超聲波輔助提取吊干杏杏仁蛋白工藝研究

姚瑞祺，高 敏，張小寧

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西楊凌 712100）

吊干杏又名樹上干杏，薔薇科（Rosaceae） 李亞科（Prunoideae） 杏屬（Prunus） 品種，原產(chǎn)我國新疆伊犁，因果實(shí)成熟后易于在樹上自然風(fēng)干而得名。吊干杏生長適應(yīng)性良好，目前在陜西省渭北旱源有大量種植。吊干杏屬仁肉兼用良種，杏核易開口，蛋白質(zhì)含量豐富。目前，關(guān)于吊干杏的研究主要集中在栽培管理、貯藏保鮮、產(chǎn)品初加工等方面[1-4]，較少涉及吊干杏杏仁蛋白提取。

超聲波是一種波長極短的電磁波，可用于植物有效成分的輔助提取，具有加快提取效率、節(jié)約能源及環(huán)保等優(yōu)勢。超聲波輔助提取主要通過空化效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)3 個(gè)方面的效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。在食品工業(yè)中，超聲波輔助提取已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多糖、酚類物質(zhì)、色素、生物堿等功能成分的制備中，能有效提高產(chǎn)品得率，且能改善產(chǎn)品功能性質(zhì)，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。探討超聲波輔助對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率的影響，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定超聲波輔助提取吊干杏杏仁最佳工藝條件，以期為吊干杏的開發(fā)利用提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

吊干杏，采自陜西省三原縣。

考馬斯G-250、牛血清標(biāo)準(zhǔn)蛋白（分析純），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司提供；氫氧化鈉、鹽酸、95%乙醇、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸，均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。

1.2 儀器

KH-500DE 型超聲波清洗器，昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司產(chǎn)品；UV1901PCS 型雙光束紫外可見光分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；LE203E/02 型電子天平，梅特勒- 托利多儀器（上海） 有限公司產(chǎn)品；PHS-3C 型pH 計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；FD-1A-50 型冷凍干燥機(jī)，杭州川一實(shí)驗(yàn)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原料處理

去除吊干杏果肉，將杏核開口、保留杏仁。將吊干杏杏仁粉碎，于45 ℃條件下烘干，過40 目篩。用石油醚回流處理過篩后的杏仁粉，除去油脂，得到脫脂杏仁粉。將脫脂杏仁粉貯藏于干燥器中備用。

1.3.2 吊干杏杏仁蛋白提取

參照苗欣月等人[5]的方法并適當(dāng)修改。取5 g 脫脂杏仁粉，加入100 mL 蒸餾水，攪拌均勻，利用NaOH 溶液調(diào)節(jié)至相應(yīng)的pH 值9.0～11.0。在設(shè)定的超聲功率、浸提溫度、超聲時(shí)間條件下進(jìn)行吊干杏杏仁蛋白超聲波輔助提取。浸提結(jié)束后，冷卻至室溫進(jìn)行離心操作（以轉(zhuǎn)速4 500 r/min 離心10 min），保留上清液，定容至100 mL，待測。

在提取的上清液中加入鹽酸調(diào)節(jié)pH 值至4.0，在4 ℃條件下靜置2 h，離心后（以轉(zhuǎn)速4 500 r/min離心10 min），保留沉淀物。用蒸餾水溶解沉淀物，利用NaOH 溶液調(diào)節(jié)pH 值至7.0，0.45 μm 濾膜過濾除雜，經(jīng)真空冷凍干燥最終得到吊干杏杏仁蛋白粉。

1.3.3 吊干杏杏仁蛋白提取率測定

上清液中蛋白質(zhì)含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)法。

1.3.4 吊干杏杏仁蛋白純度測定

吊干杏杏仁蛋白質(zhì)純度的測定采用凱氏定氮法。

1.3.5 超聲輔助提取單因素試驗(yàn)

取脫脂杏仁粉5 g，按照料液比1∶20 加入蒸餾水，分別考查超聲頻率（28，40，60，80，100 kHz）、浸提溫度（30，40，50，60，70 ℃）、超聲時(shí)間（15，20，25，30，35，40 min）、提取液pH 值（8.0，8.5，9.0，9.5，10.0，10.5，11.0） 對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率的影響。以無超聲波輔助提取作為試驗(yàn)對(duì)照。

因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 因素與水平設(shè)計(jì)

1.3.6 超聲輔助提取正交試驗(yàn)

參照單因素試驗(yàn)結(jié)果，以超聲頻率、浸提溫度、超聲時(shí)間、提取液pH 值為因素，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，探討不同水平條件下這些因素對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率的影響，并確定最佳工藝參數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 18.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 超聲頻率單因素試驗(yàn)

超聲頻率對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率的影響見圖1。

圖1 超聲頻率對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率的影響

由圖1 可知，不同頻率的超聲波對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率影響顯著，在28～100 kHz 區(qū)間范圍內(nèi)，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢；當(dāng)頻率為60 kHz 時(shí)達(dá)到極值，再繼續(xù)增大，提取率反而下降?？赡苁且?yàn)?0 kHz 超聲頻率接近杏仁蛋白的共振頻率，能產(chǎn)生顯著空化效應(yīng)[6]；當(dāng)超聲頻率為80 kHz 以上時(shí)，超過了杏仁蛋白的共振頻率，反而促使部分蛋白質(zhì)變性，導(dǎo)致杏仁蛋白不易溶出和提取率下降。

2.1.2 浸提溫度單因素試驗(yàn)

浸提溫度對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率的影響見圖2。

圖2 浸提溫度對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率的影響

由圖2 可知，在所選30～70 ℃范圍內(nèi)，伴隨浸提溫度的升高，樣品提取率呈現(xiàn)了先增大后趨于平穩(wěn)的趨勢，基本符合超聲波輔助提取的熱效應(yīng)規(guī)律[7]；當(dāng)浸提溫度為50 ℃時(shí)，吊干杏杏仁蛋白提取率為62.54%；當(dāng)浸提溫度為60 ℃時(shí)，提取率略有增加，達(dá)到65.23%；與50 ℃相比，增長幅度不大。因此，以50 ℃的浸提溫度作為后續(xù)正交試驗(yàn)的水平，進(jìn)行下一步的研究。

2.1.3 超聲時(shí)間單因素試驗(yàn)

超聲時(shí)間對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率的影響見圖3。

圖3 超聲時(shí)間對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率的影響

由圖3 可知，在15～30 min 區(qū)間內(nèi)，吊干杏杏仁蛋白提取率變化顯著，呈直線上升趨勢；超過30 min后，隨著超聲時(shí)間的延長，提取率變化趨于平穩(wěn)，可能是因?yàn)樵趩我蛩卦囼?yàn)條件下，30 min 基本達(dá)到最大提取率，如果繼續(xù)延長，長時(shí)間超聲波作用導(dǎo)致部分杏仁蛋白發(fā)生降解及變性，提取率反而下降。因此，在后續(xù)的正交試驗(yàn)中，選擇超聲時(shí)間30 min作為水平進(jìn)一步研究。

2.1.4 提取液pH 值單因素試驗(yàn)

提取液pH 值對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率的影響見圖4。

圖4 提取液pH 值對(duì)吊干杏杏仁蛋白提取率的影響

由圖4 可知，在pH 值8.0～11.0 范圍內(nèi)，伴隨著提取液pH 值的提高，提取率呈現(xiàn)先上升后下降的變化規(guī)律，當(dāng)提取液為9.5 時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)?？赡苁窃趐H值9.5 的堿性環(huán)境中，蛋白質(zhì)分子間斥力最大，且次級(jí)鍵被打開，蛋白質(zhì)更容易溶解在提取液中；而pH值繼續(xù)升高時(shí)，蛋白質(zhì)會(huì)部分變性，不易在提取液中溶出[8]。因此，在后續(xù)的正交試驗(yàn)中，選擇pH 值9.5 作為水平進(jìn)一步研究。

2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

正交試驗(yàn)及極差分析結(jié)果見表2，方差分析結(jié)果見表3。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析

表3 正交試驗(yàn)方差分析

由表2 和表3 可知，在4 個(gè)研究因素中，超聲頻率（A）、超聲時(shí)間（C）、提取液pH 值（D） 極顯著（p＜0.01），浸提溫度（B） 顯著（p＜0.05）。影響吊干杏杏仁蛋白提取率因素的主次關(guān)系是A＞C＞D＞B，最佳組合為A2C2D3B3。吊干杏杏仁蛋白超聲輔助提取的最佳條件為超聲頻率60 kHz，超聲時(shí)間32 min，提取液pH 值10.0，浸提溫度50 ℃。對(duì)最優(yōu)條件平行進(jìn)行3 次驗(yàn)證，得到平均提取率為77.75%，優(yōu)于正交試驗(yàn)表2 中的最高值75.48%，表明正交試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，實(shí)際可行。

2.3 吊干杏杏仁蛋白純度

在最優(yōu)提取條件下，加大原料用量，利用1.3.2中的方法制備吊干杏杏仁蛋白粉。

利用1.3.4 中的方法測定吊干杏杏仁蛋白粉純度，結(jié)果為91.53%。

3 結(jié)論

超聲波可用于吊干杏杏仁蛋白的提取，以蛋白提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，超聲頻率、超聲時(shí)間、提取液pH 值極顯著，浸提溫度顯著，最佳組合為超聲頻率60 kHz，超聲時(shí)間32 min，提取液pH 值10.0，浸提溫度50 ℃，此條件下吊干杏杏仁蛋白提取率為77.75%。經(jīng)檢測，制備的吊干杏杏仁蛋白粉中蛋白質(zhì)純度為91.53%，可進(jìn)行進(jìn)一步分離、提純，以獲得更好的利用。