全 文 ：收稿日期:2007-08-10
作者简介:刘 宁(1976), 男 , 硕士研究生 , 主要从事食品分
离技术的研究工作(Tel)13679125035(E-mail)lynn20020226
@stu.snnu.edu.cn。
通讯作者:仇农学 ,教授 , 博士生导师。
油料蛋白
苦杏仁蛋白提取工艺优化及氨基酸分析
刘 宁1 , 朱振宝 1, 2 ,仇农学1 , 陈绍晶 1
(1.陕西师范大学 食品工程系 ,西安 710062;
2.陕西科技大学 生命科学与工程学院 ,西安 710021)
摘要:为了综合开发和利用苦杏仁资源 ,采用二次回归正交旋转组合设计 ,优化了碱溶酸沉法制备
杏仁蛋白的工艺 ,并分析了其氨基酸组成 。结果表明 ,杏仁蛋白等电点为 pH4.0;杏仁蛋白的优化
提取工艺参数为:pH10.0,提取温度 45℃,料液比 1∶13(m/V),提取时间 30min,连续提取 2次 ,在
此条件下杏仁蛋白提取率为 87.58%,杏仁蛋白中粗蛋白质量分数为 71.86%。苦杏仁蛋白的氨基
酸组成种类齐全 ,必需氨基酸含量较高 ,是一类较优质的植物蛋白质资源 ,有待深度开发。
关键词:苦杏仁;杏仁蛋白;工艺优化;氨基酸分析
中图分类号:TS229;TS201.2+1 文献标志码:A 文章编号:1003-7969(2008)01-0026-04
Extractionandaminoacidcompositionof
apricot(PrunusarmeniacaL.)kernelprotein
LIUNing1 , ZHUZhenbao1, 2 , QIUNongxue1 , CHENShaojing1
(1.DepartmentofFoodEngineering, ShaanxiNormalUniversity, Xi an710062, China;
2.SchoolofBioscienceandBioengineering, ShaanxiUniversityofScienceand
Technology, Xi an710021, China)
Abstract:Inordertoutilizeapricot(PrunusarmeniacaL.)kernelcomprehensively, thetechnologyof
preparingproteinwithalkaliextractionandacidprecipitationwasinvestigated.Aminoacidcompositionof
theapricotkernelprotein(AKP)wasalsoanalyzed.Theresultsshowedtheisoelectricpoint(pI)of
AKPwasatpH4.0.TheoptimumparametersofAKPextractionwereasfolows:pH10.0, theratioof
solidtoliquid1∶13(m/V), temperature45℃.Theproteinextractioneficiencywasashighas87.58%
withtwiceextractionforonce30 minunderaboveconditions, andtheproteincontentofAKPwas
71.86%.TheAKPcontainedrelativelycompleteaminoacidcomposition, andwasrichinessentialami-
noacids, whichindicatedthatdetoxifiedapricotkernelproteinwasakindofvaluableproteinresource
andappearedtobeagoodfunctionalcomponentforfoodproducts.
Keywords:apricot(PrunusarmeniacaL.)kernel;apricotkernelprotein;technologyoptimization;a-
minoacidanalysis
杏仁是蔷薇科李属植物———杏 (Prunusarme-
niacaL.)的成熟种仁 ,有甜杏仁和苦杏仁之分 。苦
杏仁主要为药用 ,甜杏仁则可直接食用或用于食品
加工[ 1] 。仁用杏(apricotforkernel)是山杏和优良甜
仁杏的总称 ,主要用于取仁 ,故称仁用杏 。仁用杏树
适应性极强 ,生长快 、结果早 、寿命长 ,在我国三北
(东北 、华北 、西北)地区广为栽植 ,目前已形成了一
条 “三北 ”杏树产业带 [ 2] 。杏仁主要以原料形式出
口 ,随着杏仁产量的提高 ,以及杏仁油和苦杏仁甙加
工业的发展 ,产生了大量副产物杏仁粕 ,这些杏仁粕
被废弃或仅作为饲料 , 没有充分发挥其利用价
值[ 3] 。有研究发现 ,脱苦 、脱甙的苦杏仁是一种优
质的植物蛋白资源 ,具有良好的体外消化性 [ 4] 。
植物蛋白的提取主要有等电点沉淀 、离子交换 、
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膜分离等方法[ 5, 6] 。目前关于杏仁蛋白提取报道较
少 [ 7] ,本文以陕西志丹产苦杏仁为原料 ,结合杏仁
蛋白的特性采用碱溶酸沉法提取杏仁蛋白 ,并用二
次回归旋转正交组合试验 ,优化了碱溶酸沉法提取
杏仁蛋白的工艺 ,对所得杏仁蛋白进行了氨基酸组
成分析 。
1 材料与方法
1.1 材料 、仪器
苦杏仁:陕西志丹产 ,购自西安市万寿路药材市
场 。
KDY-9810型凯氏定氮仪;超速粉碎机;真空
冷冻离心机;精密 pH计;真空冷冻干燥机;121MB
型氨基酸自动分析仪等。
1.2 试验方法
1.2.1 成分测定 水分按 GB/T5528-1995方法
测定[ 8] ;总灰分按 GB/T5505 -1985方法测定 [ 8] ;
粗脂肪按 GB/T5512-1985方法测定[ 8] ;粗蛋白按
GB/T5511-1985方法测定[ 8] ;水溶性蛋白按考马
斯亮蓝法测定 [ 9] :以牛血清白蛋白 (BSA)为标准
品 ,绘制蛋白质标准曲线 , 建立回归方程为 A=
6.291C+0.005 2(R2 =0.999 2),其中 A为吸光度 ,
C为蛋白质的质量浓度(g/L)。
1.2.2 原料预处理 苦杏仁用 0.3%盐酸溶液浸
泡 2 d,脱苦 、去毒 [ 3] 。手工去皮后于 40℃烘箱干
燥 ,粉碎过 80目筛 ,室温下用石油醚(30 ～ 60℃)脱
脂 3次 ,置通风橱中 12 h以挥发溶剂 ,得脱脂粉 ,于
冰箱 4℃保存备用 。
1.2.3 杏仁蛋白等电点的测定 取一定量脱脂杏
仁粉与水按 1∶14(m/V)混合 ,用 1 mol/LNaOH调
pH至 10.0,室温搅拌 30 min后 ,在 4℃下以 4 000
r/min离心 20 min,取等量上清液 ,调至不同 pH沉
淀蛋白质 ,离心后 ,用考马斯亮蓝法分别测定沉淀前
后上清液中蛋白质含量 ,上清液蛋白质残留率最低
时的 pH即为蛋白质的等电点 。
上清液蛋白质残留率 =不同 pH沉淀后上清液
中的蛋白质含量 /沉淀前上清液中的蛋白质含量 ×
100%
1.2.4 杏仁蛋白的提取 取一定量脱脂粉与双蒸
水按一定料液比混合 , 用 1 mol/LNaOH调至一定
pH于一定温度下磁力搅拌器搅拌浸提 30min,然后
在 4℃下以 4 000 r/min离心 20 min。沉淀物再重
复提取 1次 ,合并 2次上清液 ,用 1 mol/LHCl调 pH
至等电点以沉淀蛋白质 ,经静置沉淀后 ,以双蒸水洗
涤沉淀 3次 ,再用 1mol/LNaOH回调 pH至 7.0,搅
拌使沉淀复溶后 ,真空冷冻干燥即为杏仁蛋白粉 。
杏仁蛋白提取率为:
杏仁蛋白提取率 =提取液中蛋白质含量 /脱脂
杏仁粉总蛋白含量 ×100%
其中提取液中蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝
法;脱脂杏仁粉中蛋白质含量测定采用半微量凯氏
定氮法。
1.2.5 杏仁蛋白的氨基酸组成分析 取 50 mg冻
干蛋白粉 ,用 6 mol/LHCl(色氨酸用 NaOH)100℃
水解 22h后 ,采用氨基酸自动分析仪进行分析 。
1.2.6 数据处理 二次回归正交旋转组合试验结
果采用 DPS软件处理。
2 结果与讨论
2.1 杏仁蛋白等电点测定结果
碱溶酸沉法提取蛋白质时 ,均选取其等电点作
为酸沉 pH[ 10] 。由图 1可以看出 ,杏仁蛋白在不同
pH沉淀后 ,上清液中的蛋白质含量在 pH4.0时最
低。因此 , pH4.0为杏仁蛋白的等电点 ,即最佳酸
沉 pH。
图 1 杏仁蛋白等电点的测定
2.2 杏仁蛋白的最佳碱溶提取工艺的确定
2.2.1 二次回归旋转组合设计及试验结果 为了
对碱溶提取工艺进行深入研究 ,结合单因素试验 ,选
择 pH、料液比 、提取温度 3因素进行二次回归正交
旋转组合设计 ,试验因素 、水平及编码见表 1,试验
结果见表 2。
表 1 试验因素水平编码表
水 平 因 素X
1
pH X
2
料液比(m/V)X
3
提取温度 /℃
-1.682 7.3 1∶8.6 24.2
-1 8.0 1∶10 30
0 9.0 1∶12 40
+1 10.0 1∶14 50
+1.682 10.7 1∶15.4 56.8
根据表 2结果 ,计算各项回归系数 ,建立杏仁蛋
白提取率与 3因素的数学回归模型:Y=72.681 15
+7.691 64X1 +3.025 39X2 +5.579 15X3 -2.877 28
X1 2 -3.094 72X2 2 +0.467 34X3 2 +4.541 25X1X2 -
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2.048 75X1X3 -1.463 75X2X3。对表 2试验结果进
行方差分析 ,结果见表 3。由表 3可见 ,回归方程的
失拟性检验 F1 =2.986
性检验 F2 =6.987>F0.01(9, 13)=4.17极显著 ,说
明模型的预测值与实际值非常吻合 ,模型成立 。对
回归系数显著性检验 ,在 α=0.10显著水平剔除不
显著项后 ,得到优化后的回归方程为:Y=72.681 15
+7.691 64X1 +3.025 39X2 +5.579 15X3 -2.877 28
X1 2 -3.094 72X2 2 +4.541 25X1X2
表 2 二次回归旋转组合试验结果
试验号 X1 X2 X3 提取率 /%
1 1 1 1 89.20
2 1 1 -1 82.61
3 1 -1 1 70.19
4 1 -1 -1 60.61
5 -1 1 1 63.48
6 -1 1 -1 51.56
7 -1 -1 1 65.50
8 -1 -1 -1 44.86
9 -1.682 0 0 57.93
10 +1.682 0 0 74.48
11 0 -1.682 0 66.89
12 0 +1.682 0 64.29
13 0 0 -1.682 67.50
14 0 0 +1.682 83.83
15 0 0 0 71.64
16 0 0 0 74.90
17 0 0 0 72.00
18 0 0 0 69.78
19 0 0 0 64.98
20 0 0 0 78.31
21 0 0 0 70.07
22 0 0 0 76.29
23 0 0 0 75.59
表 3 试验结果方差分析表
来源 平方和 自由度 均方 MS 比值 F 显著水平
X1 807.958 6 1 807.958 6 27.319 54 0.000 16
X2 125.001 1 1 125.001 1 4.226 67 0.060 45
X
3 425.096 2 1 425.096 2 14.373 8 0.002 24
X12 129.912 1 129.912 4.392 72 0.056 23
X22 150.568 1 150.568 5.091 16 0.041 91
X32 4.106 4 1 4.106 4 0.138 85 0.715 43
X1X2 164.983 6 1 164.983 6 5.578 6 0.034 45
X1X3 33.579 1 33.579 1.135 41 0.306 02
X2X3 17.140 5 1 17.140 5 0.579 57 0.460 07
回归 1 859.643 9 206.627 F2 =6.987
剩余 384.466 9 13 29.574 4
失拟 250.320 2 5 50.064 F1 =2.986
误差 134.146 8 8 16.768 3
总和 2 244.11 22
2.2.2 各因素的重要性分析 由表 3可看出 , MSX1 =
807.958 6, MSX
2
=125.001 1, MSX
3
=425.096 2。因此 ,
影响杏仁蛋白提取率的 3因素主次顺序是 pH>提取
温度 >料液比。
2.2.3 单因素效应分析 见图 2。
图 2 单因素效应分析图
从图 2可以看出 , pH和料液比对杏仁蛋白提取
率的影响趋势均为先增大后减小 ,而提取率随着提
取温度升高呈现一直增大的趋势 。但在蛋白质提取
中 ,温度过高会导致蛋白质变性 ,因此应将提取温度
控制在一定范围内 [ 11] 。
2.2.4 双因素效应分析 回归方程中 X1X3、X2X3
的交互作用较小 ,在 α=0.10水平均不显著 ,只有
X1X2的交互作用显著 ,对 X1X2的交互作用进行分
析 ,见图 3。从图 3可以看出 , pH和料液比对杏仁
蛋白提取率的大小均有较大影响。当料液比不变
时 ,随着 pH的升高 ,提取率先逐渐增加 ,后有所下
降;同样 ,随着料液比的增加 ,杏仁蛋白提取率也呈
现先增大后减小的变化趋势 。
图 3 pH与料液比效应分析图
2.3 最高提取率模拟分析
通过 DPS软件分析 ,采用频率分析法寻优 ,其中提
取率高于 69.41%的方案有 43个 ,对数学回归模型分
析的结果见表 4。由表 4可见 ,在 95%的置信区间内提
取率大于 69.41%的优化提取方案为:pH9.7 ～ 10.1,料
液比 1∶12.7 ～ 1∶13.8,温度 41.6 ～ 48.5℃。取优化后提
取条件的平均值方案 , X1 =10.0, X2 =1∶13, X3 =45℃。
按照组合方案对优化结果进行验证 ,实测提取率为
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87.58%,与理论值 88.46%较接近 ,进一步验证了数学
回归模型的合理性。
表 4 提取率高于 69.41%的 43个方案中
各变量取值的频率分布
水 平 X1 X2 X3次数 频率 次数 频率 次数 频率
-1.682 0 0 0 0 4 0.093 02
-1 2 0.046 51 6 0.139 53 6 0.139 53
0 10 0.232 56 12 0.279 07 8 0.186 05
+1 16 0.372 09 13 0.302 33 11 0.255 81
+1.682 15 0.348 84 12 0.279 07 14 0.325 58
95%置信区间 (0.686, 1.139)(0.360, 0.905)(0.164, 0.851)
提取条件 (9.7, 10.1) (1∶12.7, 1∶13.8)(41.6, 48.5)
2.4 杏仁蛋白成分及氨基酸组成分析
提取得到的杏仁蛋白经测定其成分为:水分
8.55%、粗蛋白 71.86%、粗脂肪 3.56%、灰分
4.56%。其氨基酸组成与含量 ,氨基酸评价分数分
别见表 5、表 6。
表 5 杏仁蛋白氨基酸组成与含量 g/100g
氨基酸 含量 氨基酸 含量
天冬氨酸(Asp) 6.62 胱氨酸(Cys) 0.92
苏氨酸(Thr) 1.87 异亮氨酸(Ile) 2.60
丝氨酸(Ser) 2.90 亮氨酸(Leu) 4.62
谷氨酸(Glu) 12.90 酪氨酸(Tyr) 2.53
脯氨酸(Pro) 3.06 苯丙氨酸(Phe) 3.87
甘氨酸(Gly) 2.67 赖氨酸(Lys) 1.69
丙氨酸(Ala) 3.09 组氨酸(His) 1.88
缬氨酸(Val) 3.35 精氨酸(Arg) 7.50
蛋氨酸(Met) 0.60 色氨酸(Trp) 1.06
表 6 几种食物蛋白质的必需氨基酸组成及氨基酸评价分数 [ 12 , 13]
种类
必需氨基酸 /(g/100 g)
缬氨
酸
异亮
氨酸
赖氨
酸
亮氨
酸
蛋氨酸 +
胱氨酸
苯丙氨酸 +
酪氨酸
苏氨
酸
色氨
酸 总计
氨基酸
评分
鸡蛋 7.4 6.6 6.6 8.8 5.4 10.8 5.0 1.7 52.3 100
大豆 4.7 4.8 7.3 7.2 2.1 7.8 3.8 0.9 38.6 74
花生 4.5 4.1 3.0 6.7 2.2 9.3 2.5 1.0 33.3 64
杏仁 5.3 4.1 2.6 7.2 2.4 10.0 2.9 1.7 36.2 69
注:氨基酸评分(AAS)为 WHO建议的以鸡蛋蛋白质所含氨基酸比例为参考的评分。
由表 5可见 ,杏仁蛋白中氨基酸组成比较丰富 ,
含有 18种氨基酸 ,包括 8种必需氨基酸 。其中 ,谷
氨酸 、天冬氨酸含量最高 , 分别为 12.90%和
6.62%,而蛋氨酸含量最低 ,为 0.60%。杏仁蛋白
中氨基酸总量为 63.73%,其中必需氨基酸(含胱氨
酸和酪氨酸 )总量 23.11%。由表 6可知 , 按照
WHO建议的以鸡蛋蛋白质所含氨基酸比例为参考
标准 ,杏仁蛋白的氨基酸评价分数是 69,比大豆蛋
白(74)稍低 ,但优于花生蛋白(64),表明杏仁蛋白
是一类较优质的植物蛋白资源。与其他植物蛋白相
似 ,赖氨酸为其第一限制性氨基酸 。
3 结 论
(1)碱溶酸沉法制备杏仁蛋白的最佳工艺条件
为碱溶 pH10.0,料液比 1∶13,提取温度 45℃,提取
时间 30 min,重复提取 2次。在最佳条件下 ,蛋白提
取率可达 87.58%。然后在 pH4.0时进行酸沉 ,将
沉淀水洗至中性并冷冻干燥 ,得到的杏仁蛋白中粗
蛋白质量分数为 71.86%。
(2)杏仁蛋白的氨基酸组成评分较高 ,表明经
脱甙 、脱脂杏仁粉是一种较优质的蛋白质资源。与
其他植物蛋白质相似 ,赖氨酸为第一限制性氨基酸。
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