蚕豆中蛋白质分离及淀粉提取工艺

孙家美，魏玉梅,冯玉兰

（1.西北民族大学生命科学与工程学院，甘肃兰州730030；2.西北民族大学实验教学部，甘肃兰州730030）

蚕豆（Vicia faba L），别名胡豆、佛豆等，属于豆科、豌豆属，一年生或二年生草本。蚕豆的营养物质特别丰富，蛋白质含量为25%～34%，是一种重要植物蛋白资源，蚕豆中的淀粉含量为37.08%～47.12%，脂肪仅0.8%[1]。蚕豆淀粉大多为直链淀粉，提取后可做葡萄糖等[2]。因此，蚕豆是一种高蛋白、高淀粉、低油脂的食物。其对高血压、高血脂以及心血管疾病患者来说，是很优质的绿色食品；也是抗癌食品之一，对预防肠癌有作用[3]。目前蚕豆主要利用其淀粉来生产其他的食品（如粉丝和粉皮）,然而蚕豆中的大量蛋白质却很少被利用，大多都是随生产废水而流失，不仅造成了资源浪费，还对环境造成了一定的污染[4]。本文从蚕豆中提取淀粉并分离蛋白质，为蚕豆的综合利用开发奠定了理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

材料：兰州本地产干蚕豆。试剂：支链淀粉标准样品、直链淀粉标准样品、氢氧化钠、盐酸、碘化钾。

1.2 试验设备

粉碎机、电子天平、磁力搅拌器、电高速离心机、水浴锅、精密pH 计、紫外分光光度计。

1.3 试验方法

1.3.1 原材料处理 干蚕豆剥皮，粉碎过100 目筛，置于4℃冰箱备用。

1.3.2 工艺流程 详见图1。

1.3.3 操作要点

1.3.3.1 碱液浸提。称取蚕豆粉，分为6 组，每组5 g，分别置于6 个50 ml 烧杯中，依次加入50 ml pH 为8 的氢氧化钠溶液，用磁力搅拌器充分搅拌，6 组对应浸提时间分别为20 min、40 min、60 min、80 min、100 min、120 min。

1.3.3.2 淀粉制备。用移液管吸取上清液12 ml，于4 200 r/min 下离心20 min。沉淀物自然风干后，粉碎过100 目筛，即制得蚕豆淀粉。

图1 工艺流程

1.3.3.3 蛋白质酸沉。取离心后上清液10 ml，用0.1 mol/L 盐酸溶液调其pH 为4.2 左右，使蛋白质沉淀，于4 200 r/min 下离心20 min，取沉淀物即为蛋白质。

1.3.4 双波长分光光度法测蚕豆淀粉中直链、支链淀粉含量

1.3.4.1 淀粉扫描液的配制。分别取直链和支链淀粉标准溶液1.0 ml、5.0 ml 各置于烧杯中，分别向各烧杯内加入30 ml 蒸馏水，以浓度为0.1 mol/L 的盐酸溶液调其pH 至3.0 左右，加0.5 ml 的碘试剂，用蒸馏水将其定容至50 ml，在室温下静置20 min，并以蒸馏水为空白作基线扫描。

1.3.4.2 淀粉标准曲线的绘制。直链淀粉标准曲线：分别吸取0.3 ml、0.5 ml、0.7 ml、0.9 ml、1.1 ml、1.3 ml 浓度为1 mg/ml 的直链淀粉标准溶液于6 只不同的50 ml 容量瓶中，分别向其加30 ml 蒸馏水，用浓度为0.1 mol/L 的盐酸溶液调其pH 至3.0 左右，加0.5 ml的碘试剂，并用蒸馏水定容至50 ml，最后在室温下静置20 min。支链淀粉标准曲线：分别吸取浓度为1 mg/ml 的支链淀粉标准溶液2.0 ml、2.5 ml、3.0 ml、3.5 ml、4.0 ml、5.0 ml 放入6 只不同的50 ml 容量瓶中，加入30 ml 蒸馏水，并以0.1 mol/L 盐酸溶液调pH 至3.0 左右，加入0.5 ml 的碘试剂，且用蒸馏水定容至50 ml，室温下静置20 min。

1.3.4.3 蚕豆淀粉样品的处理。准确称取样品0.100 0 g于烧杯中，加1 mol/L 氢氧化钠溶液10 ml，将烧杯置于85℃水浴中充分搅拌至完全溶解，然后用蒸馏水定容至100 ml，摇匀并静置10 min。吸取5 ml 于烧杯中，加入30 ml 蒸馏水，以浓度为0.1 mol/L 的盐酸溶液调其pH 至3.0 左右，加入0.5 ml 的碘试剂，并用蒸馏水定容其至50 ml，最后在室温下静置20 min。

1.3.4.4 测定。以蒸馏水作为空白对照，在波长为620 nm 和456 nm 处测定直链淀粉标准曲线的吸光度值以及样品的吸光度值，并以A620-A456 绘制直链淀粉单波长曲线。在波长为554 nm 和725 nm 处分别测定支链淀粉标准曲线的吸光度值以及样品的吸光度值，并以A554-A725 绘制支链淀粉双波长曲线。根据标准曲线计算蚕豆淀粉溶液内直链淀粉含量Y1（mg/ml）和支链淀粉的含量Y2（mg/ml）。

1.3.4.5 结果计算

式中，Y1 为蚕豆淀粉溶液内直链淀粉浓度（mg/ml）；Y2 为蚕豆淀粉溶液内支链淀粉的含量（mg/ml）。

2 结果与分析

2.1 蚕豆最佳浸提时间的测定

本实验选择pH 8.0 氢氧化钠溶液，室温下分离的蚕豆蛋白和淀粉量如图2 所示。

图2 在室温下浸提时间对蚕豆蛋白质和淀粉提取量的影响

由图2 可知，在室温条件下，当浸提时间等于60 min 时，蚕豆蛋白的提取量达到最大值，随后蚕豆蛋白和蚕豆淀粉的提取量都开始下降，这可能是由于长时间处于碱性环境引起部分蛋白质和淀粉变性沉淀造成的。随着提取体系的黏度增大，可溶性淀粉和蛋白质的溶解速度也会减慢。据单因素实验，可以确定在室温下蚕豆蛋白质和淀粉的最佳浸提时间在68 min 左右。

2.2 蚕豆淀粉中直链淀粉和支链淀粉的含量

直链淀粉和支链淀粉与碘作用时会产生不同光学特性。用2 种淀粉一定浓度的溶液分别与碘反应，然后在同一个坐标系内以波长为400～900 nm 扫描；结果见图3。分别选择直链淀粉和支链淀粉的测定双波长为620 nm 和456 nm 以及554 nm 和725 nm，测定结果见图4 和图5。

分析图4 和图5 可得出，直链淀粉和支链淀粉与双波长的差值的相关系数分别为0.977 和0.999，说明用双波长法绘制的标准曲线拟合程度非常好。根据标准曲线计算得出：Y1=0.026 mg/ml，Y2=0.067 mg/ml。蚕豆淀粉中直链淀粉含量26%，支链淀粉含量67%。

图3 直链和支链淀粉标准品图谱

图4 直链淀粉的标准曲线

图5 支链淀粉的标准曲线

2 结论

一是据单因素实验，可以确定在室温下蚕豆蛋白质和淀粉的最佳浸提时间在68 min 左右。二是实验蚕豆淀粉中含直链淀粉26%，支链淀粉67%。三是碱法分离蚕豆蛋白质和淀粉的工艺简单，成本低，分离效率高，适用于工业化生产。