超聲波輔助提取黑花生蛋白和色素工藝研究

葉春苗

摘要：以黑花生為原料，采用單因素試驗和正交試驗方法獲取超聲波輔助提取黑花生中的蛋白質和色素的最佳工藝條件。試驗結果表明：最佳提取條件為超聲波功率84 W、溫度45 ℃、料液比1∶9、提取時間80 min；在該工藝條件下，黑花生蛋白質的提取率為29.25%，色素含量為5.75 mg/g。

關鍵詞：黑花生；超聲波；提??；蛋白質；色素

中圖分類號：S565.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2017）09-0071-03

黑花生中的蛋白質具有抗突變、抗氧化、促進致癌物體內滅活、抗細胞增殖、增強機體免疫力的功效。同時，黑花生中含量很高的天然花色苷不僅可用于果醬、果汁等食品著色，還具有消除自由基活性、改善視覺功能、降低人體內血清及肝臟中脂肪含量等生理功能。以黑花生粕為原料，采用超聲波輔助提取花生粕中的蛋白質和色素，系統研究超聲波輔助提取黑花生蛋白質和色素的工藝，為相關研究提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑花生：市售；石油醚（分析純）：天津啟邦化工產品有限公司；鹽酸（分析純）：天津市科密歐化學試劑公司；乙醇（95%）：天津市大茂化學試劑廠；磷酸（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；考馬斯亮藍G-250（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；牛血清蛋白（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

KQ3200DB數控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；ESJ110-4B分析天平：沈陽龍騰電子有限公司；UV752紫外可見分光光度計；上海佑科儀器儀表有限公司；DGG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱：上海森信實驗儀器有限公司；LXJ-IB離心機：上海安亭科學儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 提取方法 除去黑花生中的雜質，破碎，于石油醚中密封浸泡24 h，脫去脂肪，防止發生脂肪氧化反應；將脫脂后的花生粕置于恒溫鼓風干燥箱中烘干（60 ℃）2 h，備用。

稱取一定量的脫脂干燥樣品置于三角瓶中，按一定料液比加蒸餾水，在設計的超聲波功率、溫度和提取時間下提取，離心分離提取液，得上清液，備用。

1.3.3 蛋白質含量測定 采用考馬斯亮藍染色法測蛋白質含量。量取蛋白溶液1 mL，加5 mL考馬斯亮藍溶液，搖勻后靜置5 min。在595 nm波長處測吸光度值，并根據牛血清蛋白考馬斯亮藍染色標準曲線計算蛋白質含量。蛋白質提取率的計算公式為：

蛋白質提取率=CV/M×100% （1）

式中：C為蛋白質濃度，g/mL；V為蒸餾水體積×稀釋倍數，mL；M為樣品質量，g。

1.3.4 花生色素含量測定 采用消光系數法測定花生色素含量，用可見分光光度計在黑花生色素最大吸收波長525 nm處測吸光度值，可得到色素含量。計算公式為：

花色苷含量=AV/98.2M （2）

式中：A為吸光度值；V為定容體積×稀釋倍數，mL；M為樣品質量，g；98.2為花色苷平均消光系數。

1.3.5 單因素試驗設計 選取超聲波功率、溫度、料液比和時間4個因素進行單因素試驗，因素水平見表1。

1.3.6 正交實驗設計 結合單因素試驗結果，以超聲波功率、提取溫度、物料比、提取時間設計L9（34）正交試驗，因素水平設計見表2。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 超聲波功率對提取率的影響 從圖1可知：隨著超聲波功率的增大，黑花生蛋白質和色素提取效果相應提高；當功率大于96 W后，蛋白質的提取率開始下降后趨于平衡，色素含量下降。最佳超聲波功率為96 W，正交試驗取84，96，108 W共3個功率水平。

2.1.2 溫度對提取率的影響 從圖2可知：隨著溫度升高，蛋白質提取率和色素含量逐漸上升，表明溫度升高有利于蛋白質和色素浸出；溫度超過40 ℃后，蛋白質提取率和色素含量均下降。常規水浴加熱的溫度變化約為5 ℃，考慮到溫度范圍如果選擇過窄，有可能影響測定結果。因此，選擇35，40，45 ℃作為正交試驗溫度因素的3個水平。

2.1.3 料液比對提取率的影響 從圖3可知：隨著水量增加，黑花生蛋白質的提取率和色素含量相應提高；當物料比大于1‥8后，蛋白質的提取率開始下降，色素含量趨于不變。這是因為溶劑量大，溶液中的蛋白質和色素濃度低，有利于蛋白質和色素傳質，但當溶劑量大于一定程度后，對蛋白質提取率和色素含量的影響變小，導致蛋白質提取率下降。料液比過大會增加后續濃縮步驟的耗能和時間，故選擇料液比1‥7，1‥8，1‥9進行正交試驗。

2.1.4 提取時間對提取率的影響 由圖4可知，蛋白質提取率和色素含量隨提取時間的增加而增加。剛開始時提取溶劑中的蛋白質和色素含量較低，而原料組織中的含量為最大值；隨著提取時間的增加，溶劑中的蛋白質和色素含量逐漸增大，而原料組織中的含量逐漸降低，濃度梯度不斷減少，這使得蛋白質和色素的得率先快速增加并在達到最大后開始下降。綜合考慮，選擇75，80，85 min這3個水平進行正交試驗。

2.2 正交試驗

正交試驗結果見表3。

極差R值表示因素對黑花生蛋白質和色素提取的影響程度。從表3可知：影響黑花生蛋白質提取率的主次順序為：A>C>B>D，即超聲波功率>料液比>溫度>提取時間；最優水平為A1B3C3D2，即超聲波功率84 W、溫度45 ℃、料液比1∶9、提取時間80 min。

3 結論

采用超聲波輔助水提法提取黑花生中的蛋白質和色素，綜合各因素影響確定的最佳提取條件為：超聲波功率84 W、溫度45 ℃、料液比1∶9、提取時間80 min。在該工藝條件下，蛋白質的提取率為29.25%，色素含量為5.75 mg/g。endprint

張卓等通過試驗得到料液比1‥8、提取溫度60 ℃、提取時間120 min、pH 9.0、提取3次的最佳提取條件，其蛋白質提取率為23.39%。而此次試驗的提取率為29.25%，說明超聲波輔助能夠提高蛋白質的提取率。

參考文獻

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Abstract：Taken black peanut as raw material， the optimum technological conditions for extracting the protein and pigment from black peanut were obtained by ultrasonic-assisted technology， by using the methods of single factor experiment and orthogonal experiment. The results showed that the optimum extraction conditions of protein and pigment were the ultrasonic power 84 W， the temperature of 45 ℃， the feed liquid ratio of 1∶9， and extraction time 80 min. Under the technological conditions， the yield of black peanut protein was 29.25%， and the pigment content was 5.75 mg/g.

Key words： black peanut； ultrasonic； extraction； protein； pigmentendprint