CN112931675B

CN112931675B - 一种水媒法提取燕麦分离蛋白的方法和产品

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Publication number: CN112931675B
Application number: CN202110303880.XA
Authority: CN
Inventors: 华欲飞; 王妙玲; 孔祥珍; 张彩猛; 陈业明; 李兴飞
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2041-03-22
Also published as: CN112931675A

Abstract

本发明公开了一种水媒法提取燕麦分离蛋白的方法和产品，包括，将裸燕麦用去离子水浸泡后，过滤，得浸泡后裸燕麦；将浸泡后的裸燕麦加入去离子水，打浆，得燕麦糊；调节燕麦糊的pH至8.0～9.0，搅拌1～2h后，冷冻后拿出在常温水浴自然解冻后，离心，弃去下层沉淀，收集上层清液；取上层清液水浴加热后，调节pH至6.5～7.5，离心取下层沉淀，即为燕麦分离蛋白；取上清液调节pH至5～5.2，离心后取下层沉淀得到燕麦浓缩蛋白。本发明采用不引入有机溶剂的绿色加工工艺，以裸燕麦为原料，可以制备出燕麦蛋白含量为92.61％，提取率为42.46％的燕麦分离蛋白。

Description

一种水媒法提取燕麦分离蛋白的方法和产品

技术领域

本发明属于蛋白提取技术领域，具体涉及到一种水媒法提取燕麦分离蛋白的方法和产品。

背景技术

燕麦是禾本科燕麦属(Avena)一年生草本植物，依种子带壳与否分皮燕麦和裸燕麦两大类型。裸燕麦不仅富含蛋白质、碳水化合物、脂质等营养成分，而且富含β－葡聚糖、不饱和脂肪酸、酚酸、维生素等功能性成分，具有预防心血管疾病、降低胆固醇平稳血糖帮助胃肠消化抗癌等功效，因此受到人们的关注。

燕麦中的蛋白质含量较高在11.35％～19.9％之间，在谷物中居于首位；燕麦中的蛋白质按其溶解性的不同，可分成四种蛋白质，分别为清蛋白(10-20％)、球蛋白(12-55％)、谷蛋白(23-54％)和醇溶蛋白(12-14％)；蛋白质的氨基酸构成比较平衡，各种必需氨基酸的含量接近FAO/WHO推荐值，蛋白质功效比超过2.0，生物价为72-75。与大多数其他谷物不同，燕麦蛋白质的麸质(gluten)成分较少，使其可以供乳糜泻患者安全食用。

在以往制备燕麦蛋白的工艺研究中，国内外学者们为提高燕麦蛋白的含量，会引入有机溶剂进行脱脂或使用酶制剂，这些方法显然不符合绿色生产的标准，会使燕麦蛋白的使用范围大大受限。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种水媒法提取燕麦分离蛋白的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种水媒法提取燕麦分离蛋白的方法，包括，

将裸燕麦用去离子水浸泡后，过滤，得浸泡后裸燕麦；

将浸泡后的裸燕麦加入去离子水，打浆，得燕麦糊；

调节燕麦糊的pH至8.0～9.0，搅拌1～2h后，冷冻后拿出在常温水浴自然解冻后，离心，弃去下层沉淀，收集上层清液；

取上层清液水浴加热后，调节pH至6.5～7.5，离心取下层沉淀，即为燕麦分离蛋白；

再取上清液调节pH至5～5.2，离心后取下层沉淀得到燕麦浓缩蛋白。

作为本发明所述水媒法提取燕麦分离蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述将裸燕麦用去离子水浸泡，其中，浸泡温度为室温，浸泡时间为12h。

作为本发明所述水媒法提取燕麦分离蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述将浸泡后的裸燕麦加入去离子水，其中，浸泡后的裸燕麦与去离子水的料水比以g：mL计为1∶12。

作为本发明所述水媒法提取燕麦分离蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述调节燕麦糊的pH至8.0～9.0，搅拌1～2h，其中，pH为8.5，搅拌时间为1h，调节燕麦糊的pH溶液为2mol/L的NaOH溶液。

作为本发明所述水媒法提取燕麦分离蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述冷冻为在-18℃冰箱冷冻10h。

作为本发明所述水媒法提取燕麦分离蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述离心，弃去下层沉淀，收集上层清液，其中，离心参数为：在4℃、4000r/min离心15min。

作为本发明所述水媒法提取燕麦分离蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述取上层清液水浴加热，其中，加热为在50℃水浴锅内加热30min。

作为本发明所述水媒法提取燕麦分离蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述调节pH至6.5～7.5，离心取下层沉淀，即为燕麦分离蛋白，其中，调节pH的溶液为1mol/L的HCl溶液，pH为7.2，离心参数为：6000r/min离心15min。

作为本发明所述水媒法提取燕麦分离蛋白的方法的一种优选方案，其中：所述取上清液调节pH至5～5.2，离心后取下层沉淀得到燕麦浓缩蛋白，其中，调节pH的溶液为1mol/L的HCl溶液，pH至5.2，离心参数为：4000r/min离心15min。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种水媒法提取燕麦分离蛋白的方法制得的产品。

本发明有益效果：

本发明采用不引入有机溶剂的绿色加工工艺，以裸燕麦为原料，优选提取pH为8.5，沉淀pH为7.2，对燕麦糊进行冷冻10h处理的条件下，可以制备出燕麦蛋白含量为92.61％，提取率为42.46％的燕麦分离蛋白，接着对上清液在等电点pH 5.2下进行沉淀，可得到燕麦蛋白含量为65.14％，提取率为44.75％的燕麦浓缩蛋白，本发明此工艺流程可以将燕麦原料中大于80％蛋白质提取出来，实现了燕麦中蛋白质资源的最大利用，而且全过程不引入任何有机溶剂与酶制剂，工艺符合绿色生产标准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明实施例中提取pH对提取率和蛋白质含量的影响图。

图2为本发明实施例中分级离心pH对提取率和蛋白质含量的影响图。

图3为本发明实施例中冷冻时长对提取率和蛋白质含量的影响图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明中基本成分测定方法：

蛋白质含量参照GB5009.5—2016中凯氏定氮法进行测定，燕麦蛋白质换算系数为5.83；脂肪含量参照氯仿甲醇法进行测定；淀粉含量采用GB5009.9—2016进行测定；灰分含量参照GB5009.4—2010进行测定；水分含量参照GB5009.3—2016中直接干燥法进行测定。

本发明中数据处理：实验均重复3次，采用Origin对数据进行分析和绘图，结果用“平均值±标准偏差”表示，使用SPSS软件对数据进行显著性分析(P＜0.05表示具有显著性差异)

燕麦原料的基本成分

小麦、玉米、大麦等粮食类谷物中的蛋白质含量均在10％以下，从表1可知，裸燕麦中蛋白质含量为12.5％，相比之下，燕麦中的蛋白质不仅含量高，而且更为优质，因此从燕麦中提取蛋白质意义重大。

表1燕麦原料的基本成分

单位：％

实施例1

本实施例提供燕麦分离蛋白与燕麦浓缩蛋白制备的工艺：

(1)使用去离子水将裸燕麦在室温下浸泡12h后，过滤，得浸泡后裸燕麦；

(2)将浸泡后裸燕麦按料水比(g：mL)1∶12加入去离子水后，打浆3min，得燕麦糊；

(3)用2mol/L的NaOH溶液调节燕麦糊的pH至8.5，搅拌提取1.0h后，燕麦糊在-18℃冰箱冷冻10h，冷冻后拿出在常温水浴自然解冻后，在4℃、4000r/min离心15min，弃去下层沉淀，收集上层清液；

上层清液在50℃水浴锅内加热30min后，用1mol/L的HCl溶液调节上清液pH至7.2，6000r/min离心15min，下层沉淀即为燕麦分离蛋白(OPI)；

再取上清液用1mol/L的HCl调节pH至5.2，4000r/min离心15min得到燕麦浓缩蛋白(OPC)。

实施例2

提取pH对OPI蛋白质含量的影响：

取100g裸燕麦，室温下浸泡12h后，过滤，得浸泡后裸燕麦，按1:12料水比(g：mL)打浆3min，搅拌后取8份等质量的燕麦糊，分别调节pH为6.5(不加碱)、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0后，提取温度为25℃，时间1.5h，4000r/min离心15min，得到上清①，将上清①调节pH为7.2，6000r/min离心15min，得到OPI，测其蛋白质含量。

提取pH对OPI蛋白质含量的影响，结果见图1。

可以看出，将打浆后的燕麦糊调节至不同的pH提取蛋白质，发现在未加碱的条件下(pH 6.5)，蛋白质的提取率和含量均为最低，而提高pH即可明显提高提取率，说明燕麦中的蛋白质在碱性的条件下更易于溶出，在pH 8.5时，蛋白质含量达到最大，为78.58％，而且提取率也达36.15％，虽然提取率随着pH的继续升高会增大，但是增幅较小，而且过碱的条件会使OPI品质较差，此外在以蛋白质含量为主要指标的前提下，选取最佳提取pH 8.5。

实施例3

离心分级pH对OPI蛋白质含量的影响：

取100g裸燕麦，浸泡12h后，按1:12料水比打浆3min。使用2mol/L NaOH溶液调节燕麦糊pH为8.5，4000r/m离心15min，得到上清①，将上清①分成等质量的11份，使用1mol/LHCl溶液将11份上清①分别调节pH为4.5、5.2、5.7、6.0、6.2、6.5、6.8、7.0、7.2、7.5、7.8，6000r/m离心15min，下层沉淀即为OPI，测其蛋白质含量。

结果见图2。可以看出，将上清液的pH分别调至pH 4.5～7.7之间进行沉淀，发现OPI的蛋白质含量呈现出先升高后降低的趋势，在pH 7.2时蛋白质含量达到最大，为77.65％，远远高于在等电点pH 5.2的蛋白质含量(65.14％)，说明燕麦中的一部分蛋白质在中性条件下先进行沉淀，这一部分蛋白质结合其他杂质的量较少，所以燕麦蛋白的含量较高。

因此，在进行等电点沉淀之前，可以先在中性条件下进行第一次沉淀，得到蛋白含量较高的OPI，剩余的上清再进行等电点沉淀，得到燕麦含量较低但提取率较高的OPC。

实施例4

燕麦糊进行冷冻处理：将碱提后燕麦糊直接放入-18℃冰箱，冷冻10h；

燕麦糊不进行冷冻处理：将碱提后燕麦糊在室温25℃放置10h，其他工艺同实施例1；

由表2可知，对燕麦糊进行冷冻与否会对OPI蛋白质含量的影响很大，而且OPI中的杂质大部分是脂肪，在进行冷冻以后，脂肪含量明显降低，脂肪的提取率也明显降低，原因是在中性条件下，燕麦中与蛋白质结合较为紧密的脂肪在冷冻的条件下会削弱蛋白质与脂肪之间的相互作用，因此冷冻后，脂肪会从沉淀中转移至清液中，沉淀中的蛋白质含量自然会得到提高。基于此，对燕麦糊的冷冻条件进行进一步的探索。

表2冷冻处理对OPI成分的影响

单位：％

实施例5

冷冻时间对OPI蛋白质含量的影响：

取6份各20g裸燕麦在室温下浸泡12h后，过滤，得浸泡后裸燕麦；

将浸泡后裸燕麦按料水比(g：mL)1∶12加入去离子水后，打浆3min，得燕麦糊；

浸泡打浆后，调节pH 8.5，搅拌1.5h后，燕麦糊在-18℃冰箱分别冷冻0、3、5、7、9、10、13、21h，冷冻后拿出在常温水浴自然解冻后，4000r/min离心10min，得到上清液①，上清液①在50度水浴锅内加热30min后，调节pH至7.2，6000r/min离心15min，下层沉淀即为OPI，测其蛋白质含量。结果见图3。

可以看出，燕麦糊的冷冻时长与OPI中蛋白质含量的变化有密切联系，蛋白质含量随冷冻时长的延长先升高后降低，在冷冻10h时，OPI的含量达到最大为92.31％，远超于未冷冻时的蛋白质含量77.65％，而蛋白质的提取率没有随着冷冻时长的改变而发生明显的变化。

发生这一现象的原因也许是原本与蛋白质结合较为紧密的脂肪在低温-18℃下需要一定的时长才能从蛋白质上面剥离下来，但时间过长会造成蛋白质的提前沉淀，因此会造成蛋白质含量和提取率的同时降低，综合来看，冷冻时长为10h时OPI的蛋白质含量和提取率均为最高。

本发明采用不引入有机溶剂的绿色加工工艺，以裸燕麦为原料，探究了提取pH、分级沉淀pH、冷冻处理的条件影响，结果表明在提取pH为8.5，沉淀pH为7.2，对燕麦糊进行冷冻10h处理的条件下，可以制备出燕麦蛋白含量为92.61％，提取率为42.46％的OPI，接着对剩余的上清液在等电点pH 5.2下进行沉淀，可得到燕麦蛋白含量为65.14％，提取率为44.75％的OPC，此工艺流程可以将燕麦原料中大于80％蛋白质提取出来，实现了燕麦中蛋白质资源的最大利用，而且全过程不引入任何有机溶剂与酶制剂，工艺符合绿色生产标准，此外OPI和OPC的氨基酸配比合理，是一种优质的植物蛋白资源，可应用于食品工业。

本发明的主要目的是在不使用溶剂浸出，而且蛋白质不被酶解的情况下制备蛋白质含量大于90％的燕麦蛋白产品，提高蛋白质含量的过程实际上就是去除燕麦中其他成分的过程。相对来说，燕麦中的碳水化合物类成分，包括淀粉、纤维、β-葡聚糖等，较容易与蛋白质实现分离，而脂质成分与蛋白质之间有较强作用力，不容易分离。发明人经过大量研究，提出了燕麦磨浆、冷冻、分级沉淀的工艺路线，可以同时制备燕麦分离蛋白和燕麦浓缩蛋白。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种水媒法提取燕麦分离蛋白和燕麦浓缩蛋白的方法，其特征在于：包括，

将裸燕麦用去离子水浸泡后，过滤，得浸泡后裸燕麦；

将浸泡后的裸燕麦加入去离子水，打浆，得燕麦糊；

调节燕麦糊的pH至8.0~9.0，搅拌1~2h后，在-18℃冰箱内冷冻10 h，拿出在常温水浴自然解冻后，离心，弃去下层沉淀，收集上层清液；

取上层清液水浴加热后，调节pH至6.5~7.5，离心取下层沉淀，即为燕麦分离蛋白；

再取上清液调节 pH至5~5.2，离心后取下层沉淀得到燕麦浓缩蛋白。

2.如权利要求1所述水媒法提取燕麦分离蛋白和燕麦浓缩蛋白的方法，其特征在于：所述将裸燕麦用去离子水浸泡，其中，浸泡温度为室温，浸泡时间为12h。

3.如权利要求1所述水媒法提取燕麦分离蛋白和燕麦浓缩蛋白的方法，其特征在于：所述将浸泡后的裸燕麦加入去离子水，其中，浸泡后的裸燕麦与去离子水的料水比以g：mL计为1∶12。

4.如权利要求1所述水媒法提取燕麦分离蛋白和燕麦浓缩蛋白的方法，其特征在于：所述调节燕麦糊的pH至8.0~9.0，搅拌1~2h，其中，pH为8.5，搅拌时间为1h，调节燕麦糊的pH溶液为2 mol /L的NaOH溶液。

5.如权利要求1所述水媒法提取燕麦分离蛋白和燕麦浓缩蛋白的方法，其特征在于：所述离心，弃去下层沉淀，收集上层清液，其中，离心参数为：在 4℃、4000 r/min 离心15min。

6.如权利要求1所述水媒法提取燕麦分离蛋白和燕麦浓缩蛋白的方法，其特征在于：所述取上层清液水浴加热，其中，加热为在50℃水浴锅内加热30 min。

7.如权利要求1所述水媒法提取燕麦分离蛋白和燕麦浓缩蛋白的方法，其特征在于：所述调节pH至6.5~7.5，离心取下层沉淀，即为燕麦分离蛋白，其中，调节pH的溶液为1mol /L的HCl溶液，pH为7.2，离心参数为：6000 r/min 离心15 min。

8.如权利要求1所述水媒法提取燕麦分离蛋白和燕麦浓缩蛋白的方法，其特征在于：所述取上清液调节 pH至5~5.2，离心后取下层沉淀得到燕麦浓缩蛋白，其中，调节pH的溶液为1 mol /L的HCl溶液，pH至5.2，离心参数为：4000 r/min 离心15 min。