CN108586567A - 一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，先使用万能破碎机‑高脂肪样品磨将南瓜籽仁破碎成粉，把所得粗南瓜籽粕过筛得南瓜籽粕，供索氏抽提测量脂肪含量使用；然后将过筛后的南瓜籽粕用全自动油脂测定仪进行索氏抽提脱脂处理，再把脱脂的南瓜籽粕常温封存，最后在不同的因子下利用超声波为辅助提取手段对南瓜籽粕蛋白的提取。而物理改性中使用超声波对蛋白质改性的方法，使溶剂可以渗入到溶质的分子内部，出现介质内部局部高温、高压，溶解度和溶出效率得到大大的提升，该发明结构设计简单合理，操作方便，省时省力，蛋白质溶出率高，速度快，降低蛋白质浪费，安全稳定，适用范围广，有利于推广和普及。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，更具体地说，尤其涉及一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法。
背景技术
南瓜属葫芦科、双子叶植物纲、被子植物门。南瓜籽是采摘成熟南瓜所得的种子，又称白瓜籽，金瓜籽。南瓜籽是人们平常食用的一种茶点，其味道略甜，属性微凉，经常食用有助降低血压，防治牙床萎缩，具备润肺化痰、健脾养肝和驱赶虫类等效用，医学上也常被用于医治腹部胀痛，咳嗽痰多，肛肠痔疮等病症，由于其含有丰富的脂肪、蛋白质、维生素及钙、铁、锌、镁等有效成分而得到广泛研究及应用。作为一种功效优良的植物蛋白资源，在粗南瓜籽粕中，蛋白含量可达到30％～40％，且其中含有的可利用成分较高。
蛋白质作为人体生命活动的基础物质，有着调控人体生理新陈代谢，进行生化反应的作用。随着人们生活质量的提高，对蛋白资源的质量和营养价值的需求也在不断地提高，动物蛋白作为单一的优质蛋白资源的来源，已经很难满足于人们当前的需求。在一些发达国家，人们却由于摄入过量的动物蛋白而增加了糖尿病、高血压、动脉粥样硬化等现代文明疾病的发病率。大量的调查研究发现，植物蛋白营养素含量综合，其中氨基酸种类齐全，比例平衡且与人体必需氨基酸比例相似，易被人体消化吸收利用，其营养价值毋庸置疑；同时，植物蛋白资源还具有降低血液中胆固醇含量，清理血液垃圾降低血压，补充氨基酸抵抗衰老等生理保健功能，兼具营养效用和保健功能，这些都是动物蛋白所不能相比的。
在对植物蛋白提起的时候，传统的提取手段主要是借助外部加热和剧烈晃动，通过溶质在溶剂的溶解对溶质进行提取，这种方法的溶质提取率有很大的限度，而且对于植物中的蛋白提取利率过低，对于植物中残留的蛋白多，照成了极大的浪费，同时对于提取工艺操作麻烦，不利于广泛的推广和普及。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，包括如下步骤：
S1、先将南瓜籽仁破碎成粉，破碎时间设定为8-12s，然后把所得粗南瓜籽粕过30-50目筛网筛得南瓜籽粕备用；
S2、将过筛后的南瓜籽粕脱脂处理，再将脱脂的南瓜籽粕在18℃-26℃封存；
S3、取脱脂南瓜籽粕1-3g，设定条件分别在料液体系为1:15-1:40，处理温度为20℃-70℃，溶液酸碱度为8-13，料液处理时间为30-180min，超声功率为200-450W的超声水浴锅中进行超声震荡；
S4、再把液转移至离心管3000-5000r/min转速下离心3-7min，取上清液380℃-460℃消化处理20-40min，并测定上清液蛋白质的含量；
S5、因变量选择料液体系、处理温度、溶液酸碱度、料液处理时间、超声功率，选择蛋白溶出率为衡量标准，探究五项因子及相互作用如何影响南瓜籽粕蛋白溶出率的增减趋势，确定最高蛋白溶出率。
优选的，所述步骤S1中南瓜籽仁破碎用到的为万能破碎机-高脂肪样品磨，且万能破碎机的工作温度为零下5℃-10℃。
优选的，所述步骤S2中脱脂采用全自动油脂测定仪进行索氏抽提脱脂操作，脱脂溶剂选用乙醚，脱脂温度设定为50℃-100℃，脱脂时间设定为7-9小时，脱脂全程在通风橱内进行。
优选的，所述步骤S4中测定上清液蛋白质含量的方法采用凯氏定氮法，并同时换算出蛋白溶出率，绘制溶出率与影响因子的相关曲线。
优选的，所述步骤S5中采用五因素三水平回归设计分析，建立蛋白溶出率与各单因子水平间的连续变量曲面模型，并且对回归模型进行分析来得出南瓜籽粕蛋白溶出率最高的工艺条件。
本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，与传统的方法相比，本发明对南瓜籽粕蛋白的提取是以超声波为辅助提取手段，超声波是一种具有良好方向性和穿透力且频率在20kHz以上的一种机械波，具有声波震动与能量传递的双重属性，可在介质中呈球面均匀传播，其具有独特的空化作用，在传播介质内部能够产生强烈的冲击波和微射流，出现介质内部局部高温、高压，导致诸多次级效应的发生，从而加速传播体系的传质与传热，增加溶质的溶解率和溶出度等过程，当超声波在振动的过程中会产生并传递强大的能量，使溶质在溶剂中以极高的速度和加速度进入振动状态，溶质结构同时也会发生变化，促使其所含有效成分充分进入溶剂中，当超声波的振动处于稀疏状态时，液体会被撕裂而形成很多的小空穴，这些小空穴能够在瞬间闭合而产生瞬时压力，即空化现象，这种空化现象在液体内部能够形成气蚀气泡，然后气泡在瞬间迅速涨大而破裂，其所含声场能量在极短的时间和极小的空间内得以完全释放，在溶剂内部形成高温高压的环境，同时产生强大的冲击波和微声流，使得溶质细胞结构瞬间破裂，细胞内的有效活性成分完全得到释放，在进入溶剂中被充分混合均匀，溶解度和溶出率都会有所提高，有利于提高溶质的提取率；而物理改性中使用超声波对蛋白质改性的方法，由于其独特的超声波效应使得蛋白质改性效果和溶质提取率大大提升而被广泛应用，超声波的应用，使溶剂可以渗入到溶质的分子内部，出现介质内部局部高温、高压，溶解度和溶出效率得到大大的提升，该发明结构设计简单合理，操作方便，省时省力，蛋白质溶出率高，速度快，降低蛋白质浪费，安全稳定，适用范围广，有利于推广和普及。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，包括如下步骤：
S1、先将南瓜籽仁破碎成粉，破碎时间设定为8s，然后把所得粗南瓜籽粕过30目筛网筛得南瓜籽粕备用；
S2、将过筛后的南瓜籽粕脱脂处理，再将脱脂的南瓜籽粕在18℃封存；
S3、取脱脂南瓜籽粕1g，设定条件分别在料液体系为1:15，处理温度为20℃，溶液酸碱度为8，料液处理时间为30min，超声功率为200W的超声水浴锅中进行超声震荡；
S4、再把液转移至离心管3000r/min转速下离心3min，取上清液380℃消化处理20min，并测定上清液蛋白质的含量；
S5、因变量选择料液体系、处理温度、溶液酸碱度、料液处理时间、超声功率，选择蛋白溶出率为衡量标准，探究五项因子及相互作用如何影响南瓜籽粕蛋白溶出率的增减趋势，确定最高蛋白溶出率。
具体的，所述步骤S1中南瓜籽仁破碎用到的为万能破碎机-高脂肪样品磨，且万能破碎机的工作温度为零下5℃。
具体的，所述步骤S2中脱脂采用全自动油脂测定仪进行索氏抽提脱脂操作，脱脂溶剂选用乙醚，脱脂温度设定为50℃，脱脂时间设定为7小时，脱脂全程在通风橱内进行。
具体的，所述步骤S4中测定上清液蛋白质含量的方法采用凯氏定氮法，并同时换算出蛋白溶出率，绘制溶出率与影响因子的相关曲线。
具体的，所述步骤S5中采用五因素三水平回归设计分析，建立蛋白溶出率与各单因子水平间的连续变量曲面模型，并且对回归模型进行分析来得出南瓜籽粕蛋白溶出率最高的工艺条件。
实施例2
一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，包括如下步骤：
S1、先将南瓜籽仁破碎成粉，破碎时间设定为10s，然后把所得粗南瓜籽粕过40目筛网筛得南瓜籽粕备用；
S2、将过筛后的南瓜籽粕脱脂处理，再将脱脂的南瓜籽粕在22℃封存；
S3、取脱脂南瓜籽粕2g，设定条件分别在料液体系为1:30，处理温度为50℃，溶液酸碱度为10，料液处理时间为90min，超声功率为250W的超声水浴锅中进行超声震荡；
S4、再把液转移至离心管4000r/min转速下离心5min，取上清液420℃消化处理30min，并测定上清液蛋白质的含量；
S5、因变量选择料液体系、处理温度、溶液酸碱度、料液处理时间、超声功率，选择蛋白溶出率为衡量标准，探究五项因子及相互作用如何影响南瓜籽粕蛋白溶出率的增减趋势，确定最高蛋白溶出率。
具体的，所述步骤S1中南瓜籽仁破碎用到的为万能破碎机-高脂肪样品磨，且万能破碎机的工作温度为零下8℃。
具体的，所述步骤S2中脱脂采用全自动油脂测定仪进行索氏抽提脱脂操作，脱脂溶剂选用乙醚，脱脂温度设定为75℃，脱脂时间设定为8小时，脱脂全程在通风橱内进行。
实施例3
一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，包括如下步骤：
S1、先将南瓜籽仁破碎成粉，破碎时间设定为12s，然后把所得粗南瓜籽粕过50目筛网筛得南瓜籽粕备用；
S2、将过筛后的南瓜籽粕脱脂处理，再将脱脂的南瓜籽粕在26℃封存；
S3、取脱脂南瓜籽粕3g，设定条件分别在料液体系为1:40，处理温度为70℃，溶液酸碱度为13，料液处理时间为180min，超声功率为450W的超声水浴锅中进行超声震荡；
S4、再把液转移至离心管5000r/min转速下离心7min，取上清液460℃消化处理40min，并测定上清液蛋白质的含量；
S5、因变量选择料液体系、处理温度、溶液酸碱度、料液处理时间、超声功率，选择蛋白溶出率为衡量标准，探究五项因子及相互作用如何影响南瓜籽粕蛋白溶出率的增减趋势，确定最高蛋白溶出率。
具体的，所述步骤S1中南瓜籽仁破碎用到的为万能破碎机-高脂肪样品磨，且万能破碎机的工作温度为零下10℃。
具体的，所述步骤S2中脱脂采用全自动油脂测定仪进行索氏抽提脱脂操作，脱脂溶剂选用乙醚，脱脂温度设定为100℃，脱脂时间设定为9小时，脱脂全程在通风橱内进行。
综上所述：本发明提供的一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，与传统的方法相比，本发明对南瓜籽粕蛋白的提取是以超声波为辅助提取手段，超声波是一种具有良好方向性和穿透力且频率在20kHz以上的一种机械波，具有声波震动与能量传递的双重属性，可在介质中呈球面均匀传播，其具有独特的空化作用，在传播介质内部能够产生强烈的冲击波和微射流，出现介质内部局部高温、高压，导致诸多次级效应的发生，从而加速传播体系的传质与传热，增加溶质的溶解率和溶出度等过程，当超声波在振动的过程中会产生并传递强大的能量，使溶质在溶剂中以极高的速度和加速度进入振动状态，溶质结构同时也会发生变化，促使其所含有效成分充分进入溶剂中，当超声波的振动处于稀疏状态时，液体会被撕裂而形成很多的小空穴，这些小空穴能够在瞬间闭合而产生瞬时压力，即空化现象，这种空化现象在液体内部能够形成气蚀气泡，然后气泡在瞬间迅速涨大而破裂，其所含声场能量在极短的时间和极小的空间内得以完全释放，在溶剂内部形成高温高压的环境，同时产生强大的冲击波和微声流，使得溶质细胞结构瞬间破裂，细胞内的有效活性成分完全得到释放，在进入溶剂中被充分混合均匀，溶解度和溶出率都会有所提高，有利于提高溶质的提取率；而物理改性中使用超声波对蛋白质改性的方法，由于其独特的超声波效应使得蛋白质改性效果和溶质提取率大大提升而被广泛应用，超声波的应用，使溶剂可以渗入到溶质的分子内部，出现介质内部局部高温、高压，溶解度和溶出效率得到大大的提升，该发明结构设计简单合理，操作方便，省时省力，蛋白质溶出率高，速度快，降低蛋白质浪费，安全稳定，适用范围广，有利于推广和普及。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，其特征在于,包括如下步骤：
S1、先将南瓜籽仁破碎成粉，破碎时间设定为8-12s，然后把所得粗南瓜籽粕过30-50目筛网筛得南瓜籽粕备用；
S2、将过筛后的南瓜籽粕脱脂处理，再将脱脂的南瓜籽粕在18℃-26℃封存；
S3、取脱脂南瓜籽粕1-3g，设定条件分别在料液体系为1:15-1:40，处理温度为20℃-70℃，溶液酸碱度为8-13，料液处理时间为30-180min，超声功率为200-450W的超声水浴锅中进行超声震荡；
S4、再把液转移至离心管3000-5000r/min转速下离心3-7min，取上清液380℃-460℃消化处理20-40min，并测定上清液蛋白质的含量；
S5、因变量选择料液体系、处理温度、溶液酸碱度、料液处理时间、超声功率，选择蛋白溶出率为衡量标准，探究五项因子及相互作用如何影响南瓜籽粕蛋白溶出率的增减趋势，确定最高蛋白溶出率。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，其特征在于：所述步骤S1中南瓜籽仁破碎用到的为万能破碎机-高脂肪样品磨，且万能破碎机的工作温度为零下5℃-10℃。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，其特征在于：所述步骤S2中脱脂采用全自动油脂测定仪进行索氏抽提脱脂操作，脱脂溶剂选用乙醚，脱脂温度设定为50℃-100℃，脱脂时间设定为7-9小时，脱脂全程在通风橱内进行。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，其特征在于：所述步骤S4中测定上清液蛋白质含量的方法采用凯氏定氮法，并同时换算出蛋白溶出率，绘制溶出率与影响因子的相关曲线。
5.根据权利要求4所述的一种基于超声波的南瓜籽蛋白提取方法，其特征在于：所述步骤S5中采用五因素三水平回归设计分析，建立蛋白溶出率与各单因子水平间的连续变量曲面模型，并且对回归模型进行分析来得出南瓜籽粕蛋白溶出率最高的工艺条件。
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