公告信息：
油菜是世界上最重要的油料作物，是繼棕櫚和粕中含有硫甙、植酸等有毒物質(zhì)或抗營(yíng)養因子，限制了它在飼料及食品工業(yè)中的應用。目前提取菜籽蛋白的方法主要有水溶劑萃取法、有機溶劑萃取法、雙液相萃取法和超濾、滲濾法等。對于醇法菜籽濃縮蛋白制取的相關(guān)研究也較多，主要是采用脫皮、脫脂菜籽粕為原料進(jìn)行相關(guān)研究。
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郭新鳳等對菜籽蛋白的制備進(jìn)行了研究，該研究中主要是通過(guò)堿溶酸沉的方法提取菜籽濃縮蛋白，并繪制了菜籽蛋白、硫甙和植酸在不同pH下的溶解曲線(xiàn)。張寒俊等利用70％的乙醇溶液對菜籽粕進(jìn)行濃縮制取菜籽濃縮蛋白，得到菜籽濃縮蛋白的蛋白含量為62．48％，其中硫甙能夠完全脫除，單寧能夠被脫除90％，但是該法的植酸脫除率較低，且得到的菜籽濃縮蛋白的蛋白含量偏低。
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金青哲等l9對超聲波輔助法制備雙低菜籽濃縮蛋白工藝進(jìn)行了研究，得到的濃縮蛋白產(chǎn)品蛋白含量大于60％，硫甙、植酸、單寧等雜質(zhì)去除85％以上，該法得到的菜籽濃縮蛋白的蛋白含量較低，硫甙和單寧的脫除率也偏低。
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本研究主要采用含水乙醇L1叫作為浸提液，在pH4．0(據郭新鳳等研究，在堿溶酸沉制取菜籽蛋白時(shí)pH4．0的條件更有利于植酸的溶出)的條件下對脫皮菜籽粕進(jìn)行浸提，在提高蛋白含量的同時(shí)脫除菜籽粕中的硫甙、植酸和單寧等有毒物質(zhì)或抗營(yíng)養因子，提高菜籽濃縮蛋白的生物效價(jià)，以期為高效制取菜籽濃縮蛋白提供一定的參考。
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1材料與方法
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1．1試驗原料及試劑
菜籽粕，實(shí)驗室自制(原料油菜籽經(jīng)過(guò)清理、破碎、脫皮、冷榨、浸出后得到試驗用菜籽粕，試驗中所用的其他試劑均為分析純。
1．2試驗儀器
BS210S分析天平；SHB—lU(A)型循環(huán)水多用真空泵；RE52CS旋轉蒸發(fā)儀；B一220型恒溫水浴鍋；101A一1電熱鼓風(fēng)干燥箱；植物粉碎機；PHB一1便攜式酸度計；電子萬(wàn)用電爐；WDV55／11D101LA型冷榨機，瑞士進(jìn)口；島津10A系高效液相色譜儀，日本島津公司；TU一1860紫外可見(jiàn)光光度計。
1．3試驗方法
1．3．1理化指標的測定
水分測定：GB／T14489．1_20o8；灰分測定：GB／T9824-2008；粗脂肪測定：GB／T5512-2008；粗蛋白測定：GB／T6432-1994；單寧含量測定：SN／T0800．9～1999；硫甙含量測定：NY／T1582—2007；植酸含量測定：GB／T5009．153-2003；粗纖維含量測定：GB／T5515-2008。
1．3．2菜籽濃縮蛋白的制備
在圓底燒瓶中加入一定量的菜籽粕，按照比例加入一定體積分數的乙醇溶液，然后在旋轉蒸發(fā)器上分次進(jìn)行浸提。每次浸提完畢后，將上層浸提液傾出，浸提完成后將濃縮蛋白干燥并測定其蛋白含量。
對菜籽濃縮蛋白的浸提溫度、浸提次數、乙醇體積分數和溶劑比(溶劑與物料的體積比)等單因素進(jìn)行考察和分析，然后在單因素試驗基礎上選取浸提溫度、浸提次數、乙醇體積分數和溶劑比等因素進(jìn)行四因素三水平正交試驗設計，并對正交試驗結果進(jìn)行分析。
2結果與討論
2．1原料理化指標(見(jiàn)表1)
2．2單因素試驗
2．2．1浸提溫度對蛋白含量的影響在浸提次數6次、溶劑比7：1、乙醇體積分數60％、pH4．0條件下，菜籽濃縮蛋白的蛋白含量隨浸提溫度的變化趨勢如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，在30～60℃內，隨著(zhù)溫度的升高，菜籽濃縮蛋白的蛋白含量呈上升趨勢，但是當溫度超過(guò)60℃后略有降低。主要是因為在一定的溫度范圍內隨著(zhù)溫度的升高粕中的糖類(lèi)物質(zhì)在乙醇溶液中的溶解度加大，但超過(guò)一定溫度時(shí)粕中蛋白在乙醇溶液中的溶解度也會(huì )加大，導致菜籽濃縮蛋白的蛋白含量略有降低。從圖1中可以看出最佳浸提溫度為60℃。
2．2．2浸提次數對蛋白含量的影響在浸提溫度50℃、溶劑比7：1、乙醇體積分數60％、pH4．0的條件下，菜籽濃縮蛋白的蛋白含量隨浸提次數的變化趨勢如圖2所示。
由圖2可見(jiàn)，隨著(zhù)浸提次數的增加菜籽濃縮蛋白的蛋白含量先上升后下降，在浸提6次時(shí)出現拐點(diǎn)。在浸提次數不大于6次時(shí)，菜籽粕中的可溶性糖類(lèi)等物質(zhì)溶于溶劑中導致菜籽濃縮蛋白的蛋白含量隨浸提次數增加而升高，但當浸提次數達到一定限度后，粕中可溶性糖類(lèi)的濃度降低到較低值，此時(shí)再增加浸提次數就可能會(huì )導致菜籽粕中可溶性蛋白的溶解速率增大，從而降低菜籽濃縮蛋白的蛋白含量。從圖2中可以看出最佳浸提次數為6次。
2．2．3乙醇體積分數對蛋白含量的影響
在浸提溫度5O℃、浸提次數6次、溶劑比7：1、pH4．0的條件下，菜籽濃縮蛋白的蛋白含量隨乙醇體積分數的變化趨勢如圖3所示。
由圖3可見(jiàn)，隨著(zhù)乙醇體積分數的增加菜籽濃縮蛋白的蛋白含量呈先上升后下降的趨勢，在一定乙醇體積分數范圍內，粕中可溶性糖類(lèi)物質(zhì)的溶解度隨著(zhù)乙醇體積分數的增加而增加，但是當乙醇體積分數超過(guò)80％時(shí)，粕中的水溶性物質(zhì)在乙醇溶液中的溶解度降低，從而導致菜籽濃縮蛋白的蛋白含量降低。從圖3可以看出最佳乙醇體積分數為80%。
2．2．4溶劑比對蛋白含量的影響
在浸提溫度50℃、浸提次數6次、乙醇體積分數60％、pH4．0的條件下，菜籽濃縮蛋白的蛋白含量隨溶劑比變化的趨勢如圖4所示。
由圖4可見(jiàn)，隨著(zhù)溶劑比的增加菜籽濃縮蛋白的蛋白含量呈先上升后下降的趨勢，在溶劑比為8：1時(shí)出現拐點(diǎn)。在一定溶劑比范圍內菜籽粕中的可溶性糖類(lèi)會(huì )盡可能地溶于溶劑，增加菜籽濃縮蛋白的蛋白含量。當溶劑比達到8：1后，粕中糖類(lèi)物質(zhì)被溶出最多，之后再增加溶劑的量則會(huì )使浸提液中可溶性蛋白的含量增加，從而導致菜籽濃縮蛋白的蛋白含量降低。從圖4中可以看出最佳溶劑比為8：1。
2．3正交試驗
根據單因素試驗結果，在pH4．0的條件下選擇浸提溫度、浸提次數、乙醇體積分數和溶劑比4個(gè)因素做四因素三水平正交試驗。因素水平見(jiàn)表2，試驗結果與方差分析見(jiàn)表3和表4。
由表3可知，各因素對菜籽濃縮蛋白的蛋白含量影響的大小順序為：乙醇體積分數>浸提次數>溶劑比>浸提溫度。由表4可以看出，在選定的范圍內乙醇體積分數對菜籽濃縮蛋白的蛋白含量影響是顯著(zhù)的。正交試驗給出的優(yōu)化條件為ABCD，而正交試驗表中最佳條件為A3BcD，通過(guò)對兩組條件對比可以看出，主要不同之處在于反應溫度和溶劑比，正交試驗表中最佳條件的浸提溫度為7O℃、溶劑比8：1，正交試驗優(yōu)化條件的浸提溫度為60℃、溶劑比9：1，通過(guò)對比可以看出正交試驗表中的最佳條件的反應溫度比較接近于乙醇的沸點(diǎn)(78．5oC)，不利于浸提過(guò)程的操作，也不利于安全生產(chǎn)。故本試驗采用正交試驗給出的優(yōu)化條件AB。CD，即浸提溫度60℃、浸提次數6次、乙醇體積分數80％、溶劑比9：1、pH4．0。在此條件下做驗證試驗，得出菜籽濃縮蛋白的蛋白含量為65．96％，提取率為71．54％。
2．4產(chǎn)品理化指標
對最佳條件下所得菜籽濃縮蛋白的理化指標進(jìn)行了檢測，結果為：菜籽濃縮蛋白的水分12．17％，灰分10．47％，粗脂肪2．4％，粗纖維6．44％，硫甙含量0．75I~mol／g，植酸含量4．2mg／g，單寧含量0．04％。與原料相比硫甙的脫除率為99．O％，植酸的脫除率為19．2％，單寧的脫除率為87．5％。
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3結論
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利用乙醇溶液作為浸提液對菜籽粕進(jìn)行浸提制取菜籽濃縮蛋白，由正交試驗得到的最佳制取條件為：浸提溫度60℃，浸提次數6次，乙醇體積分數80％，溶劑比9：1，pH4．0。在此條件下進(jìn)行驗證試驗，得出菜籽濃縮蛋白的蛋白含量為65．96％，提取率為71．54％。與原料相比，所得菜籽濃縮蛋白的硫甙脫除率為99．O％，植酸脫除率為19．2％，單寧脫除率為87．5％，有效地去除了菜籽粕中的有毒物質(zhì)及抗營(yíng)養物質(zhì)，降低了其毒性，該濃縮菜籽蛋白的主要指標能夠滿(mǎn)足飼用菜籽粕要求。該法得到的提取液中含有大量的可溶性糖類(lèi)、硫甙、單寧和植酸等物質(zhì)，這些物質(zhì)的進(jìn)一步提取和利用還有待于在以后的工作中進(jìn)一步進(jìn)行研究，以期提高菜籽粕的綜合利用效力。
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郭新鳳等對菜籽蛋白的制備進(jìn)行了研究，該研究中主要是通過(guò)堿溶酸沉的方法提取菜籽濃縮蛋白，并繪制了菜籽蛋白、硫甙和植酸在不同pH下的溶解曲線(xiàn)。張寒俊等利用70％的乙醇溶液對菜籽粕進(jìn)行濃縮制取菜籽濃縮蛋白，得到菜籽濃縮蛋白的蛋白含量為62．48％，其中硫甙能夠完全脫除，單寧能夠被脫除90％，但是該法的植酸脫除率較低，且得到的菜籽濃縮蛋白的蛋白含量偏低。
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金青哲等l9對超聲波輔助法制備雙低菜籽濃縮蛋白工藝進(jìn)行了研究，得到的濃縮蛋白產(chǎn)品蛋白含量大于60％，硫甙、植酸、單寧等雜質(zhì)去除85％以上，該法得到的菜籽濃縮蛋白的蛋白含量較低，硫甙和單寧的脫除率也偏低。
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本研究主要采用含水乙醇L1叫作為浸提液，在pH4．0(據郭新鳳等研究，在堿溶酸沉制取菜籽蛋白時(shí)pH4．0的條件更有利于植酸的溶出)的條件下對脫皮菜籽粕進(jìn)行浸提，在提高蛋白含量的同時(shí)脫除菜籽粕中的硫甙、植酸和單寧等有毒物質(zhì)或抗營(yíng)養因子，提高菜籽濃縮蛋白的生物效價(jià)，以期為高效制取菜籽濃縮蛋白提供一定的參考。
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1．1試驗原料及試劑
菜籽粕，實(shí)驗室自制(原料油菜籽經(jīng)過(guò)清理、破碎、脫皮、冷榨、浸出后得到試驗用菜籽粕，試驗中所用的其他試劑均為分析純。
1．2試驗儀器
BS210S分析天平；SHB—lU(A)型循環(huán)水多用真空泵；RE52CS旋轉蒸發(fā)儀；B一220型恒溫水浴鍋；101A一1電熱鼓風(fēng)干燥箱；植物粉碎機；PHB一1便攜式酸度計；電子萬(wàn)用電爐；WDV55／11D101LA型冷榨機，瑞士進(jìn)口；島津10A系高效液相色譜儀，日本島津公司；TU一1860紫外可見(jiàn)光光度計。
1．3試驗方法
1．3．1理化指標的測定
水分測定：GB／T14489．1_20o8；灰分測定：GB／T9824-2008；粗脂肪測定：GB／T5512-2008；粗蛋白測定：GB／T6432-1994；單寧含量測定：SN／T0800．9～1999；硫甙含量測定：NY／T1582—2007；植酸含量測定：GB／T5009．153-2003；粗纖維含量測定：GB／T5515-2008。
1．3．2菜籽濃縮蛋白的制備
在圓底燒瓶中加入一定量的菜籽粕，按照比例加入一定體積分數的乙醇溶液，然后在旋轉蒸發(fā)器上分次進(jìn)行浸提。每次浸提完畢后，將上層浸提液傾出，浸提完成后將濃縮蛋白干燥并測定其蛋白含量。
對菜籽濃縮蛋白的浸提溫度、浸提次數、乙醇體積分數和溶劑比(溶劑與物料的體積比)等單因素進(jìn)行考察和分析，然后在單因素試驗基礎上選取浸提溫度、浸提次數、乙醇體積分數和溶劑比等因素進(jìn)行四因素三水平正交試驗設計，并對正交試驗結果進(jìn)行分析。
2結果與討論
2．1原料理化指標(見(jiàn)表1)
2．2單因素試驗
2．2．1浸提溫度對蛋白含量的影響在浸提次數6次、溶劑比7：1、乙醇體積分數60％、pH4．0條件下，菜籽濃縮蛋白的蛋白含量隨浸提溫度的變化趨勢如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，在30～60℃內，隨著(zhù)溫度的升高，菜籽濃縮蛋白的蛋白含量呈上升趨勢，但是當溫度超過(guò)60℃后略有降低。主要是因為在一定的溫度范圍內隨著(zhù)溫度的升高粕中的糖類(lèi)物質(zhì)在乙醇溶液中的溶解度加大，但超過(guò)一定溫度時(shí)粕中蛋白在乙醇溶液中的溶解度也會(huì )加大，導致菜籽濃縮蛋白的蛋白含量略有降低。從圖1中可以看出最佳浸提溫度為60℃。
2．2．2浸提次數對蛋白含量的影響在浸提溫度50℃、溶劑比7：1、乙醇體積分數60％、pH4．0的條件下，菜籽濃縮蛋白的蛋白含量隨浸提次數的變化趨勢如圖2所示。
由圖2可見(jiàn)，隨著(zhù)浸提次數的增加菜籽濃縮蛋白的蛋白含量先上升后下降，在浸提6次時(shí)出現拐點(diǎn)。在浸提次數不大于6次時(shí)，菜籽粕中的可溶性糖類(lèi)等物質(zhì)溶于溶劑中導致菜籽濃縮蛋白的蛋白含量隨浸提次數增加而升高，但當浸提次數達到一定限度后，粕中可溶性糖類(lèi)的濃度降低到較低值，此時(shí)再增加浸提次數就可能會(huì )導致菜籽粕中可溶性蛋白的溶解速率增大，從而降低菜籽濃縮蛋白的蛋白含量。從圖2中可以看出最佳浸提次數為6次。
2．2．3乙醇體積分數對蛋白含量的影響
在浸提溫度5O℃、浸提次數6次、溶劑比7：1、pH4．0的條件下，菜籽濃縮蛋白的蛋白含量隨乙醇體積分數的變化趨勢如圖3所示。
由圖3可見(jiàn)，隨著(zhù)乙醇體積分數的增加菜籽濃縮蛋白的蛋白含量呈先上升后下降的趨勢，在一定乙醇體積分數范圍內，粕中可溶性糖類(lèi)物質(zhì)的溶解度隨著(zhù)乙醇體積分數的增加而增加，但是當乙醇體積分數超過(guò)80％時(shí)，粕中的水溶性物質(zhì)在乙醇溶液中的溶解度降低，從而導致菜籽濃縮蛋白的蛋白含量降低。從圖3可以看出最佳乙醇體積分數為80%。
2．2．4溶劑比對蛋白含量的影響
在浸提溫度50℃、浸提次數6次、乙醇體積分數60％、pH4．0的條件下，菜籽濃縮蛋白的蛋白含量隨溶劑比變化的趨勢如圖4所示。
由圖4可見(jiàn)，隨著(zhù)溶劑比的增加菜籽濃縮蛋白的蛋白含量呈先上升后下降的趨勢，在溶劑比為8：1時(shí)出現拐點(diǎn)。在一定溶劑比范圍內菜籽粕中的可溶性糖類(lèi)會(huì )盡可能地溶于溶劑，增加菜籽濃縮蛋白的蛋白含量。當溶劑比達到8：1后，粕中糖類(lèi)物質(zhì)被溶出最多，之后再增加溶劑的量則會(huì )使浸提液中可溶性蛋白的含量增加，從而導致菜籽濃縮蛋白的蛋白含量降低。從圖4中可以看出最佳溶劑比為8：1。
2．3正交試驗
根據單因素試驗結果，在pH4．0的條件下選擇浸提溫度、浸提次數、乙醇體積分數和溶劑比4個(gè)因素做四因素三水平正交試驗。因素水平見(jiàn)表2，試驗結果與方差分析見(jiàn)表3和表4。
由表3可知，各因素對菜籽濃縮蛋白的蛋白含量影響的大小順序為：乙醇體積分數>浸提次數>溶劑比>浸提溫度。由表4可以看出，在選定的范圍內乙醇體積分數對菜籽濃縮蛋白的蛋白含量影響是顯著(zhù)的。正交試驗給出的優(yōu)化條件為ABCD，而正交試驗表中最佳條件為A3BcD，通過(guò)對兩組條件對比可以看出，主要不同之處在于反應溫度和溶劑比，正交試驗表中最佳條件的浸提溫度為7O℃、溶劑比8：1，正交試驗優(yōu)化條件的浸提溫度為60℃、溶劑比9：1，通過(guò)對比可以看出正交試驗表中的最佳條件的反應溫度比較接近于乙醇的沸點(diǎn)(78．5oC)，不利于浸提過(guò)程的操作，也不利于安全生產(chǎn)。故本試驗采用正交試驗給出的優(yōu)化條件AB。CD，即浸提溫度60℃、浸提次數6次、乙醇體積分數80％、溶劑比9：1、pH4．0。在此條件下做驗證試驗，得出菜籽濃縮蛋白的蛋白含量為65．96％，提取率為71．54％。
2．4產(chǎn)品理化指標
對最佳條件下所得菜籽濃縮蛋白的理化指標進(jìn)行了檢測，結果為：菜籽濃縮蛋白的水分12．17％，灰分10．47％，粗脂肪2．4％，粗纖維6．44％，硫甙含量0．75I~mol／g，植酸含量4．2mg／g，單寧含量0．04％。與原料相比硫甙的脫除率為99．O％，植酸的脫除率為19．2％，單寧的脫除率為87．5％。
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3結論
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利用乙醇溶液作為浸提液對菜籽粕進(jìn)行浸提制取菜籽濃縮蛋白，由正交試驗得到的最佳制取條件為：浸提溫度60℃，浸提次數6次，乙醇體積分數80％，溶劑比9：1，pH4．0。在此條件下進(jìn)行驗證試驗，得出菜籽濃縮蛋白的蛋白含量為65．96％，提取率為71．54％。與原料相比，所得菜籽濃縮蛋白的硫甙脫除率為99．O％，植酸脫除率為19．2％，單寧脫除率為87．5％，有效地去除了菜籽粕中的有毒物質(zhì)及抗營(yíng)養物質(zhì)，降低了其毒性，該濃縮菜籽蛋白的主要指標能夠滿(mǎn)足飼用菜籽粕要求。該法得到的提取液中含有大量的可溶性糖類(lèi)、硫甙、單寧和植酸等物質(zhì)，這些物質(zhì)的進(jìn)一步提取和利用還有待于在以后的工作中進(jìn)一步進(jìn)行研究，以期提高菜籽粕的綜合利用效力。
