CN106281659A - 一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，包括以下步骤：(1)将原料牡丹籽粕粉碎，过60‑80目筛，得到牡丹籽粕粉；(2)取牡丹籽粕粉，加水溶解，混匀成浆液待用；(3)调节步骤(2)中所述浆液的碱溶pH值，进行碱溶液保温浸提；(4)离心，取上清液，调节上清液pH值；(5)静置后，离心，弃去上层水溶液，弃去上清液，用蒸馏水将沉淀洗涤至中性，冷冻干燥，即得到牡丹籽蛋白质。本发明所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，牡丹籽粕中蛋白质的提取率高，且具有操作简单、适用性强、适合大规模生产、低成本的优点。
Description
技术领域
本发明属于食品生物技术领域，尤其是涉及一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法。
背景技术
牡丹是毛莫科、芍药属植物，有“国色天香”之称。牡丹籽富含脂肪酸、蛋白质、18种氨基酸、多种微量元素和多种维生素，经牡丹籽开发的牡丹籽油是集营养和保健为一体的天然无公害食。自牡丹籽油于2011年3月22日获得新资源食品批准以来，牡丹资源的利用成为人们研究的热点。
牡丹种子是毛茛科植物牡丹的干燥的、成熟的种子，牡丹籽的年产量比较高，但是目前利用率比较低，仅有少部分牡丹种子用作播种繁殖，没有发挥其特有的经济价值。牡丹籽含油量高，约为29％，且主要是亚麻酸、亚油酸等不饱和脂肪酸，其中亚麻酸含量达到64.14％，亚油酸含量达到22.78％，具有较好的营养保健功能。此外，牡丹籽中的活性物质还具有特殊功效，如抗氧化、抑菌、消炎、止痛等，因此民间常用牡丹种子医治腰腿疼痛等疾病。
牡丹籽粕是牡丹籽经物理压榨提油后产生的固体废弃物，目前很少有利用，造成了极大的资源浪费和环境污染。为了寻找蛋白质的经济价值，有很多人投入到了牡丹籽粕成分分析的研究中。易军鹏等发表了“牡丹籽的化学成分研究”(《天然产物研究与开发》)，通过研究发现，牡丹籽中除了糖类、脂肪、蛋白质外，还含有齐墩果酸、常春藤皂甙元、山奈酚、木犀草素、芹菜素、柯伊利素、反式葡根素、顺式葡根素、反式白藜芦醇、β-谷甾醇、豆甾醇和β-胡萝卜苷等活性物质。
牡丹籽粕中粗蛋白含量达到19.03％，具有极高的营养价值，并且具有特殊的芳香气味。若能作为一种天然植物蛋白加以开发利用，不仅能够提高牡丹籽的利用率，而且能够解决由牡丹籽粕废弃所造成的环境污染问题。
常用植物蛋白质提取方法有：(1)稀盐溶法，该法会减弱蛋白质之间的氢键，蛋白质的溶解性较好，但蛋白质的提取率比较低；(2)有机溶剂萃取法，会破坏蛋白质表面水化层；(3)碱溶酸沉法，不同pH值条件下蛋白质溶解度不同，具有工艺简单、适用性强、提取率高的优点；(4)酶解法，蛋白酶切割蛋白质减小蛋白质分子量，增加亲水基团；(5)超声波辅助提取，利用超声波加快分子运动减少提取时间。
现有技术中，申请号为201310477491.4的专利公开了一种从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维的方法，采用酶解法和碱溶酸沉法从牡丹籽或牡丹籽粕中提取蛋白质和膳食纤维，该方法工艺复杂，需用有机溶剂把籽粕中的残余油脂先去除掉，因此实际应用中存在有机溶剂污染的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，简化了除去油脂的步骤，减少了有机溶剂的污染，简化了工艺流程，并通过优化实验条件，提高牡丹籽粕中蛋白质的提取率，为牡丹籽粕的进一步开发和利用提供理论依据。
本发明采用的技术方案是：
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，包括以下步骤：
(1)将原料牡丹籽粕粉碎，过60-80目筛，得到牡丹籽粕粉；
(2)取牡丹籽粕粉，加水溶解，混匀成浆液待用；
(3)调节步骤(2)中所述浆液的碱溶pH值，进行碱溶液保温浸提；
(4)离心，取上清液，调节上清液pH值，沉淀蛋白质；
(5)静置后，离心，弃去上清液，用蒸馏水将沉淀洗涤至中性，冷冻干燥，即得到牡丹籽蛋白质。
本发明所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其中，步骤(2)中牡丹籽粕粉和水的料液比为1：10～1：40。
本发明所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其中，步骤(3)中碱溶pH值为7.0～11.0。
本发明所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其中，步骤(3)中碱溶温度为35℃～65℃。
本发明所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其中，步骤(3)中碱溶时间为30min～180min。
本发明所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其中，步骤(4)中上清液pH值为2.0～5.0。
本发明所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其中，步骤(2)中料液比为1:35，步骤(3)中碱溶pH值为10，碱溶温度为55℃，碱溶时间为150min。
本发明有益效果：
本发明所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，简化了除去油脂的步骤，减少了有机溶剂的污染，牡丹籽粕中蛋白质的提取率高，且具有操作简单、适用性强、适合大规模生产、低成本的优点。
附图说明
图1为本发明的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法的流程图；
图2为本发明中不同碱溶pH值对牡丹籽粕蛋白质溶出率的影响示意图；
图3为本发明中不同料液比对牡丹籽粕蛋白质溶出率的影响示意图；
图4为本发明中不同碱溶温度对牡丹籽粕蛋白质溶出率的影响示意图；
图5为本发明中不同碱溶时间对牡丹籽粕蛋白质溶出率的影响示意图；
图6为本发明中不同pH值对牡丹籽粕蛋白质溶出率的影响示意图。
下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
本实施例牡丹籽粕以安徽铜陵亚通农业生物科技有限公司经压榨提油后的牡丹籽粕为试验对象，该牡丹籽粕基本成分分析方法如下：采用GB 5009.3-2010(105℃恒重法)、GB/T 14489.2-2008(N取5.71)凯氏定氮法、GB/T 5009.8-2008索式抽提法、GB/T5515-2008和GB/T 5009.4-2010分别测定牡丹籽粕的水分含量、粗蛋白含量、粗脂肪含量、总糖含量、粗纤维含量和灰分含量，重复测定3次，牡丹籽粕的基本成分含量分析结果如表1所示，以下实施例中，蛋白质的溶出率(％)＝上清中蛋白质(g)/牡丹籽粕中蛋白质含量*100％。
实施例1
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，包括以下步骤：
(1)将原料牡丹籽粕粉碎，过60-80目筛，得到牡丹籽粕粉；
(2)取5g牡丹籽粕粉，加入100mL水，即料液比1:20(g/mL)，混匀成浆液待用；
(3)用0.5mol/LNaOH调节步骤(2)中所述浆液的碱溶pH值为10，并在碱溶温度50℃下碱溶90min进行保温浸提；
(4)以3000r/min离心20min，取上清液，加稀盐酸调节上清液pH值为5；
(5)静置4h后，以3000r/min离心20min，弃去上清液，用蒸馏水将沉淀洗涤至中性，冷冻干燥，即得到牡丹籽蛋白质，重复测定3次取平均值。
实施例2
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶pH值为7.0外，其它同实施例1。
实施例3
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶pH值为8.0外，其它同实施例1。
实施例4
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶pH值为9.0外，其它同实施例1。
实施例5
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶pH值为9.5外，其它同实施例1。
实施例6
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶pH值为11.0外，其它同实施例5。
实施例7
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(2)中料液比为1:1外，其它同实施例5。
实施例8
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(2)中料液比为1:15外，其它同实施例5。
实施例9
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(2)中料液比为1:25外，其它同实施例5。
实施例10
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(2)中料液比为1:30外，其它同实施例5。
实施例11
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(2)中料液比为1:35外，其它同实施例5。
实施例12
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(2)中料液比为1:40外，其它同实施例5。
实施例13
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶温度为35℃外，其它同实施例5。
实施例14
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶温度为45℃外，其它同实施例5。
实施例15
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶温度为55℃外，其它同实施例5。
实施例16
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(4)中碱溶温度为60℃外，其它同实施例5。
实施例17
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶温度为65℃外，其它同实施例5。
实施例18
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶时间为30min外，其它同实施例5。
实施例19
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶时间为60min外，其它同实施例5。
实施例20
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶时间为120min外，其它同实施例5。
实施例21
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶时间为150min外，其它同实施例5。
实施例22
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(3)中碱溶时间为180min外，其它同实施例5。
实施例23
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(4)中上清液pH值为2.0外，其它同实施例5。
实施例24
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(4)中上清液pH值为3.0外，其它同实施例5。
实施例25
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(4)中上清液pH值为3.5外，其它同实施例5。
实施例26
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(4)中上清液pH值为4.0外，其它同实施例5。
实施例27
一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，除步骤(4)中上清液pH值为6.0外，其它同实施例5。
根据上述实施例1-27中牡丹籽粕蛋白质提取率的单因素结果，将牡丹籽粕蛋白质的碱溶温度、碱溶pH值、碱溶时间及料液比作为指标，进行四因素三水平正交试验，正交实验的因素设计见表6。
表1牡丹籽粕基本成分分析结果
表2不同碱溶pH值对牡丹籽粕蛋白质溶出的影响结果
实施例1-6中，料液比(m:v)为1:20，碱溶温度50℃，碱溶时间90min，不同碱溶pH值为7.0、8.0、9.0、9.5、10.0和11.0对牡丹籽粕蛋白质溶出率的影响如表2和图2所示，结果表明选择pH值为9.5为最适。
表3不同料液比对牡丹籽粕蛋白质溶出的影响
实施例5和实施例7-12中，碱溶pH值为9.5，碱溶温度50℃，碱溶时间90min，不同料液比(m:v)1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35和1:40对牡丹籽粕蛋白质溶出的影响结果如表3和图3所示，结果表明选择1:30为最适料液比。
表4不同碱溶温度对牡丹籽粕蛋白质溶出的影响
实施例5和实施例13-17中，碱溶pH值为9.5，料液比(m:v)为1:20，碱溶时间90min，不同碱溶温度35℃，45℃，50℃，55℃，60℃和65℃对牡丹籽粕蛋白质溶出的影响如表4和图4所示，结果表明选择50℃为最适碱溶温度。
表5不同碱溶时间对牡丹籽粕蛋白质溶出的影响
实施例5和实施例18-22中，碱溶pH值为9.5，料液比(m:v)为1:20，碱溶温度50℃，不同碱溶时间30min、60min、90min、120min、150min和180min对牡丹籽粕蛋白质溶出的影响结果如表5和图5所示，选择120min为最适碱溶时间。
实施例5和实施例23-27中，步骤(4)中上清液pH值为2.0、3.0、3.5、4.0、5.0和6.0对牡丹籽粕蛋白质沉淀的影响结果如图6所示，结果表明，pH值为3.5时，牡丹籽粕蛋白质沉淀率达最大值97.46％，因此选择pH值为3.5为最适pH值。
表6正交试验因素表
| 水平 | A/时间(min) | B/温度(℃) | C/pH值 | D/料液比(m:v) |
| 1 | 90 | 45 | 9.0 | 1:25 |
| 2 | 120 | 50 | 9.5 | 1:30 |
| 3 | 150 | 55 | 10.0 | 1:35 |
如表6可知，根据正交实验得出：pH值>料液比>温度>时间，最适的工艺组合为：pH值为10，料液比为1:35，碱溶温度为55℃，碱溶时间为150min。
根据正交实验得出的最佳工艺条件组合，将试验放大，观察放大对于蛋白质溶出率的影响，牡丹籽粕中蛋白质的溶出率分别为89.2％、89.3％和88.9％，平均值为89.1％，因此，可以得出此优化方案可行性较高。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将原料牡丹籽粕粉碎，过60-80目筛，得到牡丹籽粕粉；
(2)取牡丹籽粕粉，加水溶解，混匀成浆液待用；
(3)调节步骤(2)中所述浆液的碱溶pH值，进行碱溶液保温浸提；
(4)离心，取上清液，调节上清液pH值，沉淀蛋白质；
(5)静置后，离心，弃去上清液，用蒸馏水将沉淀洗涤至中性，冷冻干燥，即得到牡丹籽蛋白质。
2.根据权利要求1所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其特征在于：步骤(2)中牡丹籽粕粉和水的料液比为1：10～1：40。
3.根据权利要求1所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其特征在于：步骤(3)中碱溶pH值为7.0～11.0。
4.根据权利要求1所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其特征在于：步骤(3)中碱溶温度为35℃～65℃。
5.根据权利要求1所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其特征在于：步骤(3)中碱溶时间为30min～180min。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其特征在于：步骤(4)中上清液pH值为2.0～5.0。
7.根据权利要求1任意一项所述的牡丹籽粕中蛋白质的提取方法，其特征在于：步骤(2)中料液比为1:35，步骤(3)中碱溶pH值为10，碱溶温度为55℃，碱溶时间为150min。
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