研究与探讨
!"#$%"$&%’($")%+,-./’0%’1234-
!""#年第#期
食品工业科技
苦荞麦可溶性蛋白
的提取工艺以及性质的研究
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
!
!
!
!
!
!
!
"
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
!
!
!
!
!
!
!
"
（江南大学食品学院，无锡!"#$%&）张超郭贯新张晖
摘要：使用酶法进行苦荞麦蛋白质提取实验。实验结果证明，使
用碱性蛋白酶提取效果最好，最佳的工艺条件为温度
%’(、酶的用量为’$)+、料水比","!、-.""、反应
%$/01，迅速灭酶，在-.为#2!的溶液中进行沉淀，去离
子水洗，最后经过喷雾干燥即可得到苦荞麦蛋白质固体
粉末，蛋白质的提取率为3&4，其固体粉末的蛋白质含量
为&54，并且对其蛋白质的基本性质和分子量分别进行
探讨。
关键词：苦荞麦，酶法，提取工艺，蛋白质，分子量
中图分类号：!"#$%&$文献标识码：’
文章编号：$%%#(%)%（#%%+）%+(%%,#(%+
收稿日期：#%%)(%,(#-
作者简介：张超（"6357），男，硕士，研究方向：粮食研究，植物蛋白的
深加工研究。
以往的苦荞麦蛋白质多使用碱法提取
.$/
，
012134561等使用碱法在78-&%的条件下提取，具有
提取时间长、反应温度较高、能源消耗大等缺点。酶
法提取是一种对苦荞麦蛋白质提取方法的新探讨，
目前还没有进行生产实践。酶法反应具有提取率高、
提取时间短的优点，而且酶的价格便宜，适用于大规
模的生产。
本文对影响可溶性蛋白质提取的因素进行分
析，提出了合理的工艺，并且对其蛋白质的性质进行
了研究。
$材料与方法
$%$材料与仪器
苦荞麦取自甘肃省定西地区；雪梅牌酸性蛋
白酶（9),；活力9万:;<）、中性蛋白酶（$)=-；活力9
万:;<）、碱性蛋白酶（#,%=；活力$%万:;<）、精制复
合胰蛋白酶（活力+%%%:;<）无锡杰能科生物工程
公司，粉剂；>(#9%考马斯亮蓝、!?53中国医药（集
团）上海化学试剂公司；丙烯酰胺（’@?）、A，A’(甲叉
双丙烯酰胺（B53）、CDEFDGH@IG1?JH5<46K1G5L?165DM
056ND?OGH@6?D74D?H353（AD：$,(%++）、!OFOP"5
公司生产；其它试剂均为分析纯或化学纯。
CRS(TT型离心机上海医用分析仪器厂；
:U$$%%型分光光度计北京瑞利分析仪器厂；
B?1LHMVH?冷冻干燥箱B?1LHMVH?(+%%%+磨粉机，西
德B?1LHMVH?公司；PWW(+型稳压稳流电泳仪、PWK(
#-’型电泳槽北京六一仪器设备厂；=)9(9%氨基
酸自动分析仪，POC!’)#%X8FO!OY型78计。
$%!实验方法
$&#&$原料制备苦荞麦为当年新鲜苦荞麦，置于
西德B?1LHMVH?磨粉机中研磨。
$&#&#蛋白质的提取工艺
残渣!酶法提取
"#
苦荞麦!磨粉!酶法提取!上清液!灭酶!在等电点沉
淀!水洗!浓缩、喷雾干燥!苦荞麦蛋白质提取物（89:;）
<"=
$&#&)蛋白质的基本组成苦荞麦蛋白粉为灰褐色
粉末，具有清新的香气，其主要成分为蛋白质9&-Z，
脂肪##&%Z，糖质9&=Z，水分)&$Z，灰分)&$Z，重金
属%&-,Z，粗纤维%&$Z，789&$。
$%&分析方法
$&)&$蛋白质的测定方法凯氏定氮法>B99$$(
-9，考马斯亮蓝比色法。
$&)&#水分的测定方法$%9[恒重法，>B9+=,(-9。
$&)&)标准溶液的配制和标定>B9+=%(-9附录B。
$&)&+氨基酸组成的分析使用-)9(9%氨基酸自
动分析仪。
$&)&9\3LD?HM分类法参见粮食化学
.#/
。
$&)&"P"(X’>O采用C1HQQG5建立的电泳体系。
$&)&,糖的测定方法蒽酮比色法
.)/
。
!结果与讨论
!%$苦荞麦蛋白质基本成分分析
!"
!"#$%&’("$)’%)
研究与探讨
!""#年第#期
食品工业科技
!"#"#苦荞麦蛋白质$%&’()分类法的结果根据
$%&’()分类法我们可以分析，苦荞麦蛋白质中
+,-.),/的含量最高，它是一种很好的储备性蛋白
质；0,&-1/)%和+,’&-,/%的含量超过234，溶解性
和吸收性好，短链氨基酸比较丰富，具有较强的生理
活性，见图#。
!"#"!苦荞麦蛋白质的氨基酸组成
567
进一步测定
其蛋白质的氨基酸组成，这里我们使用了强酸水解
的方法：加入81’,9:的硫酸溶液，真空封口，在
##3;下水解!6<，冷却后定容、过滤蒸干，再加入
3"3!1’,9:的盐酸，在空气中放置231/，上机测
定。经过与其它谷物的氨基酸含量进行比较发现，
苦荞麦蛋白质中必需氨基酸含量丰富，尤其是支
链氨基酸的含量均高于其它的谷物，结果见表#
和图!。
!"#"2苦荞麦蛋白质分子量的测定从图2上可以
明显地发现，+,’&-,/%和0,&-1/)%的分子量主要集
中在#"6=6"!万，并且分子量相对集中于#">、!"!和
2"8万，说明多为短链氨基酸，结构比较简单；+,-.),/
的结构复杂，分子量广泛地分布于#"6=8"!万之间；
?(’,@1/)没有明显的条带。
!$!苦荞麦蛋白质的酶法提取工艺研究
!"!"#不同酶对蛋白质提取率的影响在下面的实
验中，我们分别使用酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性
蛋白酶和精制复合胰蛋白酶进行了苦荞麦蛋白质的
提取实验，结果见图6。
由图6可以发现，酸性蛋白酶，当酶的用量为
23A9B时，提取率最高，是酶的最佳用量，蛋白质的提
取率在#4左右；中性蛋白酶，随着酶量的增加，提取
率缓慢增大，当酶的用量为C3A9B时，提取率比酶用
量为!3A9B时仅提高了24，它的提取率在2>4左
右，酶的用量对提取率的影响不大；碱性蛋白酶，在
酶的用量为8>A9B时，蛋白质的提取率为C>4，当酶
量再提高的时候，提取率下降，蛋白质空间结构破
坏，水解为亚基结构；精制复合胰蛋白酶，随着酶的
用量增加，蛋白质得率降低，蛋白质水解为氨基酸和
肽，破坏了蛋白质三级构象，当酶的用量为>A9B的
时候，蛋白质的提取率可以达到83"DE4。
综上所述，由于酸性蛋白酶的最适作用FG2，与
苦荞麦蛋白质的等电点相近，当酶发挥最大活力的
时候苦荞麦蛋白质大部分恰好被沉淀，提取率低，此
方法应该摒弃；中性蛋白酶提取率大约在264左右，
反应时间略长，反应条件温和，蛋白质的活性高，缺
点是提取率不高，所以此方法可以排除；我们可以明
名称含量（1B9BH）名称含量（1B9BH）
异亮氨酸!>2组氨酸#>8
亮氨酸6>D精氨酸8C6
赖氨酸263丙氨酸!8D
含硫氨基酸!>6天门冬酰氨酸8!#
芳香族氨基酸>#E谷氨酰酸#3EC
苏氨酸!28脯氨酸!68
缬氨酸26D丝氨酸223
色氨酸#3!甘氨酸22C
表#苦荞麦蛋白质中氨基酸的组成
!"
研究与探讨
!"#$%"$&%’($")%+,-./’0%’1234-
!""#年第#期
食品工业科技
显地发现，使用精制复合胰蛋白酶有其无法弥补的
缺点，即反应的最适温度为!"#，对反应器的要求比
较高，且精制复合胰蛋白酶的价格高，比碱性蛋白酶
的价格高数十倍，而它的提取率比碱性蛋白酶的提
取率低；碱性蛋白酶的提取率高，可以达到$%&以
上，反应条件温和，价格适宜，经济效益好，适用于大
规模的生产。
!$%碱性蛋白酶对苦荞麦蛋白质的提取研究
’()(底物浓度对提取率的影响反应条件：温度
!"#；酶量’+,-.；/0；时间)+123。
随着料水比的增加，提取率开始变大，但是上升
的速率比较缓慢，在4!的料水比下，溶液的粘度很
大，分子扩散速率低，导致体系分散不均匀，并且可
能导致局部的/0过高，酶结构被破坏，而使酶失活。
所以，在条件允许的情况下，应该选择较大的料水
比，降低体系的粘度，提高分子扩散速率。
’()(’/0对提取率的影响反应条件：温度!"#；
时间)+123；料水比4’；酶量’+,-.。
当/0时，提取率最高，是酶的最适/0；当
/0)时，提取率有升高的趋势，因为在高/0的条件
下，酶将残基蛋白中的一部分继续水解产生的结果。
’()()温度对提取率的影响反应条件：时间
)+123；料水比4+；酶量"+,-.；/0。
!+#是碱性蛋白酶的最适温度，蛋白质的提取率
最高，所以水解的温度应该控制在!+5!"#，充分发
挥酶的活力。
’()(!提取时间对提取率的影响反应条件：温度
!"#；料水比4’；酶’+,-.；/0’。
随着水解时间的延长，蛋白质的得率缓慢降低，
可以发现，在"5)+123的时候蛋白质的得率迅速增
加，但是过了!"123，得率开始明显下降，蛋白质被水
解为亚基、肽，空间结构破坏，蛋白质的品质下降，所
以酶解的时间应该控制在)+123左右。
’()("加酶量对提取率的影响反应条件：温度
)"#；料水比4+；时间)+123；/0。
在酶用量为%",-.的时候，蛋白质的提取率最
高。当酶量再提高的时候，蛋白质过度水解，三四级
结构破坏，丧失生理活性。
’()(%碱性蛋白酶提取蛋白质的工艺优化实验
6"7
通
过对蛋白质得率的单因素分析，得出如下工艺参数范
围：/0+5’；底物浓度4854’；温度为)"5""#；加
酶量)+5$+,-.，为了得到最佳的提取效果，我们以苦
荞麦蛋白质的提取率作为指标，对上述因素进行正
交优化实验，结果见表’。
由表’可以发现，影响因素的显著性大小关系
为：加酶量9料水比9温度9/0。
根据显著性检验的结果来选择最佳工艺条件，
方差分析的结果认为，只需要对显著的因素选择最
佳水平就可以了，不显著的因素原则上可以选择实
验范围内的任何一点，蛋白质的提取率是越高越好。
对于料水比的选择，考虑到工业用水量的问题，所以
不应使用过大的料水比。
!下转第""页#
!"
!"#$%&’("$)’%)
研究与探讨
!""#年第#期
食品工业科技
由此可以确定使用碱性蛋白酶的最佳提取工艺
为：温度!"#、酶的用量为"$%&’、料水比()(、
+,((、反应时间!$-./。在此工艺条件下，苦荞麦蛋
白质的提取率可以达到012。
$结论
$%&对比多种蛋白酶的提取效果，由此可以确定使
用碱性蛋白酶的效果最好，其最佳提取工艺条件为：
温度!"3、酶的用量为"$%&’、料水比()(、+,((、反
应!$-./。在此工艺条件下，苦荞麦蛋白质的提取率
可以达到012，比传统的提取率1"4!2提高了($个
百分点。
$%!与传统的碱法提取蛋白质相比，酶法提取具有
时间短、反应条件温和等优点，所以它节约能源，对
反应设备的要求低，综合成本将会有所降低。
$%$通过多种谷物氨基酸之间的比较，发现苦荞麦
蛋白质的氨基酸中赖氨酸和支链氨基酸的含量均高
于其它的谷物，营养均衡。
参考文献：
5(678/9:;:<=.>:4,;+?@=?AB<>BC?AB-.@DEEB@>?EF8@GH=B:>
IC?>B./DJ>C:@>./K:>BC?AD/C.@=BMO.B><5764
P8>C.>.?/KB
56周世英Q钟丽玉4粮食学与粮食化学5X64中国商业出版社4
5!6宁正祥4食品成分分析手册5X64中国轻工业出版社Q(RRWQ!4
5Y6郭勇4现代生化技术5X64华南理工大学出版社Q(RR1QW4
5"6费荣昌4实验设计与数据处理5X6Q(RR04
实验
号
因素
提取率
（2）
温度（#）加酶量（%&’）料水比+,
((S!"T(S!$T(S()WT(S($T1R4R
(S"$TS()($TS((T0Y4$"
!(!S0$T!S()(T!S(T1W4R(
YSY"T(!1R4WR
"!(0!4$
1!(1401
0!S""T(!040
W!(!1041W
R!!(1$41
均值($40($$40$0$411W$410W
均值$41W1$40(1$41W($41R0
均值!$4110$41Y$$40("$41WW
极差$4$Y!$4$01$4$Y0$4$(R
表优化实验以及直观差分析表
因素偏差平方和自由度L比显著性
温度$4$$!$4$$("
酶量$4$($$4$$"ZZZ
料水比$4$$Y$4$$
+,$4$$($4$$$"
误差$4$
表!结果方差分析表
!上接第"#页$
$%$’(调整对哈密瓜汁杀菌及色泽的影响
哈密瓜汁+,为"41V"4W，[H\$4W"Q属低酸性食
品，杀菌的对象菌经实验确定为蜡状芽孢杆菌属中
的一种，该菌可使哈密瓜汁产气败坏。调哈密瓜汁
+,Y4W、Y4"、Y4进行超高压杀菌实验，结果发现，相同
超高压杀菌强度下调酸哈密瓜汁保温后的败坏率明
显降低，但哈密瓜汁的色泽随+,降低变淡且失去光
泽，适当调整哈密瓜汁的酸度有利于杀菌后延长其
保质期。实验确定的+,为Y41VY4W之间。
$%#施压方式对微生物的作用
不同种类的微生物对压力变化的敏感程度不
同，可采用连续或间歇施压杀菌。实验施压方式设
计为：
:4$XI:!$$XI:&"-./!"$$XI:&$-./；
]4$XI:!$$XI:&"-./!$XI:!"$$XI:&$-./；
@4$XI:!"$$XI:&$-./。升压速度为($$XI:&-./。
实验表明，前二种加压方法处理后，杀菌效果并
不明显，并未完全使蜡状芽孢杆菌致死，在此条件处
理后的哈密瓜汁在常温下只能保藏!V"M。在实际生
产中，考虑到操作的方便性、生产的连续性、生产效
率以及设备的使用寿命等因素，一般采用第三种升
压方式，即连续施压的杀菌方式。
#结论
食品超高压加工技术的应用和实施是一项综合
性较强的系统工程，其工艺的设计与热力加工食品
的工艺有一定的差异。超高压加工工艺不同于传统
热力加工工艺，它的整个加工链的热力作用强度小，
甚至没有热力作用。对超高压加工后的哈密瓜汁中
的腐败菌进行有效的控制是哈密瓜汁质量保证的关
键，这就要求超高压加工的哈密瓜汁的贮藏、运输、
分销必须有冷链系统的支持。采用"$$XI:、$-./的
超高压杀菌强度可将D4@?A.减少到"个对数周期以
下，细菌总数小于($$@E8&-^，产品完全符合饮料食
品的卫生安全要求。经感官评定，超高压处理的哈密
瓜汁的质量与鲜哈密瓜汁相近，完全可以接受。研究
表明，超高压技术在热敏性哈密瓜汁的加工应用上
是可行的。
参考文献：略
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!
|
|
