醇提法制备榛仁浓缩蛋白的工艺

2012-09-25矫春娜,芦明春,张星

大连工业大学学报 2012年6期

矫春娜, 芦明春, 张星

( 大连工业大学食品学院, 辽宁大连 116034 )

0 引言

榛子具有较高的营养价值,榛仁除可直接食用或添加到食品中外,还可以榨油。制油后的榛仁粕中蛋白质含量较高,含人体中所需6种必需氨基酸,为优质蛋白[1]。但目前棒仁粕主要用作饲料和肥料等低值产品,并没有对其中有价值的成分进行充分利用。利用榛仁粕来制备榛仁浓缩蛋白可实现榛仁粕资源的高值化利用,开发新的植物蛋白资源。

目前浓缩蛋白的制备方法主要包括乙醇浸提、酸法、湿热法和超滤法。其中乙醇浸提法[2]无需排放废水,不存在环境污染问题,且醇溶液具有较强的有机物溶解能力,可将更多的呈色、呈味物质带走,使得醇法的色泽和风味优于其他方法。本课题用醇法制备榛仁浓缩蛋白,为中试设计提供一定的理论依据。

1 试验

1.1 材料及仪器

1.1.1 主要材料

榛仁粕由铁岭三能科技有限公司提供,基本组分为:粗蛋白58.03%,总糖15.08%,水分6.15%,粗脂肪7.95%。

乙醇、浓硫酸、硫酸钾、硼酸、盐酸、氢氧化钠、硫酸铜,均为分析纯。

1.1.2 主要仪器

蛋白质消化器,微量凯氏定氮仪,SC-3610低速离心机,FWBO型高速万能粉碎机。

1.2 测定方法

粗蛋白的测定:GB/T 5009.5—2003；粗脂肪的测定:GB/T 5009.6—2003；水分的测定:GB/T 5009.3—2003；总糖含量的测定:蒽酮硫酸法。

1.3 试验方法

低温脱脂榛仁粕经粉碎,过40目标准筛,称取一定质量于锥形瓶中,将不同浓度的乙醇,按一定的原料质量与乙醇体积比配成溶液。将锥形瓶置于恒温振荡水浴锅中浸提,离心将榛仁浓缩蛋白与非蛋白分离,重复几次后去除上清液,浓缩蛋白于50 ℃条件下干燥,粉碎并过60目筛后,测定其蛋白质量分数。

2 结果与讨论

2.1 乙醇体积分数对蛋白质量分数的影响

称取10 g榛仁粕粉,分别用体积分数40%、50%、60%、70%、80%的乙醇溶液,按固液比为1∶7 混合均匀,在60 ℃条件下浸提3次,每次30 min,结果如图1所示。由图1可见,随乙醇体积分数增加,蛋白质量分数先增加而后有所降低,且在60%左右达到最大值。原因是榛仁蛋白在醇的变性作用下内部结构发生变化,溶解度降低,原来紧凑的球形结构变成松散结构,增加了与原蛋白结合的非蛋白物质和乙醇溶液的接触机会,使得样品中部分可溶性糖分、灰分被乙醇溶液萃取出来,从而使蛋白得到浓缩[3]。当乙醇体积分数继续增加时,溶液极性相应降低,对可溶性糖类的洗脱能力降低,即对蛋白的浓缩效果减弱[4]。因此选择乙醇体积分数为60%。

图1 乙醇体积分数对蛋白质量分数的影响

2.2 浸提温度对蛋白质量分数的影响

称取10 g榛仁粕粉,用60%的乙醇溶液,按固液比为1∶7混合均匀,分别在45、50、55、60、65 ℃条件下浸提3次,每次30 min,浸提温度对蛋白质量分数的影响如图2所示。由图2可见,随着浸提温度的升高,榛仁浓缩蛋白质量分数逐渐增加,在55 ℃时蛋白质量分数最高,之后开始降低。可见,一定范围内升高温度有助于提高榛仁粕中可溶性物质的溶解度,蛋白质量分数也相应提高。当温度过高时,物料黏度增大,不仅分离困难且易使蛋白严重变性,同时耗能增加[3],因此最佳的提取温度在55 ℃左右。

图2 浸提温度对蛋白质量分数的影响

2.3 浸提时间对蛋白质量分数的影响

称取10 g榛仁粕粉,用60%的乙醇溶液,按固液比为1∶7混合均匀,在55 ℃条件下浸提3次,每次分别为20、30、40、50、60 min,浸提时间对蛋白质量分数的影响如图3所示。由图3可以看出,在一定条件下,随着浸提时间的增加,榛仁浓缩蛋白的蛋白质量分数也增加。当浸提时间为40 min左右时蛋白质量分数最高,当浸提温度高于40 min后蛋白质量分数有所下降。原因是乙醇对榛仁粕中的可溶性糖类物质的萃取需要一定时间,当浸提时间达到40 min时,可溶性物质在乙醇溶液中的溶解度基本达到饱和。随着浸提时间的延长,其他蛋白成分如醇溶蛋白在乙醇溶液中的溶解度增大,同时继续延长浸提时间可能会增加动力能耗,使生产成本提高,综合考虑确定最适浸提时间为40 min左右。

图3 浸提时间对蛋白质量分数的影响

2.4 固液比对蛋白质量分数的影响

称取10 g榛仁粕粉,用60%的乙醇溶液,分别按固液比为1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9混合均匀,在55 ℃条件下浸提3次,每次40 min,结果如图4所示。由图4可见,蛋白质量分数随着固液比的增加而升高,当固液比达到1∶8时不再升高。这是因为随着固液比的增加,榛仁粕中的醇溶性物质充分溶于乙醇中,当固液比为1∶8时,乙醇分子的渗透力最强,此后醇溶性物质达到由固相到液相间的传质平衡,蛋白质量分数基本不变[5]。

图4 固液比对蛋白质量分数的影响

2.5 浸提次数对蛋白质量分数的影响

称取10 g榛仁粕粉,用60%的乙醇溶液,分别按固液比为1∶8混合均匀,在55 ℃条件下分别浸提1、2、3、4、5次,每次40 min,结果如图5所示。由图5可以看出,随着浸提次数的增多,蛋白质量分数先升高后又降低,浸提4次时蛋白质量分数最高。原因是浸提次数增加,使得醇溶蛋白在乙醇水溶液中的溶解度增大,造成了蛋白质量分数的相对降低,因此最佳的浸提次数为4次。

图5 浸提次数对蛋白质量分数的影响

2.6 正交试验确定醇法榛仁浓缩蛋白最佳浸提工艺条件根据单因素试验结果进行正交试验,采用L9(34)正交表,以蛋白质量分数为指标,因素水平见表1,正交试验结果及分析见表2。从表1、2可以看出,醇法榛仁浓缩蛋白浸提过程中,乙醇体积分数、浸提温度、固液比为重要因素,各因素对蛋白质量分数的影响顺序为浸提温度、乙醇体积分数、固液比浸提时间。最佳组合为A3B2D3,即乙醇体积分数65%、浸提温度55 ℃、固液比1∶9；而浸提时间为次要因素,选择最经济的30 min。