文冠果种仁冷榨饼制取醇洗浓缩蛋白的研究

郭莹莹，刘玉兰，程永仙，李高英，沈延民

(1.河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001； 2.河北润升农业科技有限公司，河北 邯郸 057451)

油料蛋白

文冠果种仁冷榨饼制取醇洗浓缩蛋白的研究

郭莹莹1，刘玉兰1，程永仙1，李高英2，沈延民2

(1.河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001； 2.河北润升农业科技有限公司，河北 邯郸 057451)

以文冠果种仁冷榨饼为原料，利用醇洗工艺制取醇洗浓缩蛋白。通过单因素试验和正交试验得到的最佳工艺条件为：乙醇体积分数55%，醇洗时间60 min，醇洗温度50℃，液料比10∶1，醇洗次数2次。各因素对蛋白质含量的影响大小顺序依次是乙醇体积分数>醇洗温度>液料比>醇洗时间。在最佳工艺条件下所得文冠果种仁醇洗浓缩蛋白的蛋白质含量为67.80%，氮溶解指数(NSI)为35.10%。文冠果种仁醇洗浓缩蛋白是一种优质的食用浓缩蛋白。

文冠果种仁；冷榨饼；醇洗工艺；醇洗浓缩蛋白

文冠果是我国珍贵的木本油料，有“北方油茶”之称。文冠果种子富含油脂和蛋白质，脱壳后的种仁粗脂肪含量55%～66%，粗蛋白质含量约25%[1-3]。文冠果种仁经低温压榨可以得到优质的食用油，还可以得到蛋白质变性程度很小的冷榨饼。文冠果冷榨饼中蛋白质含量可达40%以上[4]。文冠果蛋白富含19种氨基酸，具有很高的营养价值[5-8]。本课题以文冠果为原料，先对其剥壳、取仁，再对其种仁进行低温压榨，以冷榨饼为原料，采用醇洗工艺制取醇洗浓缩蛋白。以醇洗浓缩蛋白的蛋白质含量为考察指标，通过单因素试验和正交试验确定醇洗浓缩蛋白的最佳工艺条件，旨在为文冠果蛋白的开发利用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 原料与试剂

文冠果，取自山东潍坊。无水乙醇、乙醚、正己烷、硫酸、硫酸钾、硫酸铜、硼酸、盐酸、氢氧化钠等，均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

6YZ-180型全自动液压榨油机，郑州八方机械设备公司；8400型自动凯氏定氮仪，丹麦FOSS公司；1021型粗纤维测定仪，丹麦FOSS公司；LD5-10型低速离心机；e2695型高效液相色谱仪，美国Waters公司；RE52-86A型旋转蒸发仪；LGJ-10C型冷冻干燥机，北京四环公司；HH-4型数显搅拌水浴锅。

1.2 试验方法

1.2.1 文冠果种仁冷榨饼的制取

文冠果经剥壳取仁，种仁经液压榨油机室温条件压榨，得到文冠果种仁油和文冠果种仁冷榨饼，冷榨饼粉碎并过40目筛，筛下物为提取醇洗浓缩蛋白的原料。

1.2.2 文冠果种仁醇洗浓缩蛋白的制取[9-10]

称取一定量的文冠果种仁冷榨饼粉于容器中，用乙醇溶液在设定的乙醇体积分数、醇洗温度、醇洗时间、液料比的条件下进行搅拌提取，然后离心分离得到固形物和上层液，将固形物在洁净的培养皿中进行低温真空干燥，得到文冠果种仁醇洗浓缩蛋白粉，测定其蛋白质含量，以其作为提取效果的考察指标，通过单因素试验和正交试验确定最佳提取工艺条件，并对产品进行组分分析。上层液体即乙醇萃取液经蒸馏浓缩得到糖蜜。

1.2.3 文冠果种仁、冷榨饼及醇洗浓缩蛋白基本组分的测定

水分测定参照GB/T 5497—1985《粮食、油料检验 水分测定法》；粗脂肪测定参照GB/T 5512—2008《粮油检验 粮食中粗脂肪含量测定》；粗蛋白质测定参照GB/T 14489.2—2008《粮油检验 植物油料粗蛋白质的测定》；粗纤维测定参照GB/T 5515—2008《粮油检验 粮食中粗纤维素含量测定》；氮溶解指数NSI测定参照AACC方法46-23。

2 结果与分析

2.1 文冠果种仁及种仁冷榨饼的主要组分

文冠果种仁的主要组分见表1，文冠果种仁冷榨饼的主要组分见表2。

表1 文冠果种仁的主要组分 %

注：除水分含量外，其他组分均以干基表示；蛋白质与氮的换算系数以6.25计。下同。

表2 文冠果种仁冷榨饼的主要组分及NSI %

由表1、表2可知，文冠果种仁中粗脂肪含量达58.63%，粗蛋白质含量25.58%。文冠果种仁经低温压榨后，其冷榨饼中粗蛋白质含量高达53.20%，并且蛋白质NSI也很高，是一种优质的植物蛋白资源，也是提取浓缩蛋白的优良原料[11]。

2.2 文冠果冷榨饼制取醇洗浓缩蛋白的单因素试验

2.2.1 醇洗温度对浸提效果的影响

选取液料比10∶1、醇洗时间60 min、乙醇体积分数60%、醇洗次数2次，考察不同醇洗温度(30、40、50、60、70℃)对目标产物蛋白质含量的影响。结果如图1所示。

图1 醇洗温度对浸提效果的影响

由图1可知，醇洗温度在30～50℃时，醇洗浓缩蛋白的蛋白质含量逐渐增加，至50℃时蛋白质含量达到最大，之后再升高温度蛋白质含量呈现下降趋势。这说明在较低的温度范围(30～50℃)内，非蛋白质成分(主要是糖类)在乙醇溶液中的溶解度随醇洗温度的升高而增大[12]。但如果温度过高，可能导致醇溶蛋白进入乙醇溶液，从而导致产品中蛋白质含量降低。因此，选择醇洗温度50℃为宜。

2.2.2 乙醇体积分数对浸提效果的影响

选取液料比10∶1、醇洗温度50℃、醇洗时间60 min、醇洗次数2次，考察不同乙醇体积分数(40%、50%、60%、70%、80%)对目标产物蛋白质含量的影响。结果如图2所示。

图2 乙醇体积分数对浸提效果的影响

由图2可知，乙醇体积分数60%时，目标产物的蛋白质含量达到最高，之后随着乙醇体积分数的增大蛋白质含量逐渐降低。这可能是因为当乙醇体积分数很高时(超过60%)，醇溶蛋白在乙醇溶液中的溶解度加大，使目标产物中蛋白质含量降低[13]。也可能是因为醇变性作用的加剧，某些相对分子质量比较大的蛋白质聚集体转变为小分子蛋白质聚集体随乙醇溶出[9]。因此，选择乙醇体积分数60%为宜。

2.2.3 醇洗时间对浸提效果的影响

选取醇洗温度50℃、乙醇体积分数60%、液料比10∶1、醇洗次数2次，考察不同醇洗时间(45、60、75、90、105 min)对目标产物蛋白质含量的影响。结果如图3所示。

图3 醇洗时间对浸提效果的影响

由图3可知，醇洗时间从45 min增至60 min时，产品蛋白质含量明显升高。当醇洗时间超过60 min后，蛋白质含量略有升高但已不明显。这可能是随着醇洗时间的延长(达到60 min后)，乙醇溶液对冷榨饼中糖类物质的溶解达到动态平衡状态，同时随着醇洗时间的延长，其他成分如醇溶蛋白在乙醇溶液中的溶解度也有所增大，因此产品的蛋白质含量不再有明显增加[9]。因此，选择醇洗时间60 min为宜。

2.2.4 液料比对浸提效果的影响

选取醇洗温度50℃、乙醇体积分数60%、醇洗时间60 min、醇洗次数2次，考察不同液料比(4∶1、6∶1、8∶1、10∶1、12∶1)对目标产物蛋白质含量的影响。结果如图4所示。

图4 液料比对浸提效果的影响

由图4可知，目标产物中蛋白质含量在液料比10∶1时达到最高，之后再增加提取液的用量，蛋白质含量反而有所下降。这说明提取液用量过大可能会使浸提液中可溶性蛋白质的含量增加，致使目标产物中蛋白质含量降低[12]，且增加液料比也会增加成本。因此，选择液料比10∶1为宜。

2.3 文冠果种仁冷榨饼制取醇洗浓缩蛋白的正交试验

根据单因素试验结果，采用L9(34)正交表，选择醇洗温度、乙醇体积分数、醇洗时间、液料比为考察因素，以蛋白质含量为考察指标进行正交试验[14]。因素与水平见表3，正交试验设计及结果见表4，方差分析见表5。

表3 因素与水平

表4 正交试验设计及结果

表5 方差分析

由表4、表5可知，用乙醇浸提法制备文冠果醇洗浓缩蛋白时，影响蛋白质含量的因素主次顺序为：B>A>D>C，即乙醇体积分数>醇洗温度>液料比>醇洗时间；得出最佳的因素水平组合为A2B1C3D2，即醇洗温度50℃、乙醇体积分数55%、醇洗时间65 min、液料比10∶1。以降低成本、节能降耗为原则，最终确定文冠果种仁冷榨饼制取醇洗浓缩蛋白的最佳工艺条件为乙醇体积分数55%、醇洗温度50℃、液料比10∶1、醇洗时间60 min、醇洗次数2次。在最佳工艺条件下进行验证试验，得到醇洗浓缩蛋白的蛋白质含量为67.80%，与冷榨饼相比蛋白质含量提高了14.60个百分点。经检测，醇洗浓缩蛋白的氮溶解指数(NSI)为35.10%，较冷榨饼降低了35.88 个百分点，这主要是蛋白质在醇洗过程发生醇变性所致。文冠果种仁醇洗浓缩蛋白无论是蛋白质含量还是氮溶解指数，都不逊色于其他油料醇洗浓缩蛋白如大豆醇洗浓缩蛋白[13]、花生醇洗浓缩蛋白[9]、菜籽醇洗浓缩蛋白[12]。

3 结 论

以文冠果种仁冷榨饼为原料，利用乙醇溶液制取醇洗浓缩蛋白的最佳工艺条件为乙醇体积分数55%、醇洗时间60 min、醇洗温度50℃、液料比10∶1，醇洗次数2次。在最佳工艺条件下制取的醇洗浓缩蛋白的蛋白质含量为67.80%，氮溶解指数为35.10%。文冠果种仁醇洗浓缩蛋白是一种优质的食用浓缩蛋白。

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Preparation of alcohol leached protein concentrate from cold pressed cake ofXanthocerassorbifoliaBunge kernel

GUO Yingying1, LIU Yulan1, CHENG Yongxian1, LI Gaoying2, SHEN Yanmin2

(1.College of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China;2.Hebei Runsheng Agricultural Science and Technology Co., Ltd., Handan 057451,Hebei, China)

With cold pressed cake ofXanthocerassorbifoliaBunge kernel as raw material, the alcohol leached protein concentrate was prepared by alcohol leaching process. The optimal process conditions were obtained by single factor experiment and orthogonal experiment as follows: ethanol volume fraction 55%, alcohol leaching time 60 min, alcohol leaching temperature 50℃, ratio of liquid to material 10∶1 and alcohol leaching times twice. The effect of ethanol volume fraction on the protein content was the greatest, followed by alcohol leaching temperature, ratio of liquid to material and alcohol leaching time. Under the optimal conditions, the protein content of the alcohol leached protein concentrate was 67.80% andNSIwas 35.10%. Alcohol leached protein concentrate from cold pressed cake ofXanthocerassorbifoliaBunge kernel was a kind of high quality edible protein concentrate.

XanthocerassorbifoliaBunge kernel; cold pressed cake; alcohol leaching process; alcohol leached protein concentrate

2016-07-19;

2016-11-25

郭莹莹(1992)，女，硕士研究生，研究方向为油脂与蛋白生产技术(E-mail)guoyy92424@163.com。

刘玉兰，教授，硕士生导师(E-mail)liuyl7446@163.com。

TS229;TQ936.2

A

1003-7969(2017)02-0085-04