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 李芳1，緒建榮2，侯偉偉3，王琳3，謝為峰3，孔令明3*

1．新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院（烏魯木齊830021）；2．吉木薩爾縣生產(chǎn)力促進(jìn)中心（有限公司）（吉木薩爾831700）；3．新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院（烏魯木齊830052）

摘要  以甜杏仁粕為原料，利用超聲波輔助堿溶法提取甜杏仁粕中的蛋白質(zhì)。以蛋白質(zhì)提取率為指標(biāo)，在單因素試驗基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面分析法考察了超聲波功率、pH、溫度和時間對甜杏仁粕蛋白質(zhì)提取率的影響。結(jié)果表明，最優(yōu)的超聲波提取條件為：超聲波功率600w、pH 9．0、溫度44℃、時間78 min，在此條件下甜杏仁粕蛋白質(zhì)的提取率可達(dá)到78.22%。

關(guān)鍵詞甜杏仁粕；蛋白質(zhì)；超聲波；提��；響應(yīng)面分析法

  杏仁為薔薇科落葉喬木植物杏或山杏等果實的種仁，分為甜杏仁和苦杏仁。甜杏仁因其味多甘甜，故稱之為甜杏仁，具有極高的營養(yǎng)價值，富含蛋白質(zhì)、脂肪、胡蘿卜素、糖類、維生素以及鈣、鐵、磷和硒等多種營養(yǎng)成分，其中蛋白質(zhì)含量達(dá)20%～30%。甜杏仁蛋白質(zhì)中含有人體所必需的8種氨基酸，且組成比例平衡，其配比模式與理想必需氨基酸模式基本接

近。故甜杏仁蛋白質(zhì)可以作為一種良好的蛋白質(zhì)營養(yǎng)補充劑。

  超聲波具有的空化效應(yīng)，可把聲場能量集中起來，伴隨微氣泡崩潰可瞬間產(chǎn)生較強的機械剪切力，促使蛋白質(zhì)釋放出來。因此，以超聲波輔助堿溶提取甜杏仁粕中的蛋白質(zhì)，采用響應(yīng)面分析法對提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，為甜杏仁蛋白質(zhì)的精深加工和綜合利用提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1  材料與方法

1.1試驗材料與設(shè)備

1.1.1材料

 甜杏仁粕，實驗室自制，粉碎后過40目篩；氫氧化鈉、鹽酸、蒸餾水等，均為分析純。

1.1.2設(shè)備

 HH-54型恒溫水浴鍋：金壇市醫(yī)療儀器廠；凱氏定氮儀、DELTA320型pH計：梅特勒一托利多儀器（上海）有限公司；TD5A-WS型臺式低速離心機：長沙湘儀離心機儀器有限公司；KQ-250DE型數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司等。

1.2試驗方法

1.2.1  超聲波提取甜杏仁粕蛋白質(zhì)工藝流程

1.2.2蛋白質(zhì)提取率的測定

 以微量凱氏定氮法測定提取液和樣品蛋白質(zhì)含量。

 蛋白質(zhì)提取率=提取液中蛋白質(zhì)含量( mg)／杏仁餅粕中蛋白質(zhì)含量( mg)×100% (1)

1.2.3超聲波輔助堿溶提取甜杏仁粕蛋白質(zhì)的單因素試驗

 以蛋白質(zhì)提取率為指標(biāo)，控制控制液料比25：1( m/g)，考察在提取過程中超聲波功率、pH、溫度和時間對甜杏仁粕蛋白質(zhì)提取率的影響。

1.2.4響應(yīng)面優(yōu)化試驗

 基于單因素試驗結(jié)果，以蛋白質(zhì)提取率為響應(yīng)值，選擇超聲波功率( X1)、pH（X2）、溫度（X3）、時間（五）進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面試驗，優(yōu)化超聲波輔助堿溶提取條件。利用Design-Export 8.0對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到以甜杏仁粕蛋白質(zhì)提取率為響應(yīng)值的回歸模型，對提取率進(jìn)行預(yù)測分析，對模型進(jìn)行方差顯著性檢驗分析，確定各因素對杏仁蛋白質(zhì)提取率的影響結(jié)果，分析各因素間交互作用，繪制影響因素的響應(yīng)面圖和等高線圖。試驗

因素水平見表1。

2結(jié)果與分析

2.1單因素試驗結(jié)果

2.1.1超聲波功率對蛋白質(zhì)提取率的影響

 由圖1可以看出，在300～600 W超聲波功率范圍內(nèi)，隨功率的加大，蛋白質(zhì)提取率呈逐漸增加的趨勢，這是因為功率越大，超聲波的空化效應(yīng)越強，蛋白質(zhì)的溶出率就越高，當(dāng)超聲功率為600 W時即可達(dá)到較好的提取效果。此后，加大超聲波功率，蛋白質(zhì)提取率呈緩慢降低的趨勢，這可能是因為超聲波功率較大會破壞蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，改變蛋白質(zhì)特性。故經(jīng)綜合考慮超聲波功率選擇600 W較合適。

2.1.2不同pH對提取效果的影響

 由圖2可見，隨pH的增大，蛋白質(zhì)提取率呈現(xiàn)先增加后又有所降低的現(xiàn)象。在pH 7.0～9.0范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)提取率隨pH上升而明顯增加，在pH 9.0時達(dá)到最大。這可能是因為在堿性環(huán)境中杏仁粕的細(xì)胞壁被破壞，使蛋白質(zhì)易于溶出，但是過高的pH會使蛋白質(zhì)變性，破壞其功能特性，還可能會增加提取液中一些非蛋白質(zhì)成分的含量，進(jìn)而降低制品純度。故經(jīng)綜合考慮選擇超聲輔助堿溶提取杏仁粕蛋白質(zhì)的pH為9.0較適宜。

2.1.3不同提取溫度對提取效果的影響

 由圖3可見，在25℃～45℃溫度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)的提取率隨著溫度的升高而增加，當(dāng)溫度為45℃時達(dá)到最高，這是因為適合的溫度可增加蛋白質(zhì)的溶解度，且溫度升高到一定程度也利于超聲波的空化效應(yīng)，進(jìn)而加大甜杏仁粕蛋白質(zhì)的溶出率。當(dāng)溫度升高到45℃時，蛋白質(zhì)提取率呈下降趨勢，這一方面是因為蛋白質(zhì)對溫度較為敏感，溫度過高易受熱變性，致使其功能特性喪失，溶解度下降，另一方面，高溫也會削弱超聲波的空化效應(yīng)。故選擇提取溫度45℃較為合適。

2.1.4不同提取時間對蛋白質(zhì)提取率的影響

 由圖4可知，超聲提取時間在20~80 min的范圍內(nèi)，隨著時間的延長，蛋白質(zhì)取率呈明顯增加趨勢，之后隨時間的延長提取率變化不大�？紤]到提取時間過長，不但不會大幅度地提高蛋白質(zhì)提取效率，且會增加能耗，故選擇超聲處理時間80 min為宜。

2.2響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計模型及結(jié)果

  控制液料比25：1(m L/g)，以超聲波功率、pH、溫度和時間為響應(yīng)變量，以蛋白質(zhì)提取率為響應(yīng)值，利用Design-Expert軟件對表2進(jìn)行回歸分析，得到預(yù)測模型為：

 利用Design Expert軟件對該預(yù)測模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表3所示，模型系數(shù)顯著性檢驗，結(jié)果見表4。

 由表3可知，模型的R2=0.969 9說明回歸方程有意義，F(xiàn)模型=32.21，(p<0.000 1)模型極顯著，失擬檢驗F=5.35，  (p>0.05)結(jié)果不顯著，說明回歸模型的擬合度較好，試驗設(shè)計可靠，誤差較小，可以采用回歸方程替代真實試驗對不同超聲波輔助堿溶提取條件下的甜杏仁粕蛋白質(zhì)提取率進(jìn)行預(yù)測。顯著，說明各因素之間有較為復(fù)雜的二次關(guān)系。通過軟件分析，甜杏仁粕蛋白質(zhì)提取率最佳條件為：超聲波功率613.50 W，pH 9.11，溫度43.53℃，時間77.68min，在此條件下蛋白質(zhì)提取率為77.63%�？紤]到實際的可操作性，調(diào)整試驗條件為：超聲波功率600W，pH 9.0，溫度44℃，時間78 min，經(jīng)試驗驗證，此最優(yōu)條件下蛋白質(zhì)提取率為78.22%，與預(yù)測值的相對誤差在0.69%左右，證明應(yīng)用該模型在實踐中進(jìn)行提取效果預(yù)測是可行的。響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果見圖5。

3結(jié)論

  利用超聲波輔助堿溶提取甜杏仁粕蛋白質(zhì)，在單因素試驗基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面分析法，以蛋白質(zhì)提取率為響應(yīng)值，優(yōu)化了甜杏仁粕蛋白質(zhì)制備的工藝條件。經(jīng)優(yōu)化得到的最優(yōu)超聲輔助堿溶提取條件為：超聲波功率600W、pH 9.0、溫度44℃、時間78 min，在此條件下甜杏仁粕中蛋白質(zhì)的提取率為78.22%，相比較未經(jīng)超聲波處理，蛋白質(zhì)的提取率提高了10.62%，可見超聲波輔助堿溶提取甜杏仁粕蛋白質(zhì)，可顯著促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶出，提高蛋白質(zhì)的提取率。