超声波辅助提取黑花生蛋白和色素工艺研究

叶春苗

摘要：以黑花生为原料，采用单因素试验和正交试验方法获取超声波辅助提取黑花生中的蛋白质和色素的最佳工艺条件。试验结果表明：最佳提取条件為超声波功率84 W、温度45 ℃、料液比1∶9、提取时间80 min；在该工艺条件下，黑花生蛋白质的提取率为29.25%，色素含量为5.75 mg/g。

关键词：黑花生；超声波；提取；蛋白质；色素

中图分类号：S565.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）09-0071-03

黑花生中的蛋白质具有抗突变、抗氧化、促进致癌物体内灭活、抗细胞增殖、增强机体免疫力的功效。同时，黑花生中含量很高的天然花色苷不仅可用于果酱、果汁等食品着色，还具有消除自由基活性、改善视觉功能、降低人体内血清及肝脏中脂肪含量等生理功能。以黑花生粕为原料，采用超声波辅助提取花生粕中的蛋白质和色素，系统研究超声波辅助提取黑花生蛋白质和色素的工艺，为相关研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黑花生：市售；石油醚（分析纯）：天津启邦化工产品有限公司；盐酸（分析纯）：天津市科密欧化学试剂公司；乙醇（95%）：天津市大茂化学试剂厂；磷酸（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；考马斯亮蓝G-250（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；牛血清蛋白（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

KQ3200DB数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；ESJ110-4B分析天平：沈阳龙腾电子有限公司；UV752紫外可见分光光度计；上海佑科仪器仪表有限公司；DGG-9140A电热恒温鼓风干燥箱：上海森信实验仪器有限公司；LXJ-IB离心机：上海安亭科学仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 提取方法 除去黑花生中的杂质，破碎，于石油醚中密封浸泡24 h，脱去脂肪，防止发生脂肪氧化反应；将脱脂后的花生粕置于恒温鼓风干燥箱中烘干（60 ℃）2 h，备用。

称取一定量的脱脂干燥样品置于三角瓶中，按一定料液比加蒸馏水，在设计的超声波功率、温度和提取时间下提取，离心分离提取液，得上清液，备用。

1.3.3 蛋白质含量测定 采用考马斯亮蓝染色法测蛋白质含量。量取蛋白溶液1 mL，加5 mL考马斯亮蓝溶液，摇匀后静置5 min。在595 nm波长处测吸光度值，并根据牛血清蛋白考马斯亮蓝染色标准曲线计算蛋白质含量。蛋白质提取率的计算公式为：

蛋白质提取率=CV/M×100% （1）

式中：C为蛋白质浓度，g/mL；V为蒸馏水体积×稀释倍数，mL；M为样品质量，g。

1.3.4 花生色素含量测定 采用消光系数法测定花生色素含量，用可见分光光度计在黑花生色素最大吸收波长525 nm处测吸光度值，可得到色素含量。计算公式为：

花色苷含量=AV/98.2M （2）

式中：A为吸光度值；V为定容体积×稀释倍数，mL；M为样品质量，g；98.2为花色苷平均消光系数。

1.3.5 单因素试验设计 选取超声波功率、温度、料液比和时间4个因素进行单因素试验，因素水平见表1。

1.3.6 正交实验设计 结合单因素试验结果，以超声波功率、提取温度、物料比、提取时间设计L9（34）正交试验，因素水平设计见表2。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 超声波功率对提取率的影响 从图1可知：随着超声波功率的增大，黑花生蛋白质和色素提取效果相应提高；当功率大于96 W后，蛋白质的提取率开始下降后趋于平衡，色素含量下降。最佳超声波功率为96 W，正交试验取84，96，108 W共3个功率水平。

2.1.2 温度对提取率的影响 从图2可知：随着温度升高，蛋白质提取率和色素含量逐渐上升，表明温度升高有利于蛋白质和色素浸出；温度超过40 ℃后，蛋白质提取率和色素含量均下降。常规水浴加热的温度变化约为5 ℃，考虑到温度范围如果选择过窄，有可能影响测定结果。因此，选择35，40，45 ℃作为正交试验温度因素的3个水平。

2.1.3 料液比对提取率的影响 从图3可知：随着水量增加，黑花生蛋白质的提取率和色素含量相应提高；当物料比大于1‥8后，蛋白质的提取率开始下降，色素含量趋于不变。这是因为溶剂量大，溶液中的蛋白质和色素浓度低，有利于蛋白质和色素传质，但当溶剂量大于一定程度后，对蛋白质提取率和色素含量的影响变小，导致蛋白质提取率下降。料液比过大会增加后续浓缩步骤的耗能和时间，故选择料液比1‥7，1‥8，1‥9进行正交试验。

2.1.4 提取时间对提取率的影响 由图4可知，蛋白质提取率和色素含量随提取时间的增加而增加。刚开始时提取溶剂中的蛋白质和色素含量较低，而原料组织中的含量为最大值；随着提取时间的增加，溶剂中的蛋白质和色素含量逐渐增大，而原料组织中的含量逐渐降低，浓度梯度不断减少，这使得蛋白质和色素的得率先快速增加并在达到最大后开始下降。综合考虑，选择75，80，85 min这3个水平进行正交试验。

2.2 正交试验

正交试验结果见表3。

极差R值表示因素对黑花生蛋白质和色素提取的影响程度。从表3可知：影响黑花生蛋白质提取率的主次顺序为：A>C>B>D，即超声波功率>料液比>温度>提取时间；最优水平为A1B3C3D2，即超声波功率84 W、温度45 ℃、料液比1∶9、提取时间80 min。

3 结论

采用超声波辅助水提法提取黑花生中的蛋白质和色素，综合各因素影响确定的最佳提取条件为：超声波功率84 W、温度45 ℃、料液比1∶9、提取时间80 min。在该工艺条件下，蛋白质的提取率为29.25%，色素含量为5.75 mg/g。endprint

張卓等通过试验得到料液比1‥8、提取温度60 ℃、提取时间120 min、pH 9.0、提取3次的最佳提取条件，其蛋白质提取率为23.39%。而此次试验的提取率为29.25%，说明超声波辅助能够提高蛋白质的提取率。

参考文献

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Abstract：Taken black peanut as raw material， the optimum technological conditions for extracting the protein and pigment from black peanut were obtained by ultrasonic-assisted technology， by using the methods of single factor experiment and orthogonal experiment. The results showed that the optimum extraction conditions of protein and pigment were the ultrasonic power 84 W， the temperature of 45 ℃， the feed liquid ratio of 1∶9， and extraction time 80 min. Under the technological conditions， the yield of black peanut protein was 29.25%， and the pigment content was 5.75 mg/g.

Key words： black peanut； ultrasonic； extraction； protein； pigmentendprint