徐鹤桐，陈野

（天津科技大学，天津300100）

基于响应面法提取花生蛋白工艺优化

徐鹤桐，陈野

（天津科技大学，天津300100）

采用碱提酸沉法从花生粕中提取花生分离蛋白。通过响应面实验优化制备花生蛋白最佳工艺条件为：超声时间14 min，pH 9.0，料液比14∶1，碱提温度54℃，碱提时间57 min。此条件下花生蛋白得率最高可达81.86%。制备的花生分离蛋白的纯度为90.58%。

花生蛋白；提取；五因素；响应面

花生饼粕是以脱壳后花生果仁为原料，经提取油脂后的副产品，产量大，来源广，价格低。目前对花生饼粕的直接利用主要是制作饲料，以提高饲料中蛋白的含量，有利于饲养禽畜动物的增产，但没有进一步进行开发利用，资源浪费严重［1-2］。花生粕中蛋白含量达40%～50%，是一种营养价值较高的蛋白质［3］。花生蛋白为贮藏蛋白质，也叫种子蛋白质，含氮量为13.99%，含碳水化合物3.89%，含磷0.19%，其等电点为4.5左右［4］。花生蛋白根据其溶解特性，分为水溶性蛋白和盐溶性蛋白，其中水溶性蛋白大约10%，称之为乳清蛋白，其余90%为盐溶性蛋白［5］。它含有人体必需的8种氨基酸，易被人体消化和吸收。继大豆蛋白被人们充分认识和深度利用后，花生蛋白开始进入人们的视野并逐渐引起重视，花生正在成为优质的食用植物蛋白资源。我国每年可产生125万t的花生饼粕，这些油脂加工的副产物可以进行深加工，作为良好的蛋白质来源，同时在食品加工中发挥蛋白质的功能性质。

一般以花生蛋白粉或者脱脂花生粕为原料，采用乙醇洗涤法、酸沉淀法，水酶法或变性洗涤法来制备。乙醇洗涤法是采用60%～80%的乙醇溶液洗涤原料，使蛋白质和多糖沉淀下来，而寡糖和其他可溶性成分被洗涤除去［6-7］，成本较高。水酶法在理论研究和中试生产方面已经取得了一定的成就［8-9］。虽然该方法不采用挥发性易燃溶剂，但由于酶制剂成本较高和破乳困难等问题，目前未能实现产业化。酸沉淀法是利用花生蛋白质在等电点时产生沉淀，而寡糖和其他组分溶解于溶液中除去，然后将湿蛋白中和、干燥即得花生浓缩蛋白。杨伟强等［10］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［11］利用超声波辅助，采用正交的方法分析碱溶酸沉法提取花生分离蛋白。高云中等［12］以高温花生粕为原料，采用四因素正交方法分析碱溶酸沉法提取花生蛋白，并对其功能性质进行了研究。

本试验用碱提酸沉法对分离花生蛋白的优化条件进行了研究，不仅考虑了超声时间对花生蛋白的影响［13-14］，且对超声时间，pH，料液比，碱提温度，碱提时间采用响应面分析。其结果为花生粕低温提取分离技术工业化生成提供有价值的参考数据。

1材料与方法

1.1 材料

低温冷榨花生粕由开阳市得天力食品有限公司提供。硫酸铜、硫酸钾、浓硫酸、氢氧化钠均为分析纯。CLP-1000超声波萃取器，SPM-10型pH计，低速大容量离心机，DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱，悬臂式搅拌器，电热恒温水浴锅，凯氏定氮装置

1.2 方法

采用碱溶酸沉法。进行单因素试验后确定了5个主要的影响因素。使用Design-Expert7软件设计五因素三水平的响应面实验，具体因素及水平如表1所示。

表1 因素及水平Table 1Factors and levels

2结果与分析

2.1 响应面分析结果

综合单因素试验所得的结果，以碱提温度、时间、液料比、超声功率和pH为实验因素（自变量），以花生分离蛋白的吸光值为评价指标（响应值），每个实验因素取吸光值最优附近三组数值，根据响应面分析方案分别进行二次多项回归方程拟合及优化分析。

表2 响应面分析方案及试验结果Table 2Surface analysis scheme and test results of response

续表2响应面分析方案及试验结果Continue table 2Surface analysis scheme and test results of response

利用Design-Expert7软件对表数据中物性进行多元回归拟合，得到花生蛋白吸光度对超声时间（A），Ph值（B），料液比（C），碱提温度（D），碱提时间（E）的二次多项回归模型为：吸光度=+0.49-0.063*A-0.032* B-0.04*C-0.023*D-0.048*E-0.012*A*B+5.000E-003*A*C-0.011*A*D+5.250E-003*A*E+0.012* B*C-8.500E-003*B*D-4.250E-00*B*E+0.025* C*D-8.000E-003*C*E-9.250E-003*D*E-0.13* A2-0.090*B2-0.092*C2-0.057*D2-0.091*E2

由表可知，各因素对花生蛋白提取率影响的显著性大小顺序为A＞E＞C＞B＞D，即超声时间＞碱提时间＞料液比＞pH＞碱提温度，其中超声时间、碱提时间、料液比、pH4个因素对于花生蛋白提取具有显著的影响，而超声时间、碱提时间、料液比3个因素对花生蛋白提取具有极为显著的影响（p＜0.01）。二次项中超声时间（A），pH（B），料液比（C），碱提温度（D），碱提时间（E）五因素都具有极其显著的影响（p＜0.01），其它影响不显著（p≥0.05）。回归模型高度显著且失拟项不显著，实际值与预测值之间拟合性良好，相关系数R2为0.824 4，说明所选用的二次回归模型能较好的反映蛋白质吸光度（即蛋白质提取率）与试验各因素之间的相互关系。

表3 回归模型方差分析表Table 3Analysis of variance regression model

图1为碱提酸沉法提取花生蛋白工艺中各因素对最终提取吸光度（即提取率）的影响趋势图，提取工艺的响应面分析与优化响应面的图形是响应值对各实验因素的值所构成的一个三维空间在二维平面上的等高图。响应面曲线较陡，表明影响因子的影响较为显著，响应值变化较大；曲线较为平滑，表明影响因子的影响较小，响应值变化较小。由图可看出，三维图形均为较平滑的曲面，说明交互项相互影响不显著。根据响应面分析得到的最佳工艺参数：超声时间13.85 min，pH 8.92，料液比13.74∶1，碱提温度53.99℃，碱提时间56.31 min

图1 各因素交互影响趋势图Fig.1Various factors interact to influence trend graph

在此条件下，花生蛋白的吸光度为0.509，提取率的理论预测值为82.75%。考虑到实际操作的局限性，故将实际提取工艺条件修正为超声时间14 min，pH 9.0，料液比14∶1，碱提温度54℃，碱提时间57 min。在修正条件下进行3次重复验证实验，分离蛋白的提取率平均值达到81.86%，与理论值相对误差约为0.9%。此条件下制备的花生分离蛋白的纯度为90.58%。由此可见，响应面分析的优化结果与实际值较吻合，且能获得高纯度花生分离蛋白，得到的提取工艺条件具有一定的应用价值。

2.2 电泳实验结果分析

根据实验方法所得花生蛋白的SDS-PAGE电泳结果如图2所示。

图2 SDS-PAGE电泳图Fig.2

泳道1为花生球蛋白，2为伴花生球蛋白，3为实验得到的花生蛋白。泳道M为标准蛋白，由上到下依次为Phosphorylase b、BSA、Actin、Carbonic Anhydrase、Trypsin inhibitor和Lysozyme，它们的分子量分别为97、66、43、31、20 kDa和14.4 kDa。由电泳图可以得出提取出的物质确实是完整的花生蛋白且纯度很高。

3结论

对花生分离蛋白碱提工艺条件进行了单因素和响应面优化实验。结果显示超声时间＞碱提时间＞料液比＞pH＞碱提温度，其中超声时间、碱提时间、料液比、pH 4个因素对于花生蛋白提取具有显著的影响，而超声时间、碱提时间、料液比3个因素对花生蛋白提取具有极为显著的影响，响应面方法优化了工艺得到的花生蛋白得率最高可达81.86%。制备的花生分离蛋白的纯度为90.58%。

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Extraction of Peanut Protein by the Response Surface Method

XU He-tong，CHEN Ye
（Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300100，China）

Using the alkali soluble and acid extraction method for extraction of peanut protein isolate from low denatured defatted peanut meal.By response surface experiment conditions were obtained the best preparation of peanut protein.Ultrasonic time 14 min，pH 9.0，the ratio of material to liquid 14∶1，extraction temperature 54℃，extraction time 57 min.Under these conditions the highest yield is 81.86%.The purity of peanut protein isolate prepared for 90.58%.

peanut protin；extract；five conditions；surface experiment

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.09.009

2013-11-05

徐鹤桐（1988—），女（汉），硕士，研究方向：食品工程。