沙棘籽粕蛋白質提取工藝優化及抗疲勞活性研究

黨琳燕

(河南財政金融學院，鄭州 450046)

沙棘屬于沙棘屬胡頹子科，枝條上常有刺，葉子多為單葉互生或者三葉互生，果子顏色包括有紅色、橘色、黃色或者橘黃色；地下根系發達且長有根瘤[1]。

沙棘主要分布于寒帶、熱帶和亞熱帶，我國是沙棘資源最為豐富的國家之一，根據我國沙棘資源普查可知，我國沙棘屬植物面積超過了100萬公頃，包括天然林和人工林，主要分布于我國的山西、四川、青海和甘肅一帶[2-3]。

沙棘中富含有豐富的多糖、維生素、脂肪酸、黃酮、有機酸、多酚、甾醇、三萜、蛋白質和超氧化物歧化酶等多種天然的成分和營養物質，食藥兼用[4]。我國藥典中明確記錄沙棘具有止咳祛痰和活血散瘀等生物活性功能，在民間也被稱為“長壽果”，并伴隨有很多神奇傳說[5]。

蛋白質是人體組織和細胞的重要組成部分，在人體的生理機能調節、免疫系統、遺傳物質和生命活動都具有重要的作用[6-7]。沙棘作為一種高蛋白油料作物，蛋白質含量大約為15%～25%，富含18種氨基酸，包括人類必需的8種氨基酸，與花生和大豆蛋白質相比較，氨基酸種類齊全[8]。

本試驗主要針對沙棘籽提煉油料后的廢棄物沙棘籽粕蛋白質提取工藝進行優化研究，同時對沙棘籽粕中提取的蛋白質進行抗疲勞活性研究，為沙棘產業的發展提供了理論基礎[9]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試劑

沙棘籽粕、大豆分蛋白酶、無水乙醇、40，60，80，100，120目的篩子。

1.2 試驗設備

電子天平、恒溫水浴鍋、離心機、攪拌器、干燥箱、恒溫箱。

1.3 試驗方法

1.3.1 蛋白質測定

采用凱式定氮法，參照GB/T 5009.5-2003。

1.3.2 粉碎度對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響

選取乙醇濃度為60%、料液比例為1∶8、提取溫度為35 ℃、提取時間為1.5 h，研究粉碎度40，60，80，100，120目對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響[10]。

1.3.3 乙醇濃度對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響

選取粉碎度為80目、料液比例為1∶8、提取溫度為35 ℃、提取時間為1.5 h，研究乙醇濃度40%、50%、60%、70%、80%對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響[11]。

1.3.4 料液比例對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響

選取乙醇濃度為60%、粉碎度為80目、提取溫度為35 ℃、提取時間為1.5 h，研究料液比例1∶2、1∶4、1∶6、1∶8、1∶10對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響。

1.3.5 提取溫度對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響

選取乙醇濃度為60%、料液比例為1∶8、粉碎度為80目、提取時間為1.5 h，研究提取溫度35，40，45，50，55 ℃對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響。

1.3.6 提取時間對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響

選取乙醇濃度為60%、料液比例為1∶8、提取溫度為35 ℃、粉碎度為80目，研究不同提取時間0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 h對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響。

1.3.7 正交試驗

根據單因素試驗，選取乙醇濃度、料液比例、提取時間和提取溫度4個因素進行正交試驗，以沙棘籽粕蛋白質提取量作為參考指標[12-13]，進行四因素三水平正交試驗，選取最佳的沙棘籽粕蛋白質提取工藝。

表1 四因素三水平正交試驗表Table 1 Four factors and three levels of orthogonal test

1.3.8 沙棘籽粕蛋白質抗疲勞活性研究

設置空白對照、飼喂小鼠西洋參和沙棘籽蛋白質，對比小鼠負重游泳時間的長短，從而研究沙棘籽粕蛋白質的抗疲勞活性。

2 結果與分析

2.1 沙棘籽粕蛋白質提取工藝單因素試驗

2.1.1 粉碎度對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響

圖1 粉碎度對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響Fig.1 Effect of crushing degree on protein extraction from sea buckthorn seed meal

粉碎破壞沙棘籽的細胞壁，使得細胞中的成分能夠充分被溶劑提取。由圖1可知，隨著沙棘籽粉碎度的增加，溶劑中的蛋白質的含量都有明顯的增加。當粉碎度大于80目時，溶劑中的蛋白質增長速度緩慢。由于粉碎度的增加會增加成本，且沙棘中的蛋白質提取并沒有明顯的效果。所以，本試驗選取粉碎度80目為試驗最佳條件。

2.1.2 乙醇濃度對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響

圖2 乙醇濃度對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響Fig.2 Effect of ethanol concentration on protein extraction from sea buckthorn seed meal

由圖2可知，隨著乙醇濃度的增加，蛋白質的含量先增加后降低，當乙醇的濃度小于60%時，蛋白質的含量隨著乙醇的濃度增加而增加；當乙醇的濃度大于60%時，蛋白質的含量隨著乙醇濃度的增加而降低。過高的乙醇濃度會導致蛋白質變性，從而影響沙棘籽粕蛋白質的提取效果。因此，選擇乙醇濃度60%作為單因素試驗的最佳提取條件。

2.1.3 料液比例對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響

由圖3可知，當料液比例為1∶2～1∶6時，溶液中的蛋白質含量隨著料液比例的增加而增加；當料液比例為1∶6～1∶10時，溶液中的蛋白質含量隨著料液比例的增加而減少。當料液比例小于1∶6時，沙棘籽中的蛋白質迅速融入乙醇中，蛋白質的含量增加；當料液比例大于1∶6時，沙棘籽在溶劑中的濃度下降，反而不利于沙棘籽中蛋白質的溶出，本試驗選取1∶6為單因素最佳料液比例。

圖3 料液比例對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響Fig.3 Effect of solid-to-liquid ratio on protein extraction from sea buckthorn seed meal

2.1.4 提取溫度對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響

圖4 提取溫度對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響Fig.4 Effect of extraction temperature on protein extraction from sea buckthorn seed meal

由圖4可知，沙棘籽的蛋白質含量隨著提取溫度的改變而改變，當溫度小于45 ℃時，隨著溫度的升高，溶液蛋白質的溶解度逐漸增加，且到45 ℃時，溶液中的蛋白質溶解度達到最高，為50%，當溫度超過45 ℃時，溶液中的蛋白質含量逐漸降低，由于溫度的升高，導致溶液中蛋白質變性，從而導致了溶液中蛋白質含量的降低。

2.1.5 提取時間對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響

圖5 提取時間對沙棘籽粕蛋白質提取效果的影響Fig.5 Effect of extraction time on protein extraction from sea buckthorn seed meal

由圖5可知，隨著沙棘籽粕蛋白質提取時間的增加，沙棘籽溶液中提取的蛋白質先增加后降低，當提取時間小于1.5 h時，溶液中的蛋白質隨著時間的增加而增加；當提取時間超過1.5 h時，溶液中蛋白質的含量逐漸降低。主要是因為隨著提取時間的增加，沙棘籽中更多的物質溶解于溶劑中，從而導致了溶劑中蛋白質的含量降低，所以本試驗選取1.5 h為單因素試驗中最佳的沙棘籽粕蛋白質提取時間。

2.2 正交試驗

根據單因素試驗，該試驗選取料液比例、乙醇濃度、提取溫度和提取時間4個因素進行正交試驗，以蛋白質含量作為指標，進行四因素三水平正交試驗，以獲取最佳的沙棘籽蛋白質提取工藝條件。

表2 沙棘籽蛋白質正交試驗方案及結果Table 2 The orthogonal experiment scheme and results of sea buckthorn seed protein

由表2可知，各個因素對沙棘籽蛋白質提取效果的影響順序為乙醇濃度>料液比例>提取時間>提取溫度，最佳的組合為A2B1C1D1，即乙醇濃度為70%、料液比例為1∶6、提取溫度為45 ℃和提取時間為1.5 h。

2.3 沙棘籽粕蛋白質抗疲勞活性研究

疲勞的表現為運動能力下降，本試驗采用小鼠負重游泳試驗來檢測沙棘籽蛋白質抗疲勞活性，通過比較空白對照組、飼喂沙棘籽蛋白質和西洋參，比較小鼠游泳時間，從而反映不同的物質抗疲勞程度。

表3 沙棘籽蛋白質抗疲勞活性研究對比Table 3 Comparison of research on anti-fatigue activity of sea buckthorn seed protein

由表3可知，空白對照組小鼠游泳時間為12.6 min，飼喂沙棘籽蛋白質，小鼠的游泳時間為18.9 min，飼喂小鼠西洋參，小鼠的游泳時間為25.8 min。不同的飼喂物小鼠的抗疲勞活性不一致，試驗結果表明沙棘籽粕蛋白質具有一定的抗疲勞特性，但其效果明顯小于西洋參。

3 小結

我國沙棘資源豐富，但目前國內沙棘加工企業規模小、產品單一、技術落后，嚴重制約了沙棘產業的發展[14]。本研究基于此，對沙棘籽榨油后的沙棘籽粕蛋白質加工工藝進行優化，單因素試驗研究結果表明，最佳提取工藝為沙棘籽粕粉碎度80目、乙醇濃度60%、料液比例1∶6、提取溫度45 ℃、提取時間1.5 h; 正交試驗結果表明，最佳沙棘籽蛋白質提取工藝為乙醇濃度70%、料液比例1∶6、提取溫度45 ℃和提取時間1.5 h。沙棘籽粕蛋白質抗疲勞結果表明，沙棘籽粕蛋白質具有一定的抗疲勞活性，但其效果明顯小于西洋參。