小麦麸皮蛋白质的提取及其氨基酸组分分析

郭 娜， 姜绍通， 李兴江， 潘丽军

（1.合肥工业大学 生物与食品工程学院，安徽合肥 230009；2.合肥工业大学安徽省农产品精深加工省级实验室，安徽合肥 230009）

我国每年生产小麦1亿多吨，制粉过程中产生约1700×104t小麦麸皮，其开发利用深度直接关系到面粉全行业的经济效益与技术进步问题［1－5］。小麦麸皮中含有12%～18%的蛋白质，目前主要还停留在饲用层面，其深度开发利用至今未有重大突破［6－9］，高效利用麸皮中的蛋白质则能够有效提高麸皮的经济效益与社会效益。小麦麸皮蛋白质中含有人体必需的多种氨基酸成分，是一种物美价廉的植物蛋白质资源［10－16］。

碱提酸沉法在果实、种子等作物的蛋白质提取中应用广泛。本文以小麦麸皮为原料，通过碱浸提方法提取小麦麸皮蛋白质，同时对小麦麸皮蛋白质进行氨基酸组分分析，寻求蛋白质营养功能，从而实现其分层利用，提高其附加值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦麸皮采购于合肥丰大油脂有限公司。

氢氧化钠、盐酸，杭州化学试剂有限公司；硫酸、硼酸、硫酸铜、硫酸钾、无水乙醇、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、甲醇、甲基红、溴甲酚绿，国药集团化学试剂有限公司；茚三酮、钾钠缓冲液，北京捷盛依科科技发展有限公司。

1.2 仪器与设备

粉碎机，山东精诚医药装备制造有限公司；全自动脂肪测定仪，意大利VELP公司；水分析天平，上海恒准仪器公司；水浴摇床，常州市伟嘉仪器制造有限公司；UDK152全自动定氮仪，意大利VELP公司；S－310D型氨基酸分析仪，SYKAM（赛卡姆）公司；冷冻离心机，日本东京日立公司。

1.3 测定方法

根据文献［17］测定小麦麸皮中蛋白质质量分数；根据文献［18］测定小麦麸皮中脂肪质量分数；根据文献［19］测定粗纤维质量分数；文献［20］测定水分质量分数；根据文献［21］测定小麦麸皮中灰分质量分数。

浸提后蛋白质质量分数测定采用凯氏定氮法，换算系数为6.25。

1.4 实验方法

1.4.1 小麦麸皮预处理

小麦麸皮粉碎后过40目筛，常温保存。

1.4.2 小麦麸皮中蛋白质提取试验方法

分别选取碱浸提时间、pH值、料液比和温度为考察因素，以浸提后小麦麸皮中蛋白质残留率为考察指标进行分析，选择提取最佳效果。具体方法如下：

（1）称取一定质量小麦麸皮用pH值为12的NaOH溶液，在50℃下浸提一定时间后取出，将浸提后的小麦麸皮离心干燥后准备消化进行蛋白质测定，从而研究碱浸提时间对小麦麸皮蛋白提取的影响。

（2）称取一定质量小麦麸皮用pH值为12的NaOH溶液，分别采取不同的料液比，在50℃下浸提一定时间后取出，将浸提后小麦麸皮离心干燥后准备消化进行蛋白质测定，测定提取后小麦麸皮中蛋白质残留量，研究料液比对小麦麸皮蛋白质提取的影响。

（3）称取一定质量小麦麸皮用pH值为12的NaOH溶液，在一定温度下浸提3h后取出，将浸提后小麦麸皮离心干燥后准备消化测定温度对小麦麸皮蛋白提取的影响。

（4）称取一定质量小麦麸皮不同pH值的NaOH溶液，在50℃下浸提3h后取出，将浸提后小麦麸皮离心干燥后准备消化进行蛋白质测定，研究pH值对小麦麸皮蛋白提取的影响。

1.4.3 蛋白质最佳沉淀点的确定

在最优条件下碱液浸提小麦麸皮中蛋白质，离心后，采用1mol／L的HCL溶液调节至不同pH值下沉淀蛋白质，沉淀离心后烘干，测定沉淀质量和蛋白质质量分数。

1.4.4 小麦麸皮蛋白质氨基酸分析

小麦麸皮蛋白质提取物200mg经6mol／L HCl 100℃水解24h后，用氨基酸自动分析仪测定其中氨基酸组成及其质量分数。

2 结果与分析

2.1 小麦麸皮成分分析

小麦麸皮组成成分见表1所列，由表1可看出，小麦麸皮中蛋白质的质量分数为18.5%，有提取价值。

表1 小麦麸皮组成成分 %

2.2 碱浸提小麦麸皮中蛋白质实验研究

2.2.1 碱浸提时间对小麦麸皮蛋白提取影响

碱浸提时间对小麦麸皮蛋白质提取的影响如图1所示。

图1 碱浸提时间对小麦麸皮浸提后蛋白质残留率的影响

从图1可看出，时间增加到3h时，小麦麸皮浸提后蛋白质残留率迅速降低，达到4.4%；当时间延长至7h时，蛋白质的残留率变化不明显，可能是浸提液中蛋白质质量浓度增加达到饱和，蛋白质的残留率不会随着时间的增加而降低，因此选用3h为最佳碱浸提时间。

2.2.2 温度对小麦麸皮蛋白质提取的影响

温度是影响碱浸提小麦麸皮中蛋白质的主要因素之一。小麦麸皮蛋白质残留率随着温度改变的趋势如图2所示。

对不同温度条件下，碱浸提小麦麸皮后蛋白质残留率进行检测，温度提高时，麸皮中蛋白质残留量降低，当温度到达50℃时，小麦麸皮蛋白质的残留率最低，为4.3%，而温度继续上升，蛋白质的残留率反而有部分提高，可能由于小麦麸皮中含有的淀粉在高温时产生的还原糖与蛋白质产生了美拉德反应，从而降低了蛋白质溶解率。

图2 温度对小麦麸皮浸提后蛋白质残留率的影响

2.2.3 料液比对小麦麸皮提取的影响

采用不同料液比浸提小麦麸皮后，测定其蛋白质残留率如图3所示。由图3可以看出，蛋白质残留率在1∶10时最大，可能由于液体量较小，麸皮蛋白质不能完全接触碱溶液，提取效果不佳；增加固液比，蛋白质残留率明显降低，在1∶15时，蛋白质残留量最低为5.2%，但是随着料液比提高，蛋白质残留率没有明显变化，可能由于麸皮与碱溶液充分接触，浸提的效果较好，后期增大液体量，蛋白质的浸提效果变化不大。

图3 料液比对小麦麸皮浸提后蛋白质残留率的影响

2.2.4 pH值对小麦麸皮提取的影响

pH值对小麦麸皮碱浸提后其蛋白质残留率的影响如图4所示，pH值对小麦麸皮碱浸提后蛋白质残留率影响显著。随着pH值的提高，蛋白质残留率明显降低，在pH值为11.0时残留率为4.7%，并且残留率在继续提高后缓慢增加，但考虑到碱浓度提高后，残留率变化不是很大，而碱浓度提高必然增加处理成本，因此选择pH值为12左右的碱溶液提取。

图4 pH值对小麦麸皮浸提后蛋白质残留率的影响

综合上述单因素试验，在pH值为12，料液比1∶15，温度50℃，时间3h时，小麦麸皮中蛋白质残留率为2.65%，即小麦麸皮中蛋白质提取率可达到15.85%。

2.3 小麦麸皮蛋白质最佳沉淀点的确定

测得蛋白质沉淀量后发现，pH值对小麦麸皮蛋白质沉淀影响较大，如图5所示。由图5可看出，pH值增加到3.8时，蛋白质沉淀量增加，当继续提高pH值时，蛋白质沉淀量降低，由此可知小麦麸皮蛋白质的最佳沉淀点在3.8左右。

图5 pH值对小麦麸皮蛋白质沉淀量的影响

2.4 小麦麸皮蛋白质氨基酸分析

小麦麸皮中提取的蛋白质氨基酸分析结果表明，其蛋白质中主要含有13种氨基酸成分，根据所测定的数据计算得到的氨基酸质量分数见表2所列，8种必需氨基酸的质量占提取蛋白质的质量分数为20.4%，与联合国FAO／WHO推荐的儿童摄入必需氨基酸差别较大，但所含有的6种必需氨基酸均高于成人推荐摄入量，并且非必需氨基酸质量分数丰富，是一种很好的成人食用植物蛋白质资源。

表2 小麦麸皮蛋白质氨基酸组成分析%

3 结 论

碱浸提方法适用于小麦麸皮蛋白质的提取，在pH值为12，料液比为1∶15，温度为50℃，碱浸提时间为3h的条件下提取的小麦麸皮蛋白质，提取率达到15.85%，pH值为3.8达到最大沉淀量；产品氨基酸组分分析表明，小麦麸皮蛋白质的氨基酸组成较为丰富，8种必需氨基酸的质量占提取蛋白质的质量分数为20.4%，能满足绝大多数成人需求，是一种良好的食用植物蛋白质资源。

小麦麸皮中还含有丰富的淀粉和纤维类物质，碱浸提出蛋白质后的小麦麸皮可作为后期淀粉以及利用纤维类物质糖化的预处理材料；采用碱浸提方法提取的蛋白质颜色较深，后期作为资源利用还需要进一步处理。

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