，能有效提高产品得率，且能改善产品功能性质，展现出良好的应用前景。探讨超声波辅助对吊干杏杏仁蛋白提取率的影响，通过单因素试验和正交试验确定超声波辅助提取吊干杏杏仁最佳工艺条件，以期为吊干杏的开发利用提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

吊干杏，采自陕西省三原县。

考马斯G-250、牛血清标准蛋白（分析纯），天津市科密欧化学试剂有限公司提供；氢氧化钠、盐酸、95%乙醇、硫酸铜、硫酸钾、硫酸，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司提供。

1.2 仪器

KH-500DE 型超声波清洗器，昆山禾创超声仪器有限公司产品；UV1901PCS 型双光束紫外可见光分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司产品；LE203E/02 型电子天平，梅特勒- 托利多仪器（上海） 有限公司产品；PHS-3C 型pH 计，上海精密科学仪器有限公司产品；FD-1A-50 型冷冻干燥机，杭州川一实验仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 原料处理

去除吊干杏果肉，将杏核开口、保留杏仁。将吊干杏杏仁粉碎，于45 ℃条件下烘干，过40 目筛。用石油醚回流处理过筛后的杏仁粉，除去油脂，得到脱脂杏仁粉。将脱脂杏仁粉贮藏于干燥器中备用。

1.3.2 吊干杏杏仁蛋白提取

参照苗欣月等人[5]的方法并适当修改。取5 g 脱脂杏仁粉，加入100 mL 蒸馏水，搅拌均匀，利用NaOH 溶液调节至相应的pH 值9.0～11.0。在设定的超声功率、浸提温度、超声时间条件下进行吊干杏杏仁蛋白超声波辅助提取。浸提结束后，冷却至室温进行离心操作（以转速4 500 r/min 离心10 min），保留上清液，定容至100 mL，待测。

在提取的上清液中加入盐酸调节pH 值至4.0，在4 ℃条件下静置2 h，离心后（以转速4 500 r/min离心10 min），保留沉淀物。用蒸馏水溶解沉淀物，利用NaOH 溶液调节pH 值至7.0，0.45 μm 滤膜过滤除杂，经真空冷冻干燥最终得到吊干杏杏仁蛋白粉。

1.3.3 吊干杏杏仁蛋白提取率测定

上清液中蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝法。

1.3.4 吊干杏杏仁蛋白纯度测定

吊干杏杏仁蛋白质纯度的测定采用凯氏定氮法。

1.3.5 超声辅助提取单因素试验

取脱脂杏仁粉5 g，按照料液比1∶20 加入蒸馏水，分别考查超声频率（28，40，60，80，100 kHz）、浸提温度（30，40，50，60，70 ℃）、超声时间（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） 对吊干杏杏仁蛋白提取率的影响。以无超声波辅助提取作为试验对照。

因素与水平设计见表1。

表1 因素与水平设计

1.3.6 超声辅助提取正交试验

参照单因素试验结果，以超声频率、浸提温度、超声时间、提取液pH 值为因素，设计L9（34）正交试验，探讨不同水平条件下这些因素对吊干杏杏仁蛋白提取率的影响，并确定最佳工艺参数。

1.4 数据处理

采用SPSS 18.0 进行数据分析，结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 超声频率单因素试验

超声频率对吊干杏杏仁蛋白提取率的影响见图1。

图1 超声频率对吊干杏杏仁蛋白提取率的影响

由图1 可知，不同频率的超声波对吊干杏杏仁蛋白提取率影响显著，在28～100 kHz 区间范围内，呈现先上升后下降的趋势；当频率为60 kHz 时达到极值，再继续增大，提取率反而下降。可能是因为60 kHz 超声频率接近杏仁蛋白的共振频率，能产生显著空化效应[6]；当超声频率为80 kHz 以上时，超过了杏仁蛋白的共振频率，反而促使部分蛋白质变性，导致杏仁蛋白不易溶出和提取率下降。

2.1.2 浸提温度单因素试验

浸提温度对吊干杏杏仁蛋白提取率的影响见图2。

图2 浸提温度对吊干杏杏仁蛋白提取率的影响

由图2 可知，在所选30～70 ℃范围内，伴随浸提温度的升高，样品提取率呈现了先增大后趋于平稳的趋势，基本符合超声波辅助提取的热效应规律[7]；当浸提温度为50 ℃时，吊干杏杏仁蛋白提取率为62.54%；当浸提温度为60 ℃时，提取率略有增加，达到65.23%；与50 ℃相比，增长幅度不大。因此，以50 ℃的浸提温度作为后续正交试验的水平，进行下一步的研究。

2.1.3 超声时间单因素试验

超声时间对吊干杏杏仁蛋白提取率的影响见图3。

图3 超声时间对吊干杏杏仁蛋白提取率的影响

由图3 可知，在15～30 min 区间内，吊干杏杏仁蛋白提取率变化显著，呈直线上升趋势；超过30 min后，随着超声时间的延长，提取率变化趋于平稳，可能是因为在单因素试验条件下，30 min 基本达到最大提取率，如果继续延长，长时间超声波作用导致部分杏仁蛋白发生降解及变性，提取率反而下降。因此，在后续的正交试验中，选择超声时间30 min作为水平进一步研究。

2.1.4 提取液pH 值单因素试验

提取液pH 值对吊干杏杏仁蛋白提取率的影响见图4。

图4 提取液pH 值对吊干杏杏仁蛋白提取率的影响

由图4 可知，在pH 值8.0～11.0 范围内，伴随着提取液pH 值的提高，提取率呈现先上升后下降的变化规律，当提取液为9.5 时出现拐点。可能是在pH值9.5 的碱性环境中，蛋白质分子间斥力最大，且次级键被打开，蛋白质更容易溶解在提取液中；而pH值继续升高时，蛋白质会部分变性，不易在提取液中溶出[8]。因此，在后续的正交试验中，选择pH 值9.5 作为水平进一步研究。

2.2 正交试验设计

正交试验及极差分析结果见表2，方差分析结果见表3。

表2 正交试验结果及极差分析

表3 正交试验方差分析

由表2 和表3 可知，在4 个研究因素中，超声频率（A）、超声时间（C）、提取液pH 值（D） 极显著（p＜0.01），浸提温度（B） 显著（p＜0.05）。影响吊干杏杏仁蛋白提取率因素的主次关系是A＞C＞D＞B，最佳组合为A2C2D3B3。吊干杏杏仁蛋白超声辅助提取的最佳条件为超声频率60 kHz，超声时间32 min，提取液pH 值10.0，浸提温度50 ℃。对最优条件平行进行3 次验证，得到平均提取率为77.75%，优于正交试验表2 中的最高值75.48%，表明正交试验结果准确、可靠，实际可行。

2.3 吊干杏杏仁蛋白纯度

在最优提取条件下，加大原料用量，利用1.3.2中的方法制备吊干杏杏仁蛋白粉。

利用1.3.4 中的方法测定吊干杏杏仁蛋白粉纯度，结果为91.53%。

3 结论

超声波可用于吊干杏杏仁蛋白的提取，以蛋白提取率为评价指标，超声频率、超声时间、提取液pH 值极显著，浸提温度显著，最佳组合为超声频率60 kHz，超声时间32 min，提取液pH 值10.0，浸提温度50 ℃，此条件下吊干杏杏仁蛋白提取率为77.75%。经检测，制备的吊干杏杏仁蛋白粉中蛋白质纯度为91.53%，可进行进一步分离、提纯，以获得更好的利用。