微波法提取小麥醇溶蛋白的工藝優化

◎ 侯菲菲，張澤英

（武昌工學院食品與環境工程學院，湖北 武漢 430065）

小麥是人類主要的糧食作物，也是我國的三大主糧之一[1]。小麥蛋白是小麥中重要的營養物質，占小麥全粉的10%～15%[2]。小麥蛋白按其溶解性分為清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麥谷蛋白，其中醇溶蛋白是小麥種子中的主要貯存蛋白，占小麥蛋白含量的50%～60%[3]。研究表明小麥醇溶蛋白具有優良的黏彈性、延展性及成膜性，在可食性包裝膜材料領域極具潛在應用價值[4]。小麥醇溶蛋白多采用有機溶劑提取，提取率較低；而微波法能夠破壞組織，促進溶劑的穿透作用，提高有效成分的提取率[5]，因此微波法輔助提取小麥醇溶蛋白具有良好的研究前景。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高筋小麥粉：金健谷業有限公司；95%乙醇：天津博迪化工有限公司；考馬斯亮藍G-250：上海碧云天生物技術有限公司；BSA：上海碧云天生物技術有限公司。

P70D20TL-D4微波爐：格蘭仕電器制造有限公司；723PC可見分光光度計：上海析譜儀器有限公司；GL-25MS離心機：上海精密儀器儀表有限公司；FA1004N電子分析天平：上海精密儀器儀表有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 小麥醇溶蛋白提取方法

將小麥粉與乙醇溶液按不同的料液比混合攪拌均勻，調節pH，微波提取一定時間后離心，上清液稀釋至乙醇體積分數為40%并調節pH，靜置1 h后離心，水洗，干燥后即得小麥醇溶蛋白。

醇溶蛋白得率=提取的醇溶蛋白質量/原料粗蛋白的質量×100%

1.2.2 單因素試驗

在小麥醇溶蛋白提取方法中，選擇乙醇濃度、微波功率、料液比、微波時間4個因素進行單因素試驗，以研究各因素對小麥醇溶蛋白提取率的影響。

1.2.3 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，選擇各因素對小麥醇溶蛋白提取率影響較大的三個水平進行正交試驗。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 乙醇濃度對小麥醇溶蛋白提取率的影響

精確稱取5份小麥粉，每份10 g，分別加入濃度為60%、65%、70%、75%和80%的乙醇溶液100 mL，在微波功率400 W，微波時間90 s的條件下提取小麥醇溶蛋白。結果見圖1。

圖1 乙醇濃度對小麥醇溶蛋白得率的影響圖

由圖1可知，在乙醇濃度為60%～75%時，隨著乙醇濃度的增大，醇溶蛋白提取率逐漸增大；在乙醇濃度為75%時達到最大，然后呈現下降的趨勢，而且高濃度的有機溶劑可能使蛋白質變性，因此確定最佳乙醇濃度為75%。

2.1.2 微波功率對小麥醇溶蛋白的影響

精確稱取5份小麥粉，每份10 g，分別加入濃度為70%的乙醇溶液100 mL，分別選擇功率300、350、400、450 W及500 W，微波時間90 s的條件下提取小麥醇溶蛋白。結果見圖2。

圖2 微波功率對小麥醇溶蛋白得率的影響圖

由圖2可以看到，當微波功率為400 W時，提取率最高，為20%，但隨著微波功率的繼續增加，小麥醇溶蛋白提取率反而降低，這可能是由于微波功率較高，強烈的空化效應破壞有效成分，因此確定最佳提取功率為400 W。

2.1.3 料液比對小麥醇溶蛋白提取率的影響

精確稱取5份小麥粉，每份10 g，分別加入濃度為70%的乙醇溶液 50、100、150、200 mL以及250 mL，即料液比分別為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20和1∶25，在微波功率400 W，微波時間90 s的條件下提取小麥醇溶蛋白。結果見圖3。

圖3

由圖3可知，在一定范圍內，隨著料液比的逐漸增大，小麥醇溶蛋白的提取率逐漸上升，當料液比為1∶20時，提取率最高，之后隨著料液比的增加，得率下降。這主要是因為當料液比較低時，浸提蛋白質的能力有限，導致醇溶蛋白浸提不完全；當料液比達到一定比值時，醇溶蛋白提取完全，此時增大料液比可能會影響原料對微波的吸收，從而使得率降低，同時，料液比的增大也會增加后續溶劑濃縮和回收的困難，因此確定最佳料液比為1∶20。

2.1.4 微波時間對小麥醇溶蛋白提取率的影響

精確稱取5份小麥粉，每份10 g，分別加入濃度為70%的乙醇溶液100 mL，分別選擇時間60、90、120、150 s和180 s，在微波功率400 W的條件下提取小麥醇溶蛋白，探究微波時間對于小麥醇溶蛋白提取率的影響。結果見圖4。

圖4 微波時間對小麥醇溶蛋白得率的影響圖

由圖4可知，在微波時間60～180 s內，隨著處理時間的延長，小麥醇溶蛋白得率呈先升高后降低的趨勢，在120 s時達到最大值，隨后下降。60～120 s內，隨著微波時間的延長有利于小麥醇溶蛋白的提取，但微波處理時間過長，小麥醇溶蛋白遭到破壞，從而使得率降低，因此確定最佳微波時間為120 s。

2.2 正交試驗結果與分析

為確定小麥醇溶蛋白的最優提取工藝，在單因素試驗的基礎上，選取乙醇濃度、微波功率、微波時間和料液比4個因素進行L9(34)正交試驗，正交試驗設計見表1，結果見表2。

表1 正交試驗因素水平表

表2 小麥醇溶蛋白提取正交試驗結果表

由表2可知，4種因素對提取小麥醇溶蛋白的影響大小為B＞A＞C＞D，即微波時間＞乙醇濃度＞料液比＞微波功率；最佳提取組合為A2B2C3D3，即乙醇濃度為75%，微波時間120 s，料液比為1∶25，微波時間120 s，微波功率450 W。

將小麥粉按照正交最佳提取組合試驗方案的工藝進行處理，提取后醇溶蛋白得率為26.7%，高于正交試驗的其余組合，表明在該工藝條件下，小麥醇溶蛋白得率最高。

3 結論

利用微波法提取小麥醇溶蛋白的得率較高，且該方法采用全物理過程，無化學變化及污染，操作簡單、方便，是提取小麥醇溶蛋白的理想途徑。在單因素試驗和正交試驗的基礎上，可以得出4種因素對小麥醇溶蛋白得率的影響大小為微波時間＞乙醇濃度＞料液比＞微波功率，最佳提取工藝為乙醇濃度75%、微波時間120 s、料液比1∶25、微波功率450 W。