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      混合型反相微乳體系萃取茶渣蛋白的工藝優(yōu)化

      2022-08-03 15:24:26譚梓銘解新安
      食品工業(yè)科技 2022年14期
      關(guān)鍵詞:茶渣微乳緩沖液

      張 陽(yáng),代 成,譚梓銘,李 璐,李 雁,解新安,2,

      (1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東廣州 510642;2.廣東省功能食品活性物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州 510642)

      茶葉是一種起源于中國(guó)的產(chǎn)品,是一種天然的健康飲料,在世界各地工廠的加工過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量的茶葉殘?jiān)黐1-2]。據(jù)報(bào)道,茶渣中含有多種活性成分,其中粗蛋白含量為20%~30%,且80%以上為非水溶性蛋白質(zhì)[3]。茶渣蛋白由多種氨基酸組成,具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,此外,它還具有較好的防輻射[4]、抗氧化[5]和降血脂的功能[6],是一種有著極大開發(fā)潛力的優(yōu)質(zhì)植物蛋白源[7]。目前,茶渣蛋白主要是通過(guò)堿提取法[8]和酶提取法[9]來(lái)進(jìn)行萃取。然而,這些方法有著一定的局限性,如環(huán)境污染和資源消耗等問題,無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)。

      微乳提取被認(rèn)為是取代傳統(tǒng)方法的理想選擇[10-11]。微乳是一個(gè)單一的光學(xué)各向同性且熱力學(xué)穩(wěn)定的體系,是一種含有水相、油相和表面活性劑的自發(fā)形成的宏觀分散溶液[12-13]。其中常見的微乳為水包油(O/W)型,而油包水(W/O)微乳也稱為反相微乳。已經(jīng)證明了W/O 微乳體系中的“水池”比純水有更好的溶解能力[14]。因此,W/O 型微乳已被廣泛用于植物蛋白的提取[15]。反相微乳萃取茶渣蛋白的過(guò)程包括兩個(gè)步驟:前萃和后萃,其中蛋白質(zhì)從水相進(jìn)入表面活性劑聚合物的水池中稱為前萃,而含有這些蛋白質(zhì)的溶液從反膠束被回收到新的水溶液中的過(guò)程稱之為后萃[16-17]。

      已有報(bào)道表明,反相微乳提取的植物蛋白具有更好的功能特性和結(jié)構(gòu)[18]。Zhao 等[19]使用AOT 反膠束提取大豆蛋白,發(fā)現(xiàn)其具有更好的功能、營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味特性,并且FTIR 和氨基酸分析結(jié)果表明,大豆蛋白在AOT 反膠束中幾乎保持了原有的結(jié)構(gòu)。可能是因?yàn)榉聪辔⑷橹械姆茨z束結(jié)構(gòu)對(duì)植物蛋白有著一定的保護(hù)作用[20-21]。此外,Zhu 等[22]研究發(fā)現(xiàn),與堿提法和等電點(diǎn)沉淀法制備的蛋白相比,反膠束法提取的脫脂小麥胚芽蛋白具有相對(duì)較好的氮溶性、脂肪吸收能力、起泡性、起泡穩(wěn)定性和乳化穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)也更加致密有序。因此使用反相微乳能夠從茶渣中提取優(yōu)質(zhì)的茶渣蛋白,但目前用反相微乳法從茶葉殘?jiān)刑崛〉鞍踪|(zhì)的研究鮮有報(bào)道。

      在本實(shí)驗(yàn)室以前的研究中,Tween80、AOT、SDS和CTAB 四種表面活性劑制成的反相微乳對(duì)茶渣蛋白的提取效率不高,因此本文使用Tween80、AOT、SDS 和CTAB 制備了Tween80-AOT、Tween80-CTAB、Tween80-SDS 三種反相微乳體系,并研究了各種因素(前萃:表面活性劑濃度、離子型表面活性劑含量、pH、W0、萃取溫度和萃取時(shí)間,后萃取:KCl 濃度、緩沖液pH 和提取溫度)對(duì)反相微乳提取茶渣蛋白的影響。然后通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)提取條件進(jìn)行了優(yōu)化,并通過(guò)SDS-PAGE 電泳測(cè)定了由反相微乳提取的茶渣蛋白的分子量,為后續(xù)生產(chǎn)中進(jìn)一步開發(fā)深加工的茶渣資源提供理論依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 材料與儀器

      茶葉 廣州曼陀嶺茶廠提供;AOT、SDS、CTAB、KCl 溶液 廣州裕兆科技有限公司提供;Tween80、異辛烷、正辛醇 廣州光華科技有限公司;一級(jí)水實(shí)驗(yàn)室自制;所有有機(jī)溶劑 均為分析純。

      PL203 電子天平 梅特勒-托利多儀器有限公司;DF-15 型中藥粉碎機(jī) 溫嶺市大德中藥機(jī)械有限公司;KQ-100 超聲波清洗機(jī) 昆山市超聲儀器有限公司;磁力攪拌器 江蘇市富華有限公司;HH-2 數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州澳華儀器有限公司;KJELTEC 8200 快速定氮儀 福斯特卡托公司;DL-5 高速離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;FD-EC-80 冷凍干燥機(jī)、PHS-3C 數(shù)顯pH 計(jì) 上海精科儀器廠。

      1.2 實(shí)驗(yàn)方法

      1.2.1 茶渣的制備 將蒸餾水加熱至沸騰狀態(tài),然后將茶葉按料液比1:40 加入并煮沸提取20 min。隨后,用棉布將提取物過(guò)濾出來(lái)。上述處理重復(fù)2次后放入烘箱干燥至恒重,然后用DF-15 型中藥粉碎機(jī)將茶渣磨碎。磨碎的茶渣用60 目網(wǎng)篩過(guò)篩[23]。

      1.2.2 反相微乳的制備 將一定濃度的表面活性劑溶解在由異辛烷和正辛醇組成的有機(jī)溶劑中,得到反相微乳,三種混合表面活性劑(Tween80-AOT、Tween80-CTAB、Tween80-SDS)由兩種不同的表面活性劑按一定質(zhì)量比(w/w)混合組成。然后用磁力攪拌器攪拌混合后的溶液,直到完全溶解。反相微乳體系中的水含量表示為W0(水與表面活性劑的摩爾比),用含有氯化鉀的磷酸鹽緩沖液調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度和pH。然后,溶液在超聲波條件下反應(yīng)30 min,直到其清晰透明[24]。

      1.2.3 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定 茶渣蛋白含量的測(cè)定參考GB 5009.5-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中的凱氏定氮法。

      1.2.4 蛋白質(zhì)前萃實(shí)驗(yàn) 取按試驗(yàn)要求配制的反相微乳置于錐型瓶中,加入一定量的茶渣,超聲一定的時(shí)間,然后4000 r/min 離心分離20 min。萃取體系分為兩層,上層為萃取蛋白質(zhì)的反相微乳層,下層為殘?jiān)?,除去殘?jiān)?,測(cè)量上清液(即為前萃液)體積,取5 mL 上清液定氮(以萃取前的反相微乳作為空白樣)[25]。然后以茶渣蛋白前萃率為指標(biāo),考察表面活性劑濃度(0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14 g/mL)、離子型表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω(占表面活性劑總質(zhì)量的比例,10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%)、W0(5、10、15、20、25、30、35)、水相pH(7、8、9、10、11、12、13)、萃取溫度(25、30、35、40、45、50、55、60 ℃)以及萃取時(shí)間(20、40、60、80、100、120 min)5 種因素不同水平對(duì)前萃過(guò)程的影響。固定考察因素表面活性劑濃度0.08 g/mL,離子型表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%,W025,水相pH10,萃取溫度40 ℃,萃取時(shí)間60 min。蛋白質(zhì)前萃率由下式計(jì)算:

      根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,選擇了表面活性劑濃度(A)、離子型表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(B)、水相增溶能力W0(E)和水相pH 四個(gè)因素。以茶渣蛋白前萃率為指標(biāo),通過(guò)正交試驗(yàn)確定最佳提取工藝,因素水平設(shè)計(jì)如表1所示。

      表1 前萃正交試驗(yàn)因素與水平L16(45)Table 1 Factors and levels of forward extraction orthogonal test L16(45)

      1.2.5 蛋白質(zhì)后萃取實(shí)驗(yàn) 取10 mL 前萃液置于錐形瓶中,加入等體積的具有一定離子強(qiáng)度和pH 的KCl 緩沖液,超聲波萃取一定時(shí)間,然后4000 r/min離心分離20 min。分液漏斗分層后取下層水相,測(cè)量體積,取5 mL 下層水相定氮(以KCl 緩沖液作為空白樣),余者真空冷凍干燥,得粗蛋白,測(cè)定蛋白質(zhì)含量[25]。然后以茶渣蛋白后萃率為指標(biāo),考察了緩沖液KCl 濃度(0.25、0.5、1.0、1.5、2.0 mol/L)、緩沖液pH(5.5、6.0、6.5、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0)以及萃取溫度(25、30、35、40、45、50、55、60 ℃)三個(gè)因素不同水平對(duì)后萃過(guò)程的影響。后萃單因素實(shí)驗(yàn)初始條件為:KCl 濃度0.08 mol/L、水相pH7 以及萃取溫度40 ℃。蛋白質(zhì)后萃率由下式計(jì)算:

      通過(guò)正交試驗(yàn)進(jìn)一步研究了茶渣蛋白后萃的最佳條件。如表2所示,對(duì)氯化鉀的濃度(A)和pH(B,C)以及提取溫度(D)進(jìn)行考察,每個(gè)因素選取三個(gè)水平,進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。

      表2 后萃正交試驗(yàn)因素與水平L9(34)Table 2 Factors and levels of forward extraction orthogonal testL9(34)

      1.2.6 茶渣蛋白分子量測(cè)定 參照何忠效的《生物化學(xué)試驗(yàn)技術(shù)》中的試驗(yàn)方法。使用4%的濃縮膠和15%的分離凝膠進(jìn)行SDS-PAGE 電泳分析。含有相同數(shù)量的蛋白質(zhì)的樣品與分子量的標(biāo)記蛋白一起被加載到丙烯酰胺凝膠上。電泳步驟結(jié)束后,使用考馬斯亮藍(lán)R-250 染色1 h,然后用脫色液(乙醇:乙酸:蒸餾水=25:8:67)脫色2 h。

      1.3 數(shù)據(jù)處理

      實(shí)驗(yàn)結(jié)果為重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)后,取平均值。所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都使用SPSS 軟件包(11.5 版)進(jìn)行分析,并使用Excel 2013(Microsoft Corporation,Redmond,WA,USA)繪制了曲線。然后進(jìn)行方差分析以評(píng)估獨(dú)立之間的顯著差異,并通過(guò)鄧肯多重范圍檢驗(yàn)(DMRT)評(píng)估平均值之間的差異是否顯著,不同的小寫字母表示具有顯著性差異(P<0.05)。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 茶渣蛋白前萃實(shí)驗(yàn)結(jié)果

      2.1.1 表面活性劑濃度對(duì)蛋白質(zhì)前萃率的影響 由圖1可知,隨著表面活性劑濃度的增加,Tween80-SDS 和Tween80-CTAB 反相微乳的前萃率先增加后減少,當(dāng)表面活性劑濃度為0.10 g/mL 時(shí),前萃率達(dá)到最高值。Tween80-AOT 反相微乳體系的前萃率低于上述兩種微乳體系,當(dāng)表面活性劑濃度為0.08 g/mL 時(shí),萃取率達(dá)到最大值9.5%。這一結(jié)果可能是表面活性劑濃度的影響造成的,表面活性劑的濃度升高后增強(qiáng)了微乳中水的增溶作用,從而增大了膠束的尺寸和/或增加了膠束的數(shù)量[26],使蛋白質(zhì)更有選擇性地增加轉(zhuǎn)移到有機(jī)相。另一方面,表面活性劑濃度過(guò)高,不利于茶渣蛋白的前萃取。因此選擇0.08 g/mL 的表面活性劑濃度(Tween80-AOT)和0.10 g/mL 的 表 面 活 性 劑 濃 度(Tween80-SDS 和Tween80-CTAB)進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

      圖1 表面活性劑濃度對(duì)前萃率的影響Fig.1 Effect of surfactant concentration on the forward extraction

      2.1.2 離子型表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)蛋白質(zhì)前萃率的影響 在離子型表面活性劑含量增加的條件下(圖2),三種不同的反相微乳體系提取的茶渣蛋白含量均迅速攀升,然后下降。在Tween80-CTAB 和Tween80-SDS 微乳體系中,CTAB 和SDS 含量為70%時(shí),萃取率達(dá)到最高,分別為15.1%和11.9%。而在Tween80-AOT 微乳體系中,AOT 含量從10%到80%變化時(shí),前萃率逐漸增加,且AOT 含量增加到80%時(shí),茶渣蛋白的前萃率接近最大值(10.9%),然而,當(dāng)AOT 含量進(jìn)一步增加時(shí),前萃率反而開始下降。因此在配制混合反相微乳時(shí),本實(shí)驗(yàn)選取AOT 的含量為80%,選取CTAB 與SDS 的含量為70%。

      圖2 離子型表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)前萃率的影響Fig.2 Effect of ionic surfactant content on the forward extraction

      2.1.3 W0對(duì)蛋白質(zhì)前萃率的影響 當(dāng)W0從5 增加到30 時(shí),Tween80-CTAB、Tween80-AOT 和Tween80-SDS 反相微乳體系的前萃率都有極大的提升(圖3),當(dāng)W0達(dá)到25 時(shí),前萃率的增加趨勢(shì)趨于平緩。W0的增加對(duì)應(yīng)于膠束大小的增加,這與蛋白質(zhì)的溶解度密切相關(guān)。這些現(xiàn)象可能是因?yàn)殡S著W0的增加,一些較大的反相膠束形成,可以包含多個(gè)蛋白質(zhì)分子[27]。因此,最佳的W0應(yīng)該是25。

      圖3 W0 對(duì)前萃率的影響Fig.3 Effect of W0 on the forward extraction

      2.1.4 水相pH 對(duì)蛋白質(zhì)前萃率的影響 從圖4 可以看出,在三種反相微乳體系中中,茶渣蛋白前萃率的變化與pH 的變化趨勢(shì)不同。對(duì)于Tween80-AOT和Tween80-SDS 微乳體系,前萃率先上升然后略有下降,當(dāng)pH 為9 時(shí)達(dá)到最大值。對(duì)于Tween80-CTAB微乳體系,前萃率隨著pH 的增加而增加,但當(dāng)pH達(dá)到12 時(shí),茶渣蛋白的前萃率(14.2%)最高。相比于其他兩種反相微乳體系在相同pH 下的提取效果,Tween80-CTAB 微乳體系對(duì)茶蛋白的提取率最高。在最佳pH 下,蛋白質(zhì)的提取率會(huì)通過(guò)靜電相互作用或疏水相互作用得到改善[16]。過(guò)高或過(guò)低的pH 不僅會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性,而且由于將蛋白質(zhì)和表面活性劑混合成乳狀液而無(wú)法形成反相膠束[28]。后續(xù)實(shí)驗(yàn)Tween80-AOT 和Tween80-SDS 微乳體系的水相pH選擇為9.0,而Tween80-CTAB 微乳體系的水相pH選擇12.0。

      圖4 pH 對(duì)前萃率的影響Fig.4 Effect of pH on the forward extraction

      2.1.5 萃取溫度對(duì)蛋白質(zhì)前萃率的影響 如圖5所示,隨著溫度的升高,微乳的整體萃取趨勢(shì)表現(xiàn)為先升高然后降低。當(dāng)萃取溫度為45 ℃時(shí),Tween80-AOT 反相微乳體系獲得了最大的萃取率,而當(dāng)溫度為40 ℃時(shí),Tween80-CTAB 體系和Tween80-SDS體系的萃取率最高,然后當(dāng)溫度繼續(xù)上升時(shí),萃取率逐漸開始下降。這表明溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于蛋白質(zhì)的前萃取,不恰當(dāng)?shù)臏囟葧?huì)影響蛋白質(zhì)在微乳中的溶解度[29-30]。而在適當(dāng)?shù)臏囟认拢鞍踪|(zhì)和反相膠束分子之間的相互作用會(huì)增強(qiáng)[31]。因此,本實(shí)驗(yàn)中Tween80-AOT 微乳體系的適宜萃取溫度為45 ℃,Tween80-SDS 和Tween80-CTAB 微乳體系的適宜提取溫度為40 ℃。

      圖5 萃取溫度對(duì)前萃率的影響Fig.5 Effect of temperature on the forward extraction

      2.1.6 萃取時(shí)間對(duì)蛋白質(zhì)前萃率的影響 在圖6 中,前萃率在提取時(shí)間為20~60 min 的范圍內(nèi)明顯增加,隨后在60~120 min 之間的上升趨勢(shì)趨于平緩。這表明在早期階段(20~60 min),蛋白質(zhì)的前萃取容易受到提取時(shí)間的影響,而且提取率隨著提取時(shí)間的增加而上升。在60~80 min 之間,茶渣蛋白的前萃率沒有隨著提取時(shí)間的增加而發(fā)生明顯的改變,這可能是由于在前期的萃取過(guò)程中,反膠束已經(jīng)增溶了大量的茶渣蛋白,達(dá)到一個(gè)飽和狀態(tài),并且隨著萃取時(shí)間的增加,離子強(qiáng)度等因素也會(huì)對(duì)反膠束結(jié)構(gòu)造成一定的影響[31],因此在隨后實(shí)驗(yàn)中萃取時(shí)間選擇40 min。

      圖6 萃取時(shí)間對(duì)前萃率的影響Fig.6 Effect of extraction time on the forward extraction

      2.1.7 前萃工藝的正交試驗(yàn) 根據(jù)上述單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,對(duì)影響前萃取的四個(gè)主要因素(表面活性劑濃度、離子型表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、W0和水相的pH)進(jìn)行了正交優(yōu)化試驗(yàn)。從表3 中正交試驗(yàn)結(jié)果可以看出,影響Tween80-AOT、Tween80-CTAB 和Tween80-SDS 三種反相微乳體系前萃率的主次順序分別是W0>pH>表面活性劑濃度>離子型表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)、表面活性劑濃度>pH>W(wǎng)0>離子型表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)和表面活性劑濃度>pH>離子型表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)>W(wǎng)0。且從表4~表6 中可以看出,僅有W0對(duì)Tween80-SDS 體系的前萃率影響不顯著。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Tween80-AOT 微乳體系中四個(gè)因素的最佳組合是:A3B2C4E3,即在表面活性劑濃度為0.10 mol/L、離子型表面活性劑含量為70%、pH 為10.0、W0為25 的條件下,Tween80-AOT 微乳體系的茶渣蛋白前萃率最高(11.49%)。Tween80-CTAB 微乳中四個(gè)因素的最佳組合是:A3B2D4E3,茶蛋白的最大前萃率的條件為:表面活性劑濃度0.10 mol/L,離子型表面活性劑含量70%,pH13.0,W025,最高前萃率為16.17%。Tween80-SDS 體系中四個(gè)因素的最佳組合是:A2B3C3E3,在最佳條件下(表面活性劑濃度為0.08 mol/L,SDS 含量為80%,pH 9.0,W025)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后,前萃率為13.10%。

      表3 前萃正交試驗(yàn)安排與結(jié)果Table 3 Arrangement and results of forward extraction orthogonal experiment

      表4 Tween80-AOT 體系前萃正交試驗(yàn)方差分析表Table 4 Significant analysis on forward extraction orthogonal test of Tween80-AOT system

      表6 Tween80-SDS 體系前萃正交試驗(yàn)方差分析表Table 6 Significant analysis on forward extraction orthogonal test of Tween80-SDS system

      表5 Tween80-CTAB 體系前萃正交試驗(yàn)方差分析表Table 5 Significant analysis on forward extraction orthogonal test of Tween80-CTAB system

      2.2 茶渣蛋白后萃實(shí)驗(yàn)結(jié)果

      2.2.1 緩沖液KCl 濃度對(duì)蛋白質(zhì)后萃率的影響 圖7顯示了KCl 濃度對(duì)后萃率的影響。隨著KCl 濃度的增加,三種反相微乳體系的后萃率均表現(xiàn)為先上升后下降,當(dāng)KCl 濃度為1.0 mol/L 時(shí)達(dá)到最大值,其中Tween80-CTAB 最大后萃率為94.5%,而Tween80-AOT 和Tween80-SDS 最大后萃率分別為90.21%和89.41%。研究發(fā)現(xiàn),隨著KCl 濃度的增加,表面活性劑周圍的電層厚度逐漸變薄,表面活性劑的極性頭之間的相互排斥力降低,導(dǎo)致反相微乳中的膠束變小,使得微乳中蛋白質(zhì)的增溶作用減弱,后萃率得到提高[32]。

      圖7 KCl 濃度對(duì)后萃率的影響Fig.7 Effect of KCl concentration on the backward extraction

      2.2.2 緩沖液pH 對(duì)蛋白質(zhì)后萃率的影響 如圖8所示,Tween80-AOT 和Tween80-SDS 微乳體系的茶渣蛋白后萃率隨著pH 的升高而增大,當(dāng)pH 在5.5~11 時(shí),茶渣蛋白的后萃率明顯上升,在pH 到達(dá)11 后,出現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì),因此在pH 為11 時(shí)達(dá)到最高值。在Tween80-CTAB 體系中,pH 在5.5~6.5時(shí),蛋白質(zhì)的后萃率大大增加,然后隨著pH 的增加逐漸降低,茶渣蛋白的后萃率在pH 6.5 時(shí)達(dá)到最高。緩沖液pH 影響后萃率的原因是隨著pH 的增加,更多的茶渣蛋白分子帶負(fù)電,電荷密度增加,削弱了蛋白質(zhì)與表面活性劑之間的靜電作用,促進(jìn)了后萃取過(guò)程,即蛋白質(zhì)從反相膠束中的釋放率增加[33]。另一方面,較高的pH 反而會(huì)增大蛋白質(zhì)之間的靜電排斥作用,導(dǎo)致蛋白質(zhì)后萃率下降[34]。

      圖8 緩沖液pH 對(duì)后萃率的影響Fig.8 Effect of buffer pH on the backward extraction

      2.2.3 萃取溫度對(duì)蛋白質(zhì)后萃率的影響 反相微乳中茶蛋白的提取率可能受到溫度的影響[24]。從圖9中可以得知,三種反相微乳體系對(duì)茶渣蛋白的提取率趨勢(shì)一致,且在40 ℃時(shí)后萃率達(dá)到最高值,但隨著溫度的持續(xù)升高,后萃率均明顯下降。原因是在溫度升高之初,反相微乳與水相之間的分子運(yùn)動(dòng)加快,反相微乳的膠束破壞變大,蛋白質(zhì)的后萃率增加。當(dāng)溫度繼續(xù)升高,萃取率反而開始下降,且過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致蛋白變性[25]。因此,三種反相微乳體系的最佳萃取溫度為40 ℃。

      圖9 萃取溫度對(duì)后萃率的影響Fig.9 Effect of temperature on the backward extraction

      2.2.4 后萃正交試驗(yàn) 從表7 中正交試驗(yàn)結(jié)果可以看出,影響Tween80-AOT、Tween80-CTAB 和Tween80-SDS 三種反相微乳體系后萃率的主次順序分別是萃取溫度>KCl 濃度>緩沖液pH、KCl 濃度>緩沖液pH>萃取溫度和萃取溫度>KCl 濃度>緩沖液pH。且從表8~表10 中可以看出,三個(gè)因素對(duì)三種反相微乳體系都有顯著影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在KCl 濃度為1.2 mol/L、pH 為11.0、萃取溫度為50 ℃的條件下,茶渣蛋白在Tween80-AOT 微乳體系中的后萃率最高(91.53%),則三個(gè)因素的最佳組合是:A3B2D3。Tween80-CTAB 微乳體系中的三個(gè)因素的最佳組合是:A3C3D2,即KCl 濃度為1.2 mol/L,pH 為7.0,萃取溫度為40 ℃,達(dá)到最高后萃率94.78%。表中觀察到Tween80-SDS 微乳體系中茶渣蛋白的最佳后萃取條件為KCl 濃度1.2 mol/L,pH11.0,提取溫度30 ℃,則三個(gè)因素的最佳組合是:A3B2D1,在最佳條件下茶渣蛋白的后萃率為87.72%。

      表7 后萃正交試驗(yàn)安排與結(jié)果Table 7 Arrangement and results of backward extraction orthogonal experiment

      表8 Tween80-AOT 體系后萃正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果Table 8 Significant analysis on backward extraction orthogonal test of Tween80-AOT system

      表10 Tween80-SDS 體系后萃正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果Table 10 Significant analysis on backward extraction orthogonal test of Tween80-SDS system

      表9 Tween80-CTAB 體系后萃正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果Table 9 Significant analysis on backward extraction orthogonal test of Tween80-CTAB system

      2.3 茶蛋白分子量測(cè)定結(jié)果

      圖10展示了用Tween80-CTAB 反相微乳提取茶渣蛋白的SDS-PAGE 電泳圖。在茶渣蛋白的光譜中,有兩條帶子,兩條帶子的分子量分別為27.18 和20.85 kDa,小于堿法提取茶渣蛋白的分子量。在以前的工作中,我們研究了不同方法(反相微乳法、堿法和酶法)提取的茶渣蛋白的特性,結(jié)論表明,反相微乳法提取的茶葉蛋白與堿法和酶法提取的蛋白相比,具有更好的溶解性和乳化性等功能特性[23]。根據(jù)SDS-PAGE 電泳的結(jié)果可知,堿溶法提取的茶渣蛋白的分子帶多于反轉(zhuǎn)微乳法提取的茶葉蛋白。因此,可以知道反相微乳可以選擇性地提取高活性的茶渣蛋白。

      圖10 茶渣蛋白分子量Fig.10 Molecular weight of tea residues protein

      3 結(jié)論

      本研究用非離子型表面活性劑(Tween80)和離子型表面活性劑(AOT、SDS、CTAB)制備了3 種混合表面活性劑的反相微乳體系用于提取茶渣蛋白。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,從茶葉殘?jiān)刑崛「呋钚缘牟枞~蛋白,Tween80-CTAB 反相微乳是最佳選擇,其最佳提取條件為表面活性劑濃度0.10 mol/L,離子型表面活性劑含量70%,pH13.0,W025,萃取溫度40 ℃,萃取時(shí)間40 min。在這種條件下,茶渣蛋白的前萃率為16.17%。然后在最佳條件(氯化鉀濃度為1.2 mol/L,pH7.0,提取溫度40 ℃)下進(jìn)行后萃實(shí)驗(yàn)后,得到其最佳后萃率為94.78%。這些數(shù)據(jù)證明了用反相微乳法從茶葉殘?jiān)刑崛〉鞍踪|(zhì)的可行性,為如今大量存在的廢棄茶渣提供了一個(gè)切實(shí)可行的處理方法,同時(shí)也減少了廢棄茶渣對(duì)環(huán)境的污染。另一方面,未來(lái)的研究還需要進(jìn)一步提高茶渣蛋白的前萃率,使茶渣能夠得到更充分的利用。SDS-PAGE 結(jié)果顯示,反相微乳可以選擇性地提取分子量較小的高活性茶渣蛋白,這可能是前萃率較低的原因。

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