翅果油树种仁蛋白的提取工艺优化及其功能性质分析

冯笑笑,苏颖杰,吴梦月,吴梦洋,杨 静,李美萍,张生万*

(山西大学生命科学学院,山西 太原 030006)

摘 要:以翅果油树种仁为原料,在对翅果油树种仁化学组成进行初步分析的基础上,对提取植物蛋白的常见方法进行比较,并对碱溶酸沉工艺通过单因素试验、正交试验方法进行优化,建立翅果油树种仁蛋白的最佳提取方法;另外对该法所得蛋白功能特性进行系统研究。结果表明:翅果油树种仁含粗脂肪50.87%、总蛋白36.27%、淀粉2.91%、水分5.50%、灰分3.10%;其蛋白提取最佳工艺条件为pH 11.0、料液比1∶50(g/mL)、提取温度55 ℃、提取时间2.0 h、重复提取2 次,提取率达93.85%,蛋白纯度为84.81%;所得蛋白的持水性为1.2~1.8 g/g,吸油性为2.8~3.3 g/g,起泡性在适宜pH值条件下达到190%,乳化性在适宜pH值条件下为25 m 2/g。

关键词:翅果油树种仁;蛋白;提取工艺;功能性质

翅果油树(Elaeagnus mollis Diels)属胡颓子科胡颓子属落叶大灌木或小乔木,是第四世纪冰川后的孑遗植物之一,主要分布于山西省,零星分布在陕西秦岭北麓的户县 [1],已被列为国家二级珍稀濒危保护植物。翅果油树种仁含有油脂、蛋白、多种维生素及矿质元素,其中蛋白的含量可以达到32.21% [2]。翅果油树种仁中所含的蛋白是由清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白组成,以谷蛋白的含量最高,大约为65.917%~68.267% [3],蛋白中含有人体及动物8种必需氨基酸中的7种,且对人体有益的谷氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、精氨酸的含量较高 [2],具有极高的保健价值,可作为优质蛋白饮料及保健食品添加剂 [4]

目前关于翅果油树的研究主要集中于植物生态学及群落等方面 [5-7];翅果油树化学成分方面的研究主要集中在翅果油树籽油、黄酮类物质以及植物甾醇等方面 [8-10]。对翅果油树种仁蛋白的制备见张连水 [11]申报一项发明专利,但该专利是将翅果种仁油粕粉碎、过筛去除杂质后细粉作为翅果油树种仁蛋白,所得蛋白含量仅为45%。其他有关翅果油树种仁蛋白提取及其功能性质的相关研究鲜见报道。目前,对其他植物蛋白的提取研究中,由于其蛋白种类繁多、性质各异,提取与制备方法也很多。油料植物蛋白的提取主要有水提法、有机溶剂提取法、离子交换、碱溶酸沉、膜分离等方法 [12]。本研究结合翅果油树种仁蛋白的种类 [3],对目前常用的几种蛋白提取方法进行了比较,发现碱溶酸沉法工艺简单、提取率相对较高。对影响蛋白提取的主要因素通过单因素试验、正交试验进行了优化,建立了最佳提取工艺。同时,对所得蛋白的持水性、吸油性、起泡性、乳化性进行了考察。以期为翅果油树种仁蛋白的开发利用提供重要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

翅果油树种仁 山西琪尔康翅果生物制品有限公司;牛血清蛋白 美国Solarbio公司;考马斯亮蓝G-250 美国Sigma公司;其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

UV-2550紫外分光光度仪 日本岛津公司;FA-25型实验室高速剪切分散乳化机 德国Fluko公司;STARTER 2100 pH计 奥豪斯仪器有限公司;真空冷冻干燥机 北京博医康实验仪器有限公司;SC-3614低速离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司;DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 郑州长城科工贸有限公司;HH-S型水浴锅 巩义市英峪予华仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 原料各物质含量的测定

水分含量的测定:按GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》中直接干燥法进行;淀粉含量的测定:按GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的测定》中酸水解法进行;粗脂肪含量的测定:按GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的测定》进行;蛋白含量的测定:按GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法进行;灰分含量的测定:按GB 5009.4—2010《食品中灰分的测定》进行。1.3.2 蛋白提取率的测定

采用考马斯亮蓝法 [13],以牛血清蛋白为标准蛋白,考马斯亮蓝G-250染色,牛血清蛋白的标准曲线为y=0.006 46x+0.029 58,R 2=0.994 6,按式(1)计算翅果油树种仁蛋白提取率:

1.3.3 蛋白纯度的测定

采用凯氏定氮法测定蛋白含量,按式(2)计算蛋白纯度:

1.3.4 原料处理及蛋白提取方法选择

1.3.4.1 原料预处理

实验前选取颗粒饱满、无病虫害、质地均匀的翅果油树种子,去除内皮,干燥后粉碎,用正己烷脱脂 [14]制得翅果油树种仁油粕。

1.3.4.2 翅果油树种仁蛋白提取方法的选择

Tris-HCl法 [15]:取脱脂后的样品1 g,加入30 mL 0.2 mol/L pH 8.0的Tris-HCl缓冲液,45 ℃条件下浸提3 h,于4 000 r/min离心15 min后,取上清液测定蛋白含量。

盐溶法 [1 6]:取脱脂后的样品1 g,加入30 mL 0.14 mol/L的NaCl溶液,45 ℃条件下浸提3 h,于4 000 r/min离心15 min后,取上清液测定蛋白含量。

碱溶酸沉法 [17]:取脱脂后的样品1 g,加入30 mL的蒸馏水,用1 mol/L的NaOH溶液调pH 10.0,45 ℃条件下浸提3 h,于4 000 r/min离心15 min,取上清液测定蛋白含量。

三氯乙酸-丙酮沉淀法 [18]:取脱脂后样品l g,加入预冷的5 mL三氯乙酸-丙酮溶液(含体积分数10%三氯乙酸、0.07% β-巯基乙醇),充分混匀后,在-20 ℃静置1 h,4 ℃、4 000 r/min条件下离心15 min。离心后去掉上清液,其沉淀用预冷的丙酮(-20 ℃,含0.07% β-巯基乙醇)洗涤,在-20 ℃冰箱内放置12 h,4 000 r/min条件下离心15 min,去掉上清液,沉淀在相同条件下重复洗涤1次,置于30 ℃真空烘箱中烘干。取干粉,按1∶30 (g/mL)加入蒸馏水溶解,4 000 r/min离心15 min,取上清液测定蛋白含量。

1.3.5 蛋白提取工艺的优化

1.3.5.1 单因素试验

采用碱溶酸沉法,在其他条件一定时,料液比采用1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60(g/mL)6 个水平,pH值采用7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0共6 个水平,提取温度采用25、35、45、55、65、75 ℃ 6 个水平,提取时间采用0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h 6 个水平,分别进行单因素试验。

1.3.5.2 正交试验设计

根据单因素试验结果,选择料液比、pH值、提取温度、提取时间进行四因素三水平L 9(3 4)正交试验,试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平
Table 1 Factors and their levels used in orthogonal array design experiments

水平 因素A料液比(g/mL) B pH C提取温度/℃ D提取时间/h 1 1∶30 9.0 35 1.0 2 1∶40 10.0 45 1.5 3 1∶50 11.0 55 2.0

1.3.6 蛋白提取

1.3.6.1 总蛋白提取

称取5.000 g翅果油树种仁油粕,以料液比1∶50加入蒸馏水,用1 mol/L的NaOH溶液调pH 11.0,55 ℃条件下提取2.0 h,离心取上清液,沉淀在相同条件下再提取一次,离心,合并两次上清液。上清液用1 mol/L的HCl溶液调pH 5.0,使蛋白充分沉淀、离心、用蒸馏水洗至pH 7.0,冷冻干燥得翅果油树种仁蛋白。

1.3.6.2 清蛋白提取

称取5.000 g翅果油树种仁油粕,加入10 倍体积的蒸馏水,45 ℃提取2.0 h,4 000 r/min离心15 min,上清液为清蛋白组分。

1.3.6.3 球蛋白提取

于提取完清蛋白后的沉淀物中加入10 倍体积的2% NaCl溶液,45 ℃提取2.0 h,4 000 r/min离心15 min,上清液为球蛋白组分。

1.3.6.4 醇溶蛋白提取

于提取完球蛋白后的沉淀物中加入10 倍体积70%乙醇溶液,45 ℃提取2.0 h,4 000 r/min离心15 min,上清液为醇溶蛋白组分。

1.3.6.5 碱溶蛋白提取

于提取完醇溶蛋白后的沉淀物中加入10 倍体积0.05 mol/L的NaOH溶液,45 ℃提取2.0 h,4 000 r/min离心15 min,上清液为碱溶蛋白组分。

1.3.7 功能性质测定

对实验室自制的翅果油树种仁蛋白的溶解性测定参照文献[19]方法,持水性测定参照文献[20]方法,吸油性测定参照文献[21]方法,起泡性及泡沫稳定性测定参照文献[22]方法,乳化性及乳化稳定性测定参照文献[23]方法。

1.4 数据处理

每组实验重复3 次,计算平均值和标准偏差。采用Microcal Origin 6.0软件处理数据、作图,添加标准误差。采用SPSS 17.0对实验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 翅果油树种仁成分分析

表2 翅果油树种仁化学组成分析结果
Table 2 Proximate composition of Elaeagnus mollis seed kernels

蛋白种类成分 粗脂肪 总蛋白淀粉 水分 灰分清蛋白 球蛋白 醇溶蛋白 谷蛋白含量/%50.87±0.221 36.27±0.165 4.79±0.014 5.26±0.043 0.59±0.076 25.63±0.032 2.91±0.046 5.50±0.042 3.10±0.021

从表2可知,种仁中粗脂肪含量为50.87%,总蛋白含量为36.27%,与文献[2]报道的粗脂肪46.2%、蛋白32.21%有所不同,可能与产地及品种等不同有关。种仁中除粗脂肪外,蛋白的含量最高,略低于大豆蛋白含量40%,与花生、南瓜籽的蛋白含量相似,约为核桃蛋白含量2 倍。种仁的4种蛋白中,谷蛋白的含量最高,为25.63%,占总蛋白的70.66%,谷蛋白与水混合,是制作面筋的基础,具有很好的开发利用价值。清蛋白和球蛋白含量相近,醇溶蛋白含量最低,蛋白的种类及含量为提取方法的研究提供了重要的理论依据。

2.2 蛋白提取方法的选择

图1 不同提取方法对翅果油树种仁蛋白提取率的影响
Fig. 1 Effect of extraction solvents on the extraction yield of protein

由图1可知,比较4 种方法,提取率大小依次是:碱溶酸沉法>三氯乙酸-丙酮沉淀法>盐溶法>Tris-HCl法。碱溶酸沉法的提取率较高(69.7%),可能与翅果油树种仁蛋白中碱溶蛋白含量较高有关,即与表2中蛋白种类及含量的结果吻合;碱还可以使蛋白结构疏松,打破蛋白分子间的部分氢键,增大提取率。所以本研究选择碱溶酸沉法并对影响其提取效果的主要因素进行考察。

2.3 单因素试验结果

2.3.1 料液比对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响

在提取温度45 ℃、提取时间1.5 h、pH 10.0条件下,研究料液比对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响。如图2所示,料液比在1∶10~1∶40范围内,提取率和纯度都呈上升趋势,提取率由25.02%提高到77.55%,蛋白纯度由59.53%提高到80.11%;料液比在1∶40之后,提取率变化不大,蛋白纯度则下降至64.53%,可能有其他物质溶出影响了蛋白的含量,而且溶剂用量过大会增加后处理的难度,结合实际生产,选择料液比1∶30、1∶40、1∶50作为正交试验的3 个水平。

图2 料液比对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响
Fig. 2 Effect of solid-to-liquid ratio on the extraction efficiency of protein

2.3.2 pH值对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响

图3 pH值对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响
Fig. 3 Effect of solvent pH on the extraction efficiency of protein

在提取温度45 ℃、提取时间1.5 h、料液比1∶40条件下,研究pH值对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响。如图3所示,pH值在7.0~10.0之间,蛋白提取率和纯度都呈上升趋势,提取率由11.31%提高到73.00%,纯度由66.13%提高到82.45%;随着pH值的继续升高,蛋白提取率和纯度都大幅度下降,这可能是由于强碱破坏蛋白中的次级键,使蛋白二、三级结构破坏而引起变性的结果 [24],而且碱性太强会导致脱氨、脱羧、肽键断裂,引起胱赖反应,产生有毒化合物 [25],所以选择pH 9.0、10.0、11.0作为正交试验的3 个水平。

2.3.3 提取温度对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响

图4 提取温度对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响
Fig. 4 Effect of extraction temperature on the extraction efficiency of protein

在pH 10.0、提取时间1.5 h、料液比1∶40条件下,研究提取温度对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响。如图4所示,当提取温度为25~45 ℃时,提取率呈上升趋势,最高达到73.26%,蛋白纯度也呈上升趋势,在45 ℃最高,为81.63%;45 ℃以后,提取率和蛋白的纯度都迅速下降。原因可能是45 ℃以前,随着温度的升高,亲水基团慢慢展开,羟基含量增加,蛋白溶解度增大,当温度达到一定程度时,蛋白可能发生变性 [26],所以选择35、45、55 ℃作为正交试验的3 个水平。

2.3.4 提取时间对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响

图5 提取时间对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响
Fig. 5 Effect of extraction time on the extraction efficiency of protein

在提取温度45 ℃、pH 10.0、料液比1∶40条件下,研究提取时间对翅果油树种仁蛋白提取效果的影响。如图5所示,提取时间在0.5~1.5 h之间,提取率呈缓慢上升趋势,最高达71.65%,提取时间继续延长,提取率略有所下降;蛋白纯度在提取时间0.5~1.5 h之间呈上升趋势,最高达80.17%;1.5 h以后蛋白纯度迅速下降。充足的溶胀时间有利于蛋白的溶解,若提取时间过长,可能由于疏水基团的暴露使部分蛋白发生凝集沉淀 [27],导致蛋白提取率和纯度下降,所以选择1.0、1.5、2.0 h作为正交试验的3 个水平。

2.4 正交试验结果

按1.3.5.2节方法进行正交试验,以蛋白提取率和纯度为指标 [21],综合分析试验结果,其结果见表3。

由表3可知,影响翅果油树种仁蛋白提取率的因素主次顺序为pH值>提取温度>提取时间>料液比,即pH值对翅果油树种仁蛋白提取率的影响最大,最优条件为A 3B 3C 2D 3;影响蛋白纯度的因素主次顺序为料液比>提取时间>提取温度>pH值,最优条件为A 2B 3C 3D 2。影响蛋白综合评价因素主次顺序为pH值>提取温度>料液比>提取时间,即pH值对综合评价影响最大,最佳工艺条件为A 3B 3C 3D 3

分别于A 3B 3C 2D 3、A 2B 3C 3D 2、A 3B 3C 3D 33 个条件下重复提取2 次,测定蛋白提取率及蛋白纯度,其结果见表4。

表3 正交试验设计及结果
Table 3 Orthogonal array design with experimental results

注:*.按蛋白提取率、纯度各占50%计算所得结果。

率/% 纯度/%综合评价*/% 1 1 1 1 1 73.31 76.47 74.89 2 1 2 2 2 78.41 77.25 77.83 3 1 3 3 3 81.65 78.23 79.94 4 2 1 2 3 75.02 79.08 77.05 5 2 2 3 1 77.95 81.77 79.86 6 2 3 1 2 71.38 84.80 78.09 7 3 1 3 2 73.12 82.10 77.61 8 3 2 1 3 78.34 78.66 78.58 9 3 3 2 1 82.95 76.65 79.80提取率试验号 A料液比 B pH C提取温度D提取时间提取k 1 77.79 77.82 74.34 78.07 k 2 74.78 78.23 78.79 74.30 k 3 78.14 78.66 77.57 78.34 R 3.35 4.84 4.45 4.03纯度k 1 76.79 78.69 79.45 77.77 k 2 81.88 79.23 77.66 81.38 k 3 79.14 79.89 80.70 78.66 R 5.09 1.20 3.04 3.61 k 1 77.553 76.517 77.187 78.183 k 2 78.333 78.757 78.227 77.843 k 3 78.663 79.277 79.137 78.523 R 1.110 2.760 1.950 0.680综合评价

表4 不同工艺蛋白提取率、蛋白纯度比较
Table 4 Comparison of the extraction rate and purity of protein from different extraction conditions %

提取条件 A 3B 3C 2D 3 A 2B 3C 3D 2 A 3B 3C 3D 3蛋白提取率 92.01 88.21 93.85蛋白纯度 81.34 84.09 84.81

由表4可知,A 3B 3C 2D 3、A 2B 3C 3D 2两组的提取率及纯度都低于A 3B 3C 3D 3。所以A 3B 3C 3D 3为蛋白提取的最优条件,即pH 11.0、料液比1∶50、提取温度55 ℃、提取时间2.0 h。在此条件下,重复提取2 次,提取率达93.85%,蛋白纯度为84.81%。

2.5 翅果油树种仁蛋白的功能性质

2.5.1 溶解性

图6 pH值对翅果油树种仁蛋白溶解性的影响
Fig. 6 Effect of pH on the solubility of the proteins extracted

如图6所示,翅果油树种仁蛋白的溶解性随pH值升高先降低再升高。在pH 5.0左右的溶解性最差,可知翅果油树种仁蛋白的等电点在5.0附近,pH>10.0时,溶解性大于90%,可能是翅果油树种仁蛋白中碱溶性谷蛋白含量较高的缘故。

图7 温度对翅果油树种仁蛋白持水性的影响
Fig. 7 Effect of temperature on the water-holding capacity of the proteins

2.5.2 持水性如图7所示,翅果油树种仁蛋白的持水性随着温度的升高先增大后降低。50 ℃时持水性达到1.8 g/g,可能是由于蛋白的溶解性增大;温度大于50 ℃时,持水性开始下降,最低为1.2 g/g,可能由于蛋白变性导致溶解性降低,也可能由于氢键作用和离子化基团使蛋白结合水的能力降低 [17],从而影响其持水性。

图8 温度对翅果油树种仁蛋白吸油性的影响
Fig. 8 Effect of temperature on the oil-absorbing capacity of the proteins

2.5.3 吸油性如图8所示,翅果油树种仁蛋白的吸油性随着温度的升高先降低后升高。20 ℃的吸油性为3.12 g/g,可能是在低温条件下,油脂的流动性较差,与蛋白的吸附能力比较强;50 ℃的吸油性最差,为2.8 g/g,可能是蛋白溶解性增大导致其吸油性减弱;随着温度继续升高,吸油性有所增大,最高达到3.3 g/g,可能是高温条件下蛋白发生变性后与油脂的结合能力增大。

图9 pH值对翅果油树种仁蛋白起泡性及泡沫稳定性的影响
Fig. 9 Effect of pH on the foaming capacity and foaming stability of the proteins

2.5.4 起泡性及泡沫稳定性如图9所示,翅果油树种仁蛋白的起泡性及泡沫稳定性在等电点附近最差,分别为40%、20%,而且泡沫较大,不均匀;在碱性条件下得到的泡沫细腻、均匀、稳定性很好,pH值为10.0时,起泡性为190%,泡沫稳定性为88.6%。说明翅果油树种仁蛋白的起泡性及泡沫稳定性与其溶解性密切相关 [28]

图10 pH值对翅果油树种仁蛋白乳化性及乳化稳定性的影响
Fig. 10 Effects of pH on emulsifying capacity and emulsifying stability of the proteins

2.5.5 乳化性及乳化稳定性如图10所示,翅果油树种仁蛋白的乳化性及乳化稳定性随pH值不同而有所变化。在等电点5.0附近翅果油树种仁蛋白的乳化性及乳化稳定性都最差,在远离等电点时,乳化性及其稳定性有所改善。pH 11.0时乳化性及其稳定性最大,分别为25 m 2/g、45 min。

2.6 翅果油树种仁蛋白与大豆分离蛋白、核桃蛋白的功能性质比较

表5 翅果油树种仁蛋白与大豆分离蛋白、核桃蛋白的功能性质比较
Table 5 Comparisons of functional properties of protein isolates from Elaeagnus mollis seed kernels, walnut and soybean

功能性质 翅果油树种仁蛋白 大豆分离蛋白 [29] 核桃蛋白 [30]溶解性/% 11 38 15持水性/(g/g) 1.2~1.8 4.4~5.0 1.5~2.8吸油性/(g/g) 2.8~3.3 1.5~2.2 1.2~1.3起泡性/% 190 59~63 90泡沫稳定性/% 88.6 85.0 95.0乳化性/(m 2/g) 25 70 40乳化稳定性/min 45 87 60

如表5所示,翅果油树种仁蛋白的溶解性低于大豆分离蛋白;持水性与核桃蛋白相似,但低于大豆分离蛋白;翅果油树种仁蛋白的吸油性高于大豆分离蛋白和核桃蛋白,可用于食品工业中,作为肉制品的填充剂;相比于大豆分离蛋白,翅果油树种仁蛋白的乳化性差但起泡性强,可作为食品添加剂应用于泡沫类型食品,如冰淇淋、蛋糕、发泡点心等。

3 结 论

翅果油树种仁主要成分中,粗脂肪含量最高为50.87%,总蛋白含量为36.27%,淀粉含量为2.91%,水分含量为5.50%,灰分含量为3.10%。翅果油树种仁蛋白提取采用碱溶酸沉法相对较好,通过单因素和正交试验得出翅果油树种仁蛋白提取的最佳工艺条件为:pH 11.0、料液比1∶50、提取温度55 ℃、提取时间2.0 h,在此条件下重复提取2 次,提取率为93.85%,蛋白纯度为84.81%。得到的翅果油树种仁蛋白的持水性为1.2~1.8 g/g;吸油性为2.8~3.3 g/g;等电点处的溶解性最差,在碱性或酸性条件下,溶解性较高;起泡性及泡沫稳定性也较好,起泡性在适宜pH值条件下达到190%,高于大豆分离蛋白和核桃蛋白;乳化能力相对较弱,在适宜pH值条件下仅为25 m 2/g。

参考文献:

[1] 宋朝枢, 徐荣章, 张清华. 中国濒危珍稀保护植物[M]. 北京: 中国林业出版社, 1989: 325-328.

[2] 冯宝英, 杨坪荣. 翅果油树种仁化学成分分析研究[J]. 山西林业科技, 1989(4): 6-9.

[3] 任国臣, 闫桂琴, 张直峰. 3 种生态型翅果油树种子贮藏蛋白分析[J].西北植物学报, 2010, 30(6): 1253-1258.

[4] 陈晓蓉. 翅果油树的开发与应用[J]. 山西食品工业, 2004(2): 26-27.

DOI:10.3969/j.issn.1673-6044.2004.02.003.

[5] WANG Yiling, QIN Yongyan, DU Zhen, et al. Genetic diversity and differentiation of the endangered tree Elaeagnus mollis Diels (Elaeagnus L.) as revealed by Simple Sequence Repeat (SSR)Markers[J]. Biochemical Systematics and Ecology, 2012, 40: 25-33.

DOI:10.1016/j.bse.2011.09.009.

[6] 秦永燕, 王祎玲, 张钦弟, 等. 濒危植物翅果油树种群的遗传多样性和遗传分化研究[J]. 武汉植物学研究, 2010, 28(4): 466-472.

DOI:10.3724/SP.J.1142.2010.40466.

[7] 张殷波, 张峰. 翅果油树群落结构多样性[J]. 生态学杂志, 2012,31(8): 1936-1941.

[8] 杜俊民, 侯相林, 齐永琴, 等. 翅果种子油的脂肪酸组成和理化性质研究[J]. 中成药, 2005, 27(9): 1070-1071. DOI:10.3969/ j.issn.1001-1528.2005.09.027.

[9] 张直峰, 杨佳佳, 邵芬娟, 等. 翅果油树叶片总黄酮两种提取工艺的比较研究[J]. 山西师范大学学报, 2010, 24(4): 88-91. DOI:10.3969/ j.issn.1009-4490.2010.04.023.

[10] 安媛, 石阶平, 闫文杰. 翅果油植物甾醇的提取分离与结构分析[J]. 中国食品学报, 2006, 6(1): 235-237. DOI:10.3969/ j.issn.1009-7848.2006.01.049.

[11] 张连水. 一种翅果蛋白粉及其制备方法: 中国,CN201410824099.7[P]. 2015-04-29.

[12] 邓红, 田芸芸, 田子卿. 响应曲面法优化文冠果种仁蛋白的碱溶酸沉提取工艺[J]. 食品工业科技, 2010, 31(8): 197-323.

[13] LIANG Qinqin, LI Yongsheng. A rapid and accurate method for determining protein content in dairy products based on asynchronous-injection alternating merging zone flow-injection spectrophotometry[J]. Food Chemistry, 2013, 141: 2479-2485.

DOI:10.1016/j.foodchem.2013.05.075.

[14] SZE-TAO K W C, SATHE S K. Walnuts (Juglans regia L): proximate composition, protein solubility, protein amino acid composition and protein in vitro digestibility[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2000, 80(9): 1393-1401.

[15] 钟俊桢, 顿儒艳, 刘成梅, 等. 腰果蛋白的提取工艺条件优化[J]. 食品科学, 2014, 35(16): 18-22. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201416004.

[16] 李莹莹, 吴彩娥, 杨剑婷, 等. 白果蛋白质提取及SDS-PAGE分析[J].食品科学, 2010, 31(22): 36-40.

[17] 范三红, 刘艳荣, 原超. 南瓜籽蛋白质的制备及其功能性质研究[J].食品科学, 2010, 31(16): 97-100.

[18] WU Xiaolin, XIONG Erhui, WANG Wei, et al. Universal sample preparation method integrating trichloroacetic acid/acetone precipitation with phenol extraction for crop proteomic analysis[J]. Nature Protocols, 2014, 9(2): 362-374. DOI:10.1038/nprot.2014.022.

[19] GUAN Xiao, YAO Huiyuan, CHEN Zhengxing, et al. Some functional properties of oat bran protein concentrate modified by trypsin[J]. Food Chemistry, 2007, 101(1): 163-170. DOI:10.1016/ j.foodchem.2006.01.011.

[20] 荣艳秋, 吴苏喜, 肖志红. 牡丹籽蛋白的制备工艺优化及功能性质评价[J]. 中国油脂, 2015, 40(7): 26-30. DOI:10.3969/ j.issn.1003-7969.2015.07.006.

[21] 赵小龙, 刘大川. 棉籽分离蛋白的功能性质研究[J]. 中国油脂, 2015,40(1): 27-30. DOI:10.3321/j.issn:1002-6630.2008.11.009.

[22] 林莉, 秦礼康, 张伟. 薏米糠蛋白的提取功能工艺优化及其功能性质[J]. 食品科学, 2015, 36(2): 46-51. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201502009.

[23] 崔淼. 沙棘籽粕蛋白的提取及其功能性质研究[D]. 无锡: 江南大学, 2011.

[24] 莫崇文. 蛋白质化学与工艺学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2007.

[25] 邵佩兰, 徐明. 提取大豆分离蛋白的工艺研究[J]. 粮油加工与食品机械, 2005(9): 47-51.

[26] PARAMAN I, HETTIARACHCHY N S, SCHAEFER C, et al. Hydrophobicity, solubility, and emulsifying properties of enzymemodified rice endosperm protein[J]. Cereal Chemistry, 2007, 84(4): 343-349. DOI:10.1094/CCHEM-84-04-0343.

[27] 李新华, 闫荣. 辽西大扁杏杏仁蛋白的组成及碱法提取工艺的研究[J].食品科技, 2009, 34(5): 132-135.

[28] SONDA B, ADEM G, PASCAL D, et al. Effect of pH on the functional properties of Arthrospira (spirulina) platensis protein isolate[J]. Food Chemistry, 2016, 194: 1056-1063. DOI:10.1016/ j.foodchem.2015.08.133.

[29] 熊拯, 陈敏娥, 张炳亮. 油茶籽粕蛋白质提取工艺及功能特性研究[J]. 粮油食品科技, 2013, 21(1): 27-30. DOI:10.3969/ j.issn.1007-7561.2013.01.009.

[30] 杜蕾蕾, 郭涛, 万辉, 等. 核桃蛋白的分离纯化及功能性质的研究[J]. 中国油脂, 2009, 34(5): 21-24. DOI:10.3321/ j.issn:1003-7969.2009.05.007.

Extraction Optimization and Functional Properties of Protein Isolates from Elaeagnus mollis Seed Kernels

FENG Xiaoxiao, SU Yingjie, WU Mengyue, WU Mengyang, YANG Jing, LI Meiping, ZHANG Shengwan*
(College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China)

Abstract:The chemical composition of Elaeagnus mollis seed kernels was preliminarily analyzed. Then, several common methods for extracting plant proteins were compared to establish a more efficient method to extract protein isolates from Elaeagnus mollis seed kernels. Alkaline extraction and acid precipitation was selected for higher extraction efficiency,and the extraction parameters were optimized using one-factor-at-a-time method and orthogonal array design. Moreover,a systematic investigation was carried out to evaluate functional properties of protein isolates. The results showed that E. mollis seed kernels contained 50.87% crude fat, 36.27% protein, 2.91% starch, 5.50% water and 3.10% ash. The optimal parameters for extraction were determined as follows: pH, 11.0; S/L ratio, 1:50 (g/mL); extraction temperature, 55 ℃;extraction time, 2.0 h; and two extraction cycles. Under these conditions, the extraction yield of protein was 93.85% with a purity of 84.81%. The water-holding capacity and oil-absorbing capacity of the proteins extracted ranged from 1.2 to 1.8 g/g and 2.8 to 3.3 g/g, respectively. The foaming capacity and the emulsifying capacity could reach 190% and 25 m 2/g under optimum pH conditions.

Key words:Elaeagnus mollis seed kernel; protein; extraction process; functional properties

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201616005

中图分类号:TS253.1

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2016)16-0029-07

引文格式:

冯笑笑, 苏颖杰, 吴梦月, 等. 翅果油树种仁蛋白的提取工艺优化及其功能性质分析[J]. 食品科学, 2016, 37(16): 29-35.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201616005. http://www.spkx.net.cn

FENG Xiaoxiao, SU Yingjie, WU Mengyue, et al. Extraction optimization and functional properties of protein isolates from Elaeagnus mollis seed kernels[J]. Food Science, 2016, 37(16): 29-35. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201616005. http://www.spkx.net.cn

收稿日期:2015-12-29

基金项目:大学生创新创业训练计划项目(2015013228)

作者简介:冯笑笑(1992—),女,硕士研究生,研究方向为食品化学。E-mail:1625122827@qq.com.

*通信作者:张生万(1955—),男,教授,学士,研究方向为食品化学、化学计量学。E-mail:zswan@sxu.edu.cn