苦菜蛋白質提取工藝優化

霍莉，王頡

（1．河北農業大學食品科技學院，河北保定 071001；2.河北大學化學與環境科學學院，河北保定 071000）

苦菜為菊科苦苣屬多年生草本植物，無毛，折斷有白汁，耐寒、耐熱、耐旱、耐瘠薄性均較強，廣泛分布于全國各個地方。全草含有多種營養成分，無毒，有抗菌、解熱、消炎、解毒等作用[1-4]，尤其可解尼古丁之毒[5-6]，為探究苦菜和尼古丁作用機理，需提取其主要成分。而苦菜蛋白也和其他植物蛋白一樣，不含膽固醇，容易消化，有良好的抗菌、免疫調節、抗腫瘤、保肝、抗衰老等作用[7-9]，現對其利用只局限在飼料，仍有待進一步開發。植物蛋白提取方法有加熱、酸化加熱或堿化加熱凝聚法、酶法、鹽析法[10-13]?？嗖说鞍滋崛∩儆醒芯?，采用鹽溶，超聲、酸熱綜合方法提取苦菜蛋白質，通過單因素和正交試驗考查料液比、加鹽量、pH、絮凝溫度等4個因素對苦菜蛋白質的提取工藝進行了優化，為實際提取苦菜蛋白的提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

苦菜（山苦荬）：采于河北保定田間；鮮苦菜→洗凈→自然晾干→高速粉碎成粉末狀；硫酸、氫氧化鈉、硫酸銅、硫酸鉀、無水硫酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉、硼酸、鹽酸均為分析純?；旌现甘緞篤（溶解于95%乙醇的0.1%溴甲酚綠溶液）：V（溶于95%乙醇的0.1%甲基紅溶液）＝5∶1。

消解爐，凱氏定氮儀（KDY-9810）：北京通潤源機電有限公司；超級恒溫水?。荷虾＞芸茖W儀器有限公司；離心機：北京京立離心機有限公司；烘箱：上海申賢恒溫儀設備器廠；FW80型高速萬能粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；B3200S-T型超聲波清洗器：杭州旭東升科技有限公司；pHS-3CW酸度計：上海理達儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 蛋白質的測定

按照食品安全國家標準：食品中蛋白質的測定（GB 5009.5—2010），凱氏定氮法測定苦菜蛋白質含量。取0.5 g樣品粉末放入定氮瓶中，加入W（CuSO4）：W（K2SO4）=1 ∶3 混合物 6 g，再加入 10 mL 濃 H2SO4，消煮至溶液呈透明的藍綠色，冷卻，加入10 mL蒸餾水稀釋。打開凱式定氮儀，將消煮管固定于加堿處，加稍過量的400 g/L的NaOH溶液（約40 mL）。將加有20 mL 2%硼酸溶液和1滴～2滴混合指示劑的錐形瓶放在蒸餾托盤上，按蒸餾鍵進行蒸餾，當冷凝管口的冷凝液呈中性時（pH紙測定）即為蒸餾終點；取下錐形瓶，再滴加1滴混合指示劑，用已標定的HCl溶液進行滴定，溶液由淺綠色變為淺紅色時即為滴定終點。蛋白含量（g/100 g）=[CHCl（V-V0）×0.014×6.25]×100/m。測定苦菜粗蛋白含量平均為21.11%。

1.2.2 蛋白質提取實驗設計

蛋白提取步驟為：鹽溶→超聲→離心→調pH→加熱沉淀→離心→干燥→稱重。

操作要點：由于蛋白質分子表面帶有電荷，低濃度中性鹽鹽離子可促使蛋白質溶解，為了方便食用，采用NaCl作為鹽，超聲可縮短提取時間。綜合采用蛋白質提取率高，凝集迅速的酸熱法，用鹽酸調pH，再加熱沉淀，離心干燥得到苦菜蛋白粉。

1.2.3 蛋白質提取率計算公式

蛋白質提取率（%）=（苦菜蛋白質提取絕對干重/苦菜粗蛋白含量）×100%

2 結果與討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 料液比的影響

稱取的5g苦菜粉末，料液比分別為1∶10、1∶15、1 ∶20、1∶25、1 ∶30，以加鹽（NaCl）量為 1%，超聲 30 min（可大大節省提取時間，文獻加熱提取需浸泡24 h[10]），離心，取上清液，以1 mol/L的稀鹽酸調pH3.0于60℃下加熱10 min，靜置1 h，3000 r/min離心10 min，棄上清液，50℃下烘箱干燥，回潮后稱重。結果見圖1。

當料液比為1∶15，1∶20蛋白提取率較高，分別為44.62%和44.76%，其他配比蛋白提取率都較低，顯然料液比有最佳范圍。加水少，苦菜蛋白溶解不充分；加水多，沉淀不完全，易損失。

圖1 料液比對蛋白提取率的影響Fig.1 Impacts of the ratio of ixeris chinensis to water

2.1.2 提取液pH的影響

用1mol/L的稀鹽酸調節pH分別為2.7、3.0、3.3、3.6、3.9，料液比 1 ∶20，加鹽量為 0.6%，絮凝溫度為60℃進行試驗，其他操作同2.1.1，結果如圖2所示。

圖2 pH對蛋白提取率的影響Fig.2 Impacts of pH

當pH為3.0時達到最大（27.00%），且pH＞3.0蛋白提取率下降。所以選擇pH為3.0。

2.1.3 絮凝溫度的影響

設 60、65、70、75、80 ℃ 5 個不同水平，料液比為1∶20，pH3.0，加鹽量為0.6%下進行試驗，其他操作同2.1.1，見圖 3。

圖3 絮凝溫度對蛋白提取率的影響率的影響Fig.3 Impacts of flocculation temperature

說明苦菜蛋白提取率隨溫度升高顯著增大，到70℃達最大值（27.57%），70℃以后蛋白提取率升高不大，Julius.K等[14]對植物蛋白提取所需要的熱能進行研究，可以估算提取葉蛋白的溫度范圍。

2.1.4 加鹽量的影響

加鹽量分別為 0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，以料液比為1∶20，pH3.0，絮凝溫度60℃，其他操作同上，見圖4。

圖4 加鹽量對蛋白提取Fig.4 Impacts of Adding salt

圖4結果表明隨加鹽量增加苦菜蛋白提取率為先增加后減少，當加鹽量為0.8%時，蛋白提取率出現最佳值（32.49%）。低濃度Cl-可促使蛋白質溶解，但濃度過高，會引起鹽析。開始考察加鹽量大于1%時，蛋白提取率顯著下降，可能與苦菜自身蛋白質顆粒大小、組成和親水性有關。

2.2 正交試驗

在單因素考察苦菜蛋白提取條件基礎上，采用四因素（料液比、加鹽量、pH值、絮凝溫度）三水平進行正交試驗，優化苦菜蛋白質的提取工藝，實驗設計見表1，結果見表 2。

表1 正交試驗設計Table 1 Design of orthogonal experiment

正交試驗及極差分析結果表明，影響苦菜蛋白質提取率的因素主次順序為：加鹽量＞pH＞料液比＞絮凝溫度；最佳提取工藝為：加鹽量1.0%，pH3.0，料液比1∶25 g/L，絮凝溫度65℃。在此條件下，苦菜葉蛋白的提取率可達49.36%。

2.3 粗蛋白中蛋白含量

取提取的粗蛋白0.5 g若干份，方法同1.2.1，凱氏定氮法測定粗蛋白中蛋白含量均為53.7%。

表2 正交試驗結果Table 2 Rusults of orthogonal experiment

3 結論

苦菜含有豐富的種類均衡的氨基酸的蛋白質[15]，苦菜蛋白功用還有待深入研究，而苦菜蛋白提取是基礎。

以苦菜蛋白提取率大，操作簡便為目的，采用了鹽溶、超聲、酸熱綜合方法提取苦菜蛋白質，提取時間大大縮短，得到影響粗蛋白提取率的因素依次為加鹽量＞pH值＞料液比＞絮凝溫度；最佳提取工藝為：加鹽量1.0%，pH值3.0，料液比1∶25 g/L，絮凝溫度65℃。在此條件下，苦菜葉蛋白的提取率可達49.36%。

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