花生分离蛋白制备工艺研究

花生分离蛋白制备工艺研究

刘大川1 ，廖晓龙1 ，王祖奎2， 卢春成2， 张 亮2， 陈振林2

（1.武汉工业学院 食品科学与工程学院，武汉 430023； 2.湖北省

宜城市天鑫油脂有限公司，湖北 宜城 441400）

摘要：采用碱提酸沉法从低变性脱脂花生粕中提取花生分离蛋白。探讨了碱提温度、碱提时间、碱提固液比等因素对产品蛋白质含量和得率的影响。通过正交试验优化制备花生分离蛋白的最佳工艺条件为：碱提温度55 ℃，碱提2次，每次1.5 h，碱提固液比1∶ 9，碱提pH 9.0，酸沉pH 4.5。在此条件下产品的蛋白质含量为 90.87%（N×6.25，干基），得率最高可达38.65%。该产品的氮溶解指数为68.46%，持水性2.3 g/g，吸油性1.3 mL/g，乳化性50.4%，乳化稳定性56.55%。

关键词：花生；碱提酸沉法；分离蛋白；功能特性

中图分类号：TS229;TQ936   文献标志码：A   文章编号：1003－7969(2010)10－0021－04

Preparation of peanut protein isolates

LIU Dachuan1，LIAO Xiaolong1，WANG Zukui2，LU Chuncheng2,

ZHANG Liang2,CHEN Zhenlin2

(1.Department of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023，

China； 2.Yicheng Tianxin Oil Co.,Ltd.,Yicheng 441400,Hubei,China)

Abstract：The alkali-extraction and acid-precipitation process was used to prepare peanut protein isolates from low-denatured defatted peanut meal.The effects of alkali-extraction temperature,time and solid-liquid ratio on the protein content and yield of the product were investigated.Through orthogonal experiments,the optimum conditions were obtained as follows:alkali-extraction temperature 55  ℃,times 2 and once for 1.5 h,solid-liquid ratio 1∶ 9,alkali-extraction pH 9.0,acid-precipitation pH 4.5.Under these conditions,the product yield was 38.65%,and the protein content was 90.87%( N×6.25,dry).The nitrogen solubility index of the product was 68.46%,water holding capacity was 2.3 g/g,oil absorping capacity was 1.3 mL/g,emulsion capacity was 50.4%,and the emulsion stability was 56.55%.

Key words：peanut;alkali-extraction and acid-precipitation；protein isolates; functional properties

    花生是我国最重要的油料资源之一，据国家粮油信息中心统计，2008年我国花生产量1 360万t，2009年为1 350万t，我国花生产量已居世界第一。

    花生仁中一般含油脂46%~52%，油脂中不饱和脂肪酸含量达80%以上，其中油酸含量为39.2%~65.75%，亚油酸含量为16.8%~38.2%，是一种营养价值较好的食用油。花生中含蛋白质25%~30%，花生蛋白含有8种人体必需氨基酸，除蛋氨酸较低外，其他氨基酸含量均达到联合国粮农组织（FAO）规定的标准。因此，花生不仅是重要的油料资源，也是重要的植物蛋白资源［1］。

    目前我国花生利用消费的比例大致为榨油占50%～60%，直接以花生为原料加工成食品占15%～25%，其中用来进行深加工的只占10%左右，出口量为3%～5%，留作种子的占6%～8%［2］。

    在欧美等发达国家，花生主要被用来制作花生酱、花生蛋白制品及糖果糕点、休闲食品等。近年来一些研究机构相继开发出各种高蛋白食品、减肥食品及蛋白膜等花生深加工产品。我国对食物蛋白研究相对滞后，尤其在花生蛋白产品制备工艺及其功能性研究方面起步较晚［3］。

    花生蛋白主要由花生球蛋白和伴花生球蛋白组成,其中花生球蛋白占63%,伴花生球蛋白占33%,是一种高营养的植物蛋白资源，其营养价值与动物蛋白相近。花生经脱脂(浸出法)后，其蛋白质含量达55%，采用水剂法脱脂的蛋白质含量可达70%以上，比瘦牛肉高3.6倍，比瘦猪肉高3.9倍，比鸡蛋高5.8倍，比牛奶高23倍，且不含胆固醇。花生中含有的优质蛋白质，可消化性高，其有效利用率可达98%。花生中含有比大豆更少的抗营养因子，被认为是一种极具开发潜力的乳糖不耐症消费者的蛋白基料和牛乳等动物奶类的替代品［4］。

    在传统制油过程（浓香花生油或花生预榨－浸出生产工艺）中，花生仁经过高温压榨和浸出、高温脱溶后，花生油虽能产生浓郁香味，但花生粕中蛋白质变性严重，致使花生粕中蛋白质的氮溶解指数（NSI）仅为15%~20%，限制了食用花生蛋白的开发利用。

    刘大川等［5］人开发出花生低温预榨、浸出、低温脱溶制备脱脂花生蛋白粉的工艺。该工艺生产的低变性花生粕是加工花生浓缩蛋白、花生分离蛋白、花生组织蛋白、花生蛋白肽、花生蛋白奶等深加工产品的优良基料。

    近年来开发花生分离蛋白产品成为花生加工业的研究热点，杨伟强等［6］人采用碱溶酸沉法从低变性花生蛋白粉中提取花生分离蛋白。熊柳等［7］人利用超声波辅助，采用碱溶酸沉法提取花生分离蛋白。高云中等［8］人以高温花生粕为原料，采用碱溶酸沉法提取花生蛋白，并对其功能性质进行了研究。曲刚等［9］人将高温粕和低温粕所提取的花生分离蛋白的性质进行了比较，发现与低温粕提取的分离蛋白相比，用高温粕提取的分离蛋白虽然乳化性和乳化稳定性较好，但疏水性强且氮溶解性低。

    本文以湖北省宜城市天鑫油脂有限公司生产的低变性脱脂花生粕为原料，采用碱溶酸沉法制备花生分离蛋白，以期为中试生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 原料

    低变性脱脂花生粕（基本成分见表1），由湖北省宜城市天鑫油脂有限公司提供。

 表1 低变性脱脂花生粕的主要成分及含量  %

1.2 主要试剂

    石油醚、丙酮、硫酸铜、硫酸钾、浓硫酸、氢氧化钠、盐酸、硼酸、甲基红、甲基橙、基准碳酸钠等均为分析纯。

1.3 主要仪器、设备

    GZX-GF101-MBS电热恒温鼓风干燥箱，电热恒温水浴锅，HYP消化炉，电子万用炉，RE52CS旋转蒸发器，SHZ-Ⅲ型循环水真空泵，DZF-6050型真空干燥箱，电子分析天平，SHA-C水浴恒温振荡器，SYC-15B超级恒温水浴，高速万能粉碎机，SCOUT SCA210型电子天平，501型超级恒温器。

1.4 测定方法

1.4.1 粗蛋白、粗脂肪、水分的测定 分别按GB 5511—1985、GB 5512—1985、GB 5497—1985测定［10］。

1.4.2 水溶性蛋白质含量的测定 参照NY/T 205—2006大豆水溶性蛋白含量的测定。

1.4.3 乳化性、持水性、吸油性测定 分别参照文献［11］测定。

1.4.4 产品得率的计算 产品得率=分离蛋白产品质量/原料粕质量×100%。

1.5 花生分离蛋白的制备

    将低变性脱脂花生粕粉碎通过60目筛，然后在一定温度、固液比和pH下用稀碱液浸提，经离心分离，收集上清液，用盐酸调节浸提液pH，达到等电点，离心分离除去乳清水，经真空干燥后得到花生分离蛋白。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验

2.1.1 固液比对产品蛋白质含量和得率的影响 在碱提温度55 ℃，碱提2次，每次1 h，碱提pH 9.0，酸沉pH 4.5的条件下制备花生分离蛋白，考察固液比对产品蛋白质含量和得率的影响，结果见图1。

图1 固液比对产品蛋白质含量和得率的影响

    由图1可看出，产品蛋白质含量和得率随着固液比的增加而增加，但当固液比大于1∶ 9后，蛋白质含量随固液比的增加有小幅降低；而当固液比大于1∶ 10后，产品得率随固液比的增加变化不明显。这是因为当固液比为1∶ 9~1∶ 10时，对花生粕中蛋白质的浸提已趋于平衡，即使增大固液比产品蛋白质含量和得率也基本不变。因此，初步选择固液比为1∶ 10为碱提工艺条件。

2.1.2 碱提温度对产品蛋白质含量和得率的影响 在固液比为1∶ 10，碱提2次，每次1 h，碱提pH 90，酸沉pH 4.5的条件下制备花生分离蛋白，考察碱提温度对产品蛋白质含量和得率的影响，结果见图2。

图2 碱提温度对产品蛋白质含量和得率的影响

    由图2可看出，产品蛋白质含量和得率随着碱提温度增加而增大，当温度大于55 ℃后，产品得率随温度的增加变化不明显；但当碱提温度大于55 ℃，尤其是60 ℃后，蛋白质含量随碱提温度的增加反而下降。这可能是因为蛋白质在长时间加热影响下发生部分变性，能被提出的蛋白质减少，导致产品蛋白质含量下降。因此，初步选择碱提温度为55 ℃ 。

2.1.3 碱提时间对产品蛋白质含量和得率的影响 在固液比为1∶ 10，碱提温度55 ℃，碱提pH 9.0，碱提2次，酸沉pH 4.5的条件下制备花生分离蛋白，考察碱提时间对产品蛋白质含量和得率的影响，结果见图3。

图3 碱提时间对产品蛋白质含量和得率的影响

    由图3可看出，当碱提时间小于1.5 h时，产品蛋白质含量和得率随着碱提时间的延长而增加，当碱提时间大于1.5 h后，产品蛋白质含量和得率随时间的延长变化不明显。这是因为此时对花生粕中蛋白质的浸提已趋于平衡，即使再延长碱提时间，产品蛋白质含量和得率均不会有太大变化。故初步选择碱提时间为1.5 h。

2.2 正交试验

    在单因素试验的基础上，以碱提温度（A）、碱提固液比（B）、碱提时间（C）这3个因素设计正交试验，因素水平见表2，正交试验结果见表3，方差分析见表4。

表2 因素水平表

表3 正交试验结果

 注：综合评分=（蛋白质含量×60%+产品得率×40%）×100。

表4 正交试验方差分析

    由表3可知，影响花生分离蛋白产品蛋白质含量和得率的因素主次顺序为：碱提温度＞碱提时间＞碱提固液比，最佳的工艺组合为A2B1C3。即在碱提温度55 ℃，碱提固液比1∶ 9，碱提时间2 h。由表4可知，碱提温度影响具有显著性，而固液比和碱提时间影响不显著，再根据单因素试验结果，碱提时间1.5 h已达到平衡，故最佳条件优化为：碱提固液比1∶ 9，碱提时间1.5 h，碱提温度55 ℃。

2.3 产品主要成分及功能性

    在最佳条件下，即碱提温度55 ℃，碱提时间1.5 h，碱提2次，碱提固液比1∶ 9，碱提pH 9.0,酸沉pH 45 的条件下制备花生分离蛋白，产品得率达3865%。产品的主要成分及功能性见表5。

表5 花生分离蛋白产品的主要成分及功能性

 注：持水性以每克干花生分离蛋白吸收水的克数表示；吸油性以每克干花生分离蛋白吸收油的毫升数表示。

    由表5可见，花生分离蛋白产品蛋白质含量达到90.87%，但氮溶解指数仅为68.46%，致使产品的乳化性、乳化稳定性偏低。这可能是因为产品采用真空烘箱在45 ℃长时间烘干引起的。预计在工业化生产中采用喷雾干燥生产将会改善产品的这些功能性。

3 结 论

     通过单因素试验和正交试验，得出碱溶酸沉法制备花生分离蛋白最佳工艺条件为：碱提固液比1∶ 9，碱提温度55 ℃，碱提2次，每次1.5 h，碱提pH 90，酸沉pH 45。在此工艺条件下，制得花生分离蛋白产品得率最高可达38.65%，蛋白质含量为90.87%（N×6.25，干基）。该产品功能性指标为：氮溶解指数为68.46%，持水性为2.3 g/g，吸油性为1.3 mL/g，乳化性为50.4%，乳化稳定性为56.55%。

参考文献：

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［2］ 裴剑慧，马荣山.我国花生资源的开发利用［J］.中国食物与营养，2006(2):24-26.

［3］ 吴海文，王强，周素梅.花生蛋白及其功能性研究进展［J］.中国油脂，2007，32(9）：7-11.

［4］ 刘传富，张兆静.花生蛋白及其在食品中的应用［J］.中国食物与营养，2005(1):24-25.

［5］ 刘大川，孙伟，俞伯群，等.花生低温预榨、浸出、低温脱溶制油同时制备脱脂花生蛋白粉工艺研究［J］.中国油脂，2008,33（12）:13-15.

［6］ 杨伟强，李鹏，袁涛，等.从花生蛋白粉中提取花生分离蛋白的条件优化［J］.中国油脂，2009,34（1）:34-37.

［7］ 熊柳，孙高飞，王建化，等.花生分离蛋白的超声波制取工艺［J］.中国油脂，2009,34（2）:20-23.

［8］ 高云中，张晖，李伦.高温花生粕蛋白提取及功能性质的研究［J］.食品与发酵工业，2009（4）:103-105.

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［10］ 王肇慈. 粮油食品品质分析［M］.北京：中国轻工业出版社，2000.

［11］ 郭兴凤.豌豆蛋白的功能特性研究［J］.郑州粮食学院学报，1996，17(1):69-74.·信息·