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分蘖葱头蛋白提取工艺优化及其基础特性

食品科学杂志 2019-06-14 20:49:19

新鲜的分蘖葱头中含有糖类、蛋白质及微量元素等基础成分,除此之外,分蘖葱头中还含有挥发性油成分,已有文献报道其具有抗菌、降血脂、抗癌、防治血栓病等多种生理功效。目前,国内外对分蘖葱头的研究主要集中在分蘖葱头栽培套作提高产量、黄酮类抗氧化物质的提取优化及制备、分蘖葱头精油的制备等方面,目前在植物蛋白研究领域鲜见分蘖葱头蛋白的研究报道。



来自吉林农业大学食品科学与工程学院的刘婷婷、刘阳和张晶等人采用碱溶酸沉法对分蘖葱头中蛋白质进行提取,正交试验法优化出最佳提取工艺条件,并对分蘖葱头蛋白基础特性进行深入的研究。为分蘖葱头蛋白的进一步开发应用研究提供了良好的理论基础。


1. 蛋白提取单因素试验结果


1.1 料液比对蛋白提取率的影响


料液比对分蘖葱头蛋白质提取率影响较大,料液比在15125g/mL)范围内变化时,蛋白提取率随着提取液用量的增加,呈现先升高后降低的趋势,料液比在115g/mL)时,提取率最大。在蛋白质提取过程中,适当的增加提取液的用量有助于蛋白质的溶出,可提高分蘖葱头蛋白提取率。但继续增加提取液用量,蛋白质溶出达到饱和,提取率趋于稳定,过多的提取液会使酸沉过程中酸的用量大大增加,致使成本增加。因此选取料液比115g/mL)为最适宜条件。


1.2 pH值对蛋白提取率的影响


当提取液pH值在8.010.0范围内变化时,随着提取液pH值的不断增加,分蘖葱头蛋白提取率呈现先上升后下降的趋势,在pH 9.0时,蛋白提取率达到最大。


1.3 提取温度对蛋白提取率的影响


当提取温度在2040℃范围内变化时,随着温度的升高,蛋白提取率不断增加至最大,当提取温度在4060℃范围内继续上升时,蛋白提取率呈现下降趋势。


1.4 提取时间对蛋白提取率的影响


提取时间在12h范围内变化时,随着提取时间的延长,蛋白提取率呈现上升趋势,在提取时间为2 h时,蛋白提取率最大,但随着提取时间继续延长,提取率趋于平缓。提取时间过短,蛋白质从原料中溶解不完全。但随着提取时间的延长,蛋白质溶出量达到饱和,因此继续延长提取时间,蛋白提取率不再有明显的增加。因此选取提取时间2 h为最适宜条件。


1.5 分蘖葱头蛋白提取工艺优化


对分蘖葱头蛋白提取率影响因素大小分别为pH值>料液比>提取温度>提取时间。得到碱溶酸沉法提取的最佳工艺条件为A2B2C3D1,即料液比115g/mL)、pH9.0、提取温度50 ℃、提取时间1.5h,在此条件下蛋白提取率为79.38%,在此条件下,进行验证实验,蛋白提取率为80.12%,与正交试验优化得到的提取率相差不大。


1.6 正交试验方差分析


校正模型具有显著性,ABCD各因素对提取率的影响P值均小于0.01,表明料液比、pH值、提取温度、提取时间4 个因素对分蘖葱头蛋白质的提取影响均极显著,因此上述4 个影响因素可作为提取过程中影响蛋白提取率的首要考虑因素,且该提取方法可用于分蘖葱头蛋白提取。



2. 蛋白基础特性测定结果


2.1 等电点测定结果


pH值在2.55.0范围内变化时,样品上清液吸光度呈现先下降后上升的趋势,在pH 3.0时吸光度最低,即上清液中蛋白含量最少,此时蛋白质沉淀完全,因此pH 3.0为分蘖葱头蛋白的等电点。


2.2 紫外-可见分光光度计测定结果


在波长270700 nm范围内对蛋白溶液进行紫外-可见光谱扫描时,279 nm波长处出现最大吸收峰,且其他波长处曲线较平缓,未见明显杂峰,而蛋白溶液的紫外-可见光光谱的最大吸收峰在280 nm波长附近。由此可知提取的分蘖葱头蛋白纯度较高,且结合分光光度法测得纯度数据结果可知,冻干粉中蛋白纯度为80.02%,说明该方法提取制备分蘖葱头蛋白的方法可靠。


2.3 蛋白分子质量测定结果


分蘖葱头蛋白的分子质量在486325351720 kDa以及1117 kDa之间均有条带,在2535 kDa条带颜色较深,根据标准曲线方程计算出分蘖葱头蛋白的分子质量可分为61.9427.1017.6213.34 kDa 4 组。


2.4 氨基酸组分分析


分蘖葱头蛋白中必需氨基酸质量分数为38.96%,非必需氨基酸质量分数为61.04%,必需氨基酸和非必需氨基酸的比例为0.638,接近世界卫生组织规定值0.666,说明分蘖葱头蛋白氨基酸组成较为合理,并且赖氨酸含量较高,可弥补谷物蛋白中赖氨酸含量较低的缺陷。


2.5 蛋白二级结构的测定结果


通过CD-Pro软件计算结果可知,分蘖葱头蛋白质中α-螺旋含量为52.60%β-折叠含量为8.60%β-转角含量为15.60%,无规则卷曲含量为22.40%。主要结构为α-螺旋,含量最低的为β-折叠。


2.6 特征性官能团测定结果


波数在3 303 cm-1处出现了典型的—OH吸收峰,2 935 cm-1出现的峰是由CH2反对称伸缩振动产生的,在2 356 cm-1处的吸收峰是由CO2反对称伸缩振动引起的,1653 cm-1处的吸收峰是由蛋白质酰胺I带特征基团R—CO—NH2—CO—伸缩振动产生的,1530 cm-1处吸收峰是由蛋白质仲酰胺基团中的—NH面内弯曲振动产生的,1390 cm-1处较弱的吸收峰由蛋白质中游离的COO—对称伸缩振动产生的,1249 cm-1处的吸收峰可能由—C(CH3)3中的C—C反对称伸缩振动产生的,后面出现的小杂峰可能是由于少量水分的存在而引起的。


结 论

在料液比115g/mL)、pH 9.0、提取温度50 ℃、提取时间1.5 h条件下提取率最大为79.38%。电泳结果表明蛋白分子质量分别为61.9427.1017.6213.34 kDa。高效液相色谱法测得分蘖葱头蛋白中必需氨基酸质量分数为38.96%,非必需氨基酸质量分数为61.04%。二级结构测定结果表明分蘖葱头蛋白中α-螺旋含量为52.60%β-折叠含量为8.60%β-转角含量为15.60%,无规则卷曲含量为22.40%。采用红外图谱法对分蘖葱头蛋白特征官能团进行测定,其特征官能团明显。


本文《分蘖葱头蛋白提取工艺优化及其基础特性》来源于《食品科学》2018392 267-272页,作者:刘婷婷,刘阳,张晶,宋云禹,李桂杰,张艳荣,DOI:10.7506/spkx1002-6630-201802042。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。


修改/编辑:李莹;责编:张睿梅

图片来源于百度图片


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