棉饼(仁)中蛋白生产工艺的研究

王书云,刘良忠,熊杜明,2,江莉莉,马 谦

(1.武汉工业学院食品科学与工程学院,湖北武汉 430023;2.华中农业大学食品科技学院,湖北武汉 430070)

棉饼(仁)中蛋白生产工艺的研究

王书云1,刘良忠1,熊杜明1,2,江莉莉1,马 谦1

(1.武汉工业学院食品科学与工程学院,湖北武汉 430023;2.华中农业大学食品科技学院,湖北武汉 430070)

采用醇洗法、酸洗法和碱提法三种方法对棉饼 (仁)中蛋白的生产工艺进行了研究,结果表明：采用碱提法得到的蛋白纯度最高,且蛋白中游离棉酚的含量小于 0.06%,但蛋白回收率不大,且对原料进行预处理 (提酚)后,得到的最终样品中蛋白质纯度明显高于未处理的原料,进一步完善和改进了棉饼 (仁)中蛋白的生产工艺。

棉籽蛋白;醇洗法;酸洗法;碱提法;生产

我国是一个产棉大国,年生产棉籽约 600万 t,是和大豆、菜籽同样重要的食用油脂资源。棉籽不仅是一种很好的油源,而且也是一种有待开发利用的重要蛋白资源[1]。美国农业部在 8月份农产品月度供需报告中预计,2007年中国棉籽产量为1274万 t。棉籽蛋白利用中的重要问题是除去有毒的酚类物质,即棉酚 (Gossypols)。

棉籽蛋白含有贮藏蛋白和非贮藏蛋白[2],这两部分蛋白在分子量和溶解度、功能特性以及营养价值上有很大的差别[3]。非贮藏蛋白包含小分子的水溶性蛋白,在 pH 4.5左右溶解度最低,贮藏蛋白包含大分子的碱溶蛋白,在 pH 6—6.5时溶解度最低,即贮藏蛋白与非贮藏蛋白的等电点不同[4]。

棉籽蛋白中所含人体必需氨基酸组成与联合国粮农组织 (FAO)所规定的标准日粮氨基酸组成参考值比较接近 (见表1)。棉籽蛋白与大豆蛋白相比较,其赖氨酸含量稍低于大豆蛋白,但蛋氨酸含量稍高于大豆蛋白,水平更接近 FAO的规定[5]。因此棉籽蛋白是一种高质量的植物蛋白,不仅是重要的饲料蛋白源,更是人类可食用的优质植物蛋白。食用棉籽蛋白不会使人肠胃胀气,没有豆腥味,国外已有食用棉籽蛋白出售。棉籽蛋白质含量 70%以上,作为各种食品的蛋白添加剂,其效价为 2.3—2.7;作为各种肉制品的填充料,如掺在肉丸子、肉馅饼中;在面粉中添加棉籽蛋白,可使面团的水合性能增强,延长食品的货架寿命;加到油炸食品中可减少其吸油量;可用于含蛋白的饮料以及各种果料糕点等的制备[6]。

表1 棉籽蛋白、大豆蛋白主要氨基酸含量

1 材料与方法

1.1 材料

压榨后的棉饼,脱脂后的棉仁,山东远东海创(荷泽)生物科技有限公司提供;压榨后的棉饼提取棉酚后烘干、粉碎、待用;脱脂后的棉仁提取棉酚后烘干、粉碎、待用;乙醚、硼酸、氢氧化钠、硫酸铜、丙酮、硫酸钾,天津市科密欧化学试剂有限公司提供;盐酸、浓硫酸,宜昌神龙化学试剂有限公司提供;甲基红、溴甲酚绿,中国医药 (集团)上海化学试剂公司提供;棉酚标准品,sigma公司。

1.2 仪器与设备

凯氏定氮装置、索氏抽提装置,自组装;八孔消化炉,上海纤检仪器有限公司;WFJ 7200型可见分光光度计,尤尼柯 (上海)仪器有限公司;分析天平,Ohaus Corp.Pine.Book,NJ,USA;数显恒温水浴锅HH-2,国华电器有限公司;数显鼓风干燥箱 GZX-9140 MBE上海博迅实业有限公司医疗设备厂;容量瓶;漏斗;消化管;移液管等。

1.3 方法

1.3.1 测定方法

蛋白质含量的测定[7]：微量凯氏定氮法。脂肪含量的测定[7]：索氏抽提法。游离棉酚 (FG)的测定[8]：分光光度法。

1.3.2 实验方法

①醇洗法浓缩蛋白。取原料 30 g,按料液比为1∶7(W/V)加入 60%的乙醇,混合均匀后室温放置3 h,离心分离出醇溶液,固形浆状物干燥后粉碎过筛,测定样品中蛋白质的含量。②酸洗法浓缩蛋白。取原料 30 g,按料液比为 1∶10(W/V)加水混合均匀,搅拌下调节 pH到 4.5,室温放置 3 h,使蛋白质沉淀,离心后固形沉淀物干燥后粉碎过筛,测定样品中蛋白质的含量。③碱提法分离蛋白[9]。取原料30 g,按料液比为 1∶10(W/V)加水混合均匀,搅拌下用碱液调节 pH至 11.4,浸取时间为 2 h后离心分离,上清液在搅拌下调节 pH为 6.0左右沉淀出贮藏蛋白,离心分离后沉淀烘干,测定蛋白质的含量,上清液再调节 pH为 4.5左右沉淀出非贮藏蛋白,测定蛋白质含量。④棉酚的提取。取压榨后的棉饼200 g,按料液比为 1∶4加入 90%的甲醇,调节 pH在5.5—6.0之间,搅拌均匀后,置于 45℃水浴锅中浸取 1 h后取出,分离出上清液,将沉淀按上述方法再浸取一次,回收上清液,沉淀烘干、粉碎后备用。

2 结果与讨论

2.1 四种原料中粗蛋白、脂类和游离棉酚的测定结果

由表2可以看出,四种原料中压榨后的棉饼提酚后的样品中蛋白质的含量最高,而脂类的含量最低,说明在利用有机溶剂提取棉酚的过程中,一少部分脂类也随着有机溶剂溶出,从而使提酚后的样品在四种原料中蛋白质的含量最高,而脂类的含量最低。对样品中游离棉酚的含量,提酚后的样品明显低于提酚前的,结果表明,采用甲醇法,样品中游离棉酚的提取率在 40%左右。

表2 原料中粗蛋白、脂类和游离棉酚的含量

2.2 三种实验方法对不同原料蛋白质得率的影响

由表3可以看出：①采用碱提法得到的蛋白从纯度上好于醇洗法和酸洗法;②对压榨后的棉饼和压榨后的棉饼提酚后的样品,采用醇洗法和酸洗法得到的蛋白含量相差不大,与原料蛋白含量相比,上升了不到 10%,但游离棉酚的含量相差较大;③对脱脂后的棉仁,采用醇洗法得到的蛋白比采用酸洗法得到的蛋白含量要高,且两种方法得到的蛋白含量都比原料中高出 10%左右;④对碱提法,脱脂后的棉仁得到的蛋白量最多,蛋白纯度也较高,对压榨后的棉饼提酚后的样品和脱脂后的棉仁提酚后样品,蛋白的纯度最高,达到 88.29%和 92.51%,游离棉酚的含量也较低,分别为 205.47mg/kg和257.95mg/kg,但蛋白得率较低。

表3 不同方法对四种样品效果的比较

3 结论

通过上述实验研究,对棉籽蛋白的生产工艺可做以下结论。

3.1 醇洗法、酸洗法和碱提法三种方法相比,采用碱提法得到的蛋白纯度最高。

3.2 对压榨后的棉饼,采用以上三种方法,提酚后的样品中蛋白质的含量都比提酚前要高,且碱提法得到的蛋白含量最高,达到 88.29%。

3.3 采用醇洗法和酸洗法对脱脂后的棉仁与压榨后的棉饼处理,脱脂后的棉仁效果优于压榨后的棉饼,压榨后的棉饼采用这两种方法,蛋白纯度上升不到 10%,而脱脂后的棉仁蛋白纯度上升了 10%左右。

3.4 对原料进行提酚后,得到的蛋白中游离棉酚的含量都明显低于未提酚的样品,且采用碱提法得到的蛋白产品中游离棉酚的含量都较低,达到了联合国咨询委员会提供的食用棉籽蛋白质中游离棉酚含量≤0.06%的标准[10]。

[1] 崔志芹.从双液相棉粕中制备浓缩蛋白和分离蛋白[D].南京：南京工业大学,2004.

[2] Berardi L C,Martinez W H,Fernandez C J.Cottonseed protein isolate： two step extraction procedure[J].J Food Technology,1969,23(10)：75-82.

[3] Lawhon JT,Manak L J,Lusas E W.An improved processforisolation ofglandless cottonseed protein using industrial membrane systems[J].J food Science,1980,45：197-199,203.

[4] 肇立春.棉籽分离蛋白生产工艺试验研究[J].粮油加工 ,2007(3)：49-50.

[5] 张娜,潘思轶.棉籽蛋白提取工艺研究[J].中国油脂,2008(11)：91-93.

[6] 黄祖德,华聘聘.棉籽蛋白的开发利用 [J].粮油食品,2001(2)：45-65.

[7] 吴谋成.食品分析与感官评定 [M].北京：中国农业出版社,2004：59-82.

[8] 朱兆英,朱平.不同分光光度法测定棉籽油中游离棉酚的对比研究[J].中国预防医学杂志 ,2005,6(3)：265-266.

[9] 肇立春.棉籽分离蛋白生产工艺试验研究[J].粮油加工,2007(3)：49-50.

[10] 许元杰.棉籽酱油中游离棉酚测定方法探讨[J].中国酿造,1989(2)：30-31.

Study of the protein production in the cotton cake(kernel)

WANG Shu-yun1,LIU Liang-zhong1,XIONG Du-ming1,2,JIANG Li-li1,MA Qian1
(1.College of Food Science and Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China;2.College of Food Science and Technology,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China)

The protein production in the cotton cake(kernel)is studied with mellow method,acid method and alkali method,The results indicate：the protein product by the alkali method had higher purity,and the free gossypol content less than 0.06%,but had lower callback,and through pretreatment(degossy poling)for material,the ultimate sample pretreatment material had higher protein purity with raw material,and this paper perfect and ameliorate the protein production in the cotton cake(kernel).

cotton seed protein;mellow method;acid method;alkali method;production

TS 222

A

1009-4881(2010)01-0018-03

10.3969/j.issn.1009-4881.2010.01.006

2009-03-11.

王书云 (1982-),女,硕士研究生,E-mail：lin2022888@163.com.