沙棘籽粕中蛋白质提取工艺分析范文

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《化工与医药工程》2017年第1期

摘要：以蛋白质含量为24.97%的沙棘籽粕为原料，对沙棘籽粕进行粉碎，得到过80目标准药筛的沙棘粉末。将沙棘粉末进行醇提，其最佳工艺如下：乙醇浓度75%、料液比1∶6、提取温度50℃、提取3次每次60min。然后用碱提酸沉法及双氧水脱色法对醇提沙棘蛋白进行精制，其工艺参数为：pH=10、料液比1∶12、碱提温度50℃、碱提3次每次50min、30%双氧水与碱提液比例1∶20、脱色温度45℃、脱色时间60min，酸沉pH=5。经过粉碎过筛、醇、碱及脱色三步法提取后，得到了沙棘蛋白产品，其蛋白质纯度为84.18%，产品得率为11.39%。

关键词：沙棘籽粕；提取工艺；蛋白质

沙棘又名醋柳、黑刺、酸棘等。为胡颓子科植物沙棘（HippophaerhamnoidsL.）的干燥成熟果实。主要分布在内蒙古、西北地区、西藏等地。是我国传统的药食同源植物，为国家食品药品监督管理总局列出的即是食品又是药品的物品名单之一。沙棘含有多种生物活性物质和营养成分如黄酮类化合物、甾体、维生素类、糖、脂肪酸类、有机酸类、多酚类化合物以及蛋白质和氨基酸等。由于其独特的生物活性及营养价值优势，加之沙棘耐寒、耐旱、耐土壤贫瘠，适合于在我国西北、华北、东北、西南等区域种植的特性，为我国内蒙古、陕西、青海等省市带来了巨大的经济效益，沙棘森林资源面积大，但其产业开发研究相对滞后，目前主要体现在对沙棘油的利用上。沙棘籽粕是二氧化碳超临界萃取后废弃料，也叫沙棘果渣，长期以来直接丢弃，造成大量的环境污染，或用作动物饲料，沙棘产业化、综合化利用程度一直较低。研究发现沙棘仔粕中蛋白质含量达20%~25%，该蛋白含有18种氨基酸，包括人体必需的8种氨基酸，而且沙棘蛋白还表现出一定的抗炎活性，但是，这些提取方法只涉及到水溶液中蛋白质的提取率，很少涉及沙棘蛋白的得率。崔淼等采用乙醇法提取研究了沙棘仔粕蛋白质的提取工艺，得到的沙棘蛋产品中蛋白质含量低，仅为55.18％。本研究联合粉碎过筛，乙醇洗涤和碱提酸沉技术，探讨沙棘籽蛋白的最优提取工艺，旨在为沙棘籽粕的综合利用提供试验依据。

1材料与方法

1.1材料与试剂

超临界二氧化碳萃取后的沙棘籽粕由青海康普德有限公司提供

1.2仪器与设备

ZN-10小型高速粉碎机，北京兴时利和科技发展有限公司；BiofugeStratos全能台式高速冷冻离心机，美国ThermoFisherScientific公司；BCD-256KT冰箱，青岛海尔股份有限公司；MODULYOD-230冷冻干燥机，美国Thermo公司；HYP-308消化炉，上海纤检仪器有限公司；KDN-812定氮仪，上海纤检仪器有限公司。

1.3蛋白质纯度测定方法

采用凯氏定氮法。具体方法如下。取样消化：取待测样品粉末约0.2g，精密称定于250mL凯氏定氮管中，加硫酸铜0.5g，硫酸钾10g，浓硫酸20mL，于消化炉220℃消化1h20min，升温450℃，消化至溶液澄清后，继续消化30min，放冷；蒸馏：取上述处理液，加入到凯氏定氮仪进行蒸馏（600g/L的氢氧化钠为反应液，50mL），用20mL的20g/L硼酸接收液体，硼酸中加入1份甲基红乙醇溶液（1g/L）与5份溴甲酚绿乙醇溶液（1g/L）的混合指示液2滴，自动吸入蒸馏水250mL，加热蒸馏4min30s；测定：用0.05mol/L硫酸滴定液滴定至溶液由蓝绿色变为灰紫色，将滴定结果用空白试验校正，每1mL硫酸滴定液（0.05mol/L）相当于1.401mg的拯、氮（N）。每个试样进行3次重复试验。试样中蛋白质的纯度按公式（1-1）进行计算。

1.4过筛目数对沙棘籽粕原料中蛋白提取率的影响

取沙棘籽粕原料225g，精密称定，粉碎处理（功率1.5KW）35s，将沙棘粉末平均分成4份，分别过40、60、80、100目筛，称定过筛后沙棘籽粕粉末重量，按“1.3项”下方法测定样品中蛋白质含量。蛋白质提取率计算见公式（1-2）。

1.5沙棘籽粕提取及纯化工艺沙棘籽粕

粉碎过筛按料液比加一定浓度乙醇溶液设定温度、乙醇浓度、时间下提取离心分离残渣冷冻干燥醇提沙棘蛋白按料液比1∶12加碱液调节pH至10、50℃水浴中搅拌提取40min加1.5%双氧水50℃下搅拌60min调节pH至等电点离心（4000r/min，20min）沉淀水洗2次调节pH至中性沙棘蛋白。

1.6沙棘蛋白等电点的测定方法称取一定量醇提沙棘蛋白粉末，1m按为沙棘籽粕质量；1p为沙棘籽粕中蛋白质的百分含量。按料液比1∶12g/mL加碱液，调节pH=10，在50℃水浴中搅拌提取40min。将提取均分为7份，将提取液pH值调至3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0以及6.5，静置2h，离心（4000r/min，20min），按“1.3项”下方法测定上清液中蛋白质含量，将上清液中蛋白质残留率最低的pH值为沙棘醇提蛋白的等电点。蛋白质残留率按公式（1-5）计算。

2结果与分析

2.1过筛目数对沙棘籽粕蛋白含量的影响

由于本文是采用醇洗的方法，而籽粕中含有大量的沙棘壳，沙棘壳的主要成分是不溶于醇的纤维素，蛋白质含量极少，可以先除去籽粕中的沙棘壳。粉碎有助于破坏沙棘籽粕的细胞壁，因此采用粉碎、过筛的前处理方法。沙棘籽粕蛋白质主要集中在沙棘籽里的白色颗粒中，而沙棘籽在提取沙棘籽油后，沙棘壳里还残留有部分蛋白含量较高的白色颗粒，直接过筛并不能将其分离。因此，先过筛再粉碎会浪费大量的资源，降低了原料的生物利用度。粉碎35s后，分别过40、60、80、100目标准检验筛。沙棘籽粕原料中蛋白质的含量为25%，通过简单的粉碎过筛处理，可以使过筛后的沙棘粉末蛋白质含量达到41%与崔淼等人得到的粉碎过80目筛后沙棘仔粕粉末中蛋白质含量相近。过80目标准药筛后的沙棘粉末蛋白质含量于大豆中蛋白质的含量相当。粉碎直接将沙棘壳以及沙棘籽粉成细粉，由于细胞结构的因素，白色颗粒的粉碎程度比沙棘壳大，造成壳与细粉粒度的不同，这时再过筛可直接除去蛋白含量极低的沙棘壳。从表1和图1可以看出，随着过筛目数的增加，过筛后籽粕沙棘籽粕粉末产品中蛋白质纯度增大，蛋白质含量从40目的35.7%增加到100目时的41.5%，增加了16.2%。通过100目筛的沙棘粉末只比通过80目筛的沙棘粉末的蛋白质含量增加了2.%，蛋白质的提取率确降低了17.1%，过筛后沙棘粉末的得率也大大降低，降低幅度高达11.8%。这是因为筛网目数越高，孔径越小，粒径大于孔径的粉末就越多，使筛上残留更多沙棘籽粕蛋白，降低了过筛蛋白提取率。因此，综合经济等因素考虑，粉碎后过80目筛较为适宜。

2.2乙醇浓度对提取结果的影响

提取温度为50℃、料液比1∶6、提取时间1h的条件下，改变乙醇浓度，在浓度为60%、65%、70%、75%、80%条件下分别进行提取，测定蛋白含量结果见图2。由图2可以看出，醇提蛋白质含量及提取率随乙醇浓度的增加呈先增大后减小的趋势，乙醇浓度为75%时，得到的醇提蛋白中蛋白质含量最大，可达53.5%，提取率也最高，可达88.5%。乙醇浓度从60%到75%时，糖类、黄酮类化合物、色素等物质不断溶解，蛋白含量不断增加。但乙醇浓度高于75%时，籽粕中的醇溶蛋白也不断溶解，造成蛋白含量降低。然而乙醇浓度过高，会使蛋白质变性。综合考虑，从单因素乙醇浓度来看，70%~80%乙醇浓度较为适宜。

2.3料液比对提取结果的影响

乙醇浓度为75%、提取温度50℃、提取时间1h的条件下，改变料液比，在料液比为1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8条件下分别进行提取，测定醇提沙棘蛋白纯度及蛋白质提取率见图3。由图3可以看出，醇提沙棘蛋白质产品蛋白质纯度及提取率都随料液比的增大呈先增大后减小的趋势，料液比在1∶6时产品蛋白质纯度最高，达50.7%，，而在1∶5时提取率最高，达84.4%。料液比从1∶4到1∶6，醇溶物溶解增加，产品蛋白质纯度增大；然而从1∶6以后，蛋白质纯度降低，提取率也随之降低，这是由于乙醇的增加使醇溶蛋白溶解更快，进而导致蛋白质总体含量的降低。过大的料液比在生产中会增加原料运输压力[22]，综合考虑，从单因素料液比来看，选取1∶5~1∶7料液比较为适宜。

2.4提取温度对提取结果的影响

乙醇浓度为75%、料液比1∶6、提取时间1h的条件下，改变提取温度，在温度为30、40、50、60、70℃条件下分别进行提取。随着温度的提高，所提沙棘蛋白产品蛋白纯度及提取率先增大后减少，温度在50℃时都出现峰值。温度的升高有助于糖类、黄酮类等醇溶性物质的溶解，进而使蛋白含量增大。但提取温度超过50℃时，随着温度的升高蛋白质开始变性[23]，从而使提出的蛋白含量降低。因此，从单因素提取温度来看，选取40~50℃比较适宜。

2.5时间对提取结果的影响

乙醇浓度为75%、料液比1∶6、提取温度为50℃的条件下，改变提取时间，在提取时间为30、45、60、75、90min条件下分别进行提取。

2.6醇提蛋白等电点

蛋白质是一种带净电荷的物质，在等电点时分子间的静电荷为零，蛋白质间静电排斥作用最低，从而促使蛋白质聚集、沉淀，导致蛋白质在溶液的含量最低。蛋白质的等电点常作为沉淀蛋白质的重要参考。

2.7醇提蛋白的精制

采用75%乙醇浓度、料液比1∶6、提取温度50℃、提取时间60min，得到蛋白质纯度为53.8%的醇提沙棘蛋白。醇提沙棘蛋白在pH=10的水溶液中溶解，在溶解后的蛋白质水溶液中加入双氧水脱色，有助于溶液中的分子碰撞，脱色效果明显。调节脱色碱液pH值至5，溶于碱的成分中绝大部分都是蛋白质，所以此方法提出的蛋白质纯度较高。脱色后的脱色蛋白颜色比脱色前好，质地松软结构疏松。精制后得到的沙棘蛋白其蛋白质纯度为84.18%。

3结论

采用粉碎过80目筛处理二氧化碳超临界提取沙棘油后废弃的沙棘籽粕，将含量为24.97%的沙棘籽粕经过简单的粉碎过筛处理，得到的沙棘粉末，其蛋白质的含量提高到40.76%。沙棘粉末经过醇洗后蛋白质含量提高到53.84%，虽然醇法提取制得的沙棘蛋白产品蛋白质纯度仅提高了13%，没有达到浓缩蛋白的要求，但能将沙棘粉末中的一些色素清除，所以对醇提沙棘蛋白采用碱提酸沉及双氧水脱色后的精制产品的蛋白质纯度提高到84.18%，产品的最终得率为11.39%。

参考文献

[1]刘勇，廉永善，王颖莉，等.沙棘的研究开发评述及其重要意义[J].中国中药杂志，2014，39(9)：1547-1552.

[2]国家药典委员会.中华人民共和国药典2015版（一部）[M].北京：中国医药科技出版社，2015：184-185.

[3]包图雅，乌仁图雅，宝音仓.沙棘的化学成分研究概况[J].中国民族医药杂志，2014(8)：72-73.

[4]郭震.沙棘果实化学成分的分离与鉴定[J].转化医学电子杂志，2015，2(4)：123-124.

[5]钱学射，金敬红.沙棘的药用研究与开发[J].中国野生植物资源，2015，34(6)：68-72.

[7]陈明涛.黄土高原主要造林树种苗木根系对干旱的响应[D].西北农林科技大学，2010.

[8]党晓宏，高永，汪季，等.沙棘林能源价值及平茬复壮技术研究[J].干旱区资源与环境，2013，27(2)：176-180.

[9]于畅，王竞红，薛菲，等.沙棘对碱性盐胁迫的形态和生理响应[J].中南林业科技大学学报，2014，34(9)：70-75.

[11]张逸，黄凤洪，马方励，等.沙棘油提取工艺研究进展[J].中国油脂，2016，41(3)：16-20.

[13]张强，徐升运，任平，等.沙棘果渣发酵生产蛋白饲料的研究[J].安徽农业科学，2012，40(28)：13997-13998.

[14]田景民，陈贵林.响应面法优化沙棘籽渣水溶性蛋白质提取工艺研究及其氨基酸组成分析[J].食品安全质量检测学报，2016，7(3)：1321-1329.

[15]尹玲红，尹红黄诚.碱浸提法提取脱脂火棘籽粕蛋白质工艺研究[J].现代农业科技，2016，(8)：275-276+279.

[17]崔淼，唐年初，郭贯新，等.醇法提取沙棘籽蛋白的工艺研究[J].粮油加工，2010(10)：135-137.

[18]中华人民共和国卫生部.GB5009.5—2010中国标准书号[S].北京：中国标准出版社，2010.

[19]崔淼，凌孟硕，孙明奎，等.碱酶两步法提取沙棘籽蛋白的工艺研究[J].中国油脂，2012，23(9)：31-35.

[20]齐照明，侯萌，韩雪，等.东北地区大豆主栽品种油份蛋白含量的关联分析[J].中国油料作物学报，2014，36(2)：168-174.

[21]崔彦民，王立新，张琳，等.沙棘籽蛋白与大豆蛋白的氨基酸成分分析比较[J].内蒙古石油化工，2006，32(4)：7-8.

[22]张美，李庆，李一林，等.米渣营养成分测定及其蛋白质提取工艺优化[J].食品科学技术学报，2015，33(6)：65-71.

[23]冯笑笑，苏颖杰，吴梦月，等.翅果油树种仁蛋白质的提取工艺优化及其功能性质分析[J].食品科学，2016，37(16)：29-35.

[24]李向红，刘永乐，俞健，等.莲子磨皮粉中蛋白质的提取、组成及性质[J].食品科学，2015，36(8)：129-133.

作者：龙晓燕1；龙谭1；刘玉林1；陈益家2 单位：1.西南科技大学生命科学与工程学院，2.绵阳市中医医院