全 文 ：食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品安全与检测
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年 第卷 第期
收稿日期：2015-04-30
作者简介：张舵(1966—)，女，硕士，教授，主要从事食品化学及食品分析教学与研究工作。
张 舵
(齐齐哈尔大学食品与生物工程学院，黑龙江省普通高校齐齐哈尔大学农产品加工
重点实验室，齐齐哈尔 161006)
摘要：寒冷地区生长的酸浆籽中富含蛋白质，用酸浆生产饮料的过程中，被丢弃掉的酸浆籽
造成了极大的浪费，研究采用酸热法对酸浆籽蛋白进行了分离制备。在单因素试验的基础
上，通过正交试验重点考察了料液比、水浴温度和pH值这3个因素对提取率的影响，优化了提
取工艺。同时对提取的籽蛋白进行了氨基酸成分的分析及含量的测定。结果表明：制备的最
优工艺条件为料液比1:15，水浴温度35 ℃，pH值4.8，此时提取率可达49.67%；制备出的籽蛋
白中氨基酸成分齐全，具有较高的营养价值。
关键词：酸浆籽；蛋白；酸热法；提取；氨基酸；分析
中图分类号：TS 255.1 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2015)09-0312-04
Preparation of physalis seed protein by acid thermal method and its
amino acid composition analysis
ZHANG Duo
(College of Food and Bioengineering, Qiqihar University, Key Laboratory of Processing
Agricultural Products of Heilongjiang Province, Qiqihar University, Qiqihar 161006)
Abstract: In cold area growth of physalis seed is rich in protein, with acid pulp beverage production
process, be discarded physalis seed caused great waste, this research adopts the heat acid method
of physalis seed protein separation and preparation. On the basis of single factor experiment, through
the orthogonal experiment on the solid-liquid ratio, water bath temperature and pH value of the three
factors infl uencing the extraction yield and to optimize the extraction process. At the same time on the
extraction of seed protein amino acid composition analysis and determination of the content. The results
showed that the preparation of the optimal process conditions for the material liquid ratio 1:15, water bath
temperature 35 ℃, pH value 4.8, the extraction yield could reach 49.67%. In the preparation of seed
protein amino acid composition is complete, has high nutritional value.
Key words: physalis seed; protein; acid thermal method; extraction; amino acids; analysis
酸热法制备酸浆籽蛋白及其
氨基酸成分分析
酸浆为多年生草本，营养价值极高，近年来 对于如何开发利用酸浆的研究越来越多[1]，其中尤
DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2015.09.066
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取率为衡量指标，考察这3个因素对提取结果产生
的影响。根据单因素优化试验的考察结果，设计3
因素3水平的正交试验，对提取的工艺条件进一步
优化。正交试验设计因素水平表见表1。
表1 正交试验因素水平表
因素
pH A 料液比/(m/v) B 水浴温度/oC C
1 4.6 1:5 25
2 4.8 1:10 30
3 5.0 1:15 35
1.3.2　酸浆籽蛋白的测定及计算方法
1.3.2.1　酸浆籽蛋白含量的测定 酸浆籽蛋白的含
量采用微量凯氏定氮法参照GB 5009.5—1985[7]进
行测定。
1.3.2.2 酸浆籽蛋白提取率的计算
1.3.3　酸浆籽蛋白提取物中氨基酸成分及含量分
析　将酸浆籽蛋白提取物用6 mol/L HCl于105 ℃水
解24 h后，采用氨基酸全自动分析仪测定其中的
氨基酸成分并计算各成分含量。
2 结果与分析
2.1　酸浆籽蛋白的酸热法提取工艺流程
用2%氯化钠溶液提取酸浆籽蛋白，利用的是
盐溶作用，目的是增加籽蛋白的溶出。将低浓度
的中性盐加入到含蛋白质的水溶液中，可使蛋白
质分子中的极性离子基团与盐离子作用，降低蛋
白质分子的活度系数，增大蛋白质的溶解度。
2.2　酸浆籽蛋白的酸热法提取工艺条件优化
2.2.1　单因素试验结果
2.2.1.1　料液比对提取率的影响　在水浴振荡
温度为35 ℃、pH为4.80、水浴时间为30 min的
条件下，料液比对酸浆籽蛋白提取率的影响如
图1所示。
以在酸浆饮料生产方面的研究最受关注[2]，在酸浆
饮料的生产过程中选取的是果肉，而酸浆籽则作
为一种副产物被丢弃掉，但酸浆中的蛋白质主要
集中在籽中，且含量很高，就这样被丢弃掉必然
造成一种资源上的浪费，如果尝试从酸浆籽中将
蛋白提取出来，将是变废为宝、使资源能够充分
得以利用的好途径。蛋白的提取方法很多[4-5]，本
研究是在利用碱法从酸浆籽中成功提取出蛋白质
的基础上[6]，又研究了酸热提取方法，以蛋白提取
率作为考察指标，通过单因素和正交试验对影响
蛋白提取率的几种因素进行了探讨，探求提取的
最佳工艺条件。对酸浆籽蛋白提取物用氨基酸全
自动分析仪进行氨基酸成分分析及含量测定，考
察其氨基酸成分及营养价值。
1　材料与方法
1.1　材料与试剂
酸浆：哈尔滨市依兰县松花江农场；氯化
钠、盐酸、氢氧化钠、硫酸、硫酸钾、硫酸铜、
邻苯二甲酸氢钾、碳酸钠：分析纯，天津市富宇
精细化工有限公司。
1.2　仪器与设备
YP3001N型电子天平：北京赛多利斯仪器系
统有限公司；101-0-BS电热恒温鼓风干燥箱：
上海跃进医疗器械厂；电炉：天津实验电炉厂；
TE601-L酸度计：北京赛多利斯仪器系统有限公
司；HH.S21-4 型恒温水浴锅：上海跃进医疗器械
厂；Ds-1高速组织搅拌机：上海标本模型厂；万
能捣碎机：上海标本模型厂；PC/PLC LD53真空冷
冻干燥机、991超低温冰箱、CR21G高速冷冻离心
机：天美中国科学仪器有限公司；L-8900全自动
氨基酸分析仪：日本日立高新株式会社。
1.3 实验方法
1.3.1　酸浆籽蛋白的提取方法　采用酸热法对酸
浆籽蛋白进行提取，提取的工艺流程及工艺条件
的优化设计如下所述。
1.3.1.1　酸热法提取酸浆籽蛋白的工艺流程
酸浆样品→取籽→烘干→破碎→加2%氯化钠
溶液→水浴振荡→冷却→过滤→取滤液→调pH→
水浴振荡→冷却→离心分离→取沉淀→冷冻干燥
→粗蛋白提取物
1.3.1.2 酸浆籽蛋白提取的工艺条件优化　选取料
液比、水浴温度、pH值等3个主要影响因素作为
酸浆籽蛋白提取条件的优化考察对象，以蛋白提
水平
图1 料液比对提取率的影响
由图1可见，随着料液比的增加，酸浆籽蛋
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白的提取率逐渐增大，当料液比为1:15时，籽蛋
白的提取率达到最大，再继续增加料液比，籽蛋
白的提取率开始下降。原因是将中性盐加入到蛋
白质的水溶液中，可对其产生2种影响：低浓度时
表现为盐溶作用，可使蛋白质溶解度增加；高浓
度时表现为盐析作用，即盐离子与偶极分子水相
互作用，降低了水分子的活度，使蛋白质水合程
度降低，最终导致蛋白质溶解度减小。实验中当
料液比增大到1:15以上时，溶液中盐的浓度与酸
浆籽蛋白的总量相比已形成高浓度的盐析作用，
因此籽蛋白的提取率开始下降。
2.2.1.2　水浴温度对提取率的影响　在料液比
为1:15、pH为4.80、水浴时间为30 min的条件
下，水浴振荡温度对酸浆籽蛋白提取率的影响
如图2所示。
间构象所必需的氢键和某些带相反电荷基团之间
的静电作用形成的键，使蛋白质分子内离子基团
产生强烈的静电排斥，导致蛋白质发生变性，影
响了提取过程中酸浆籽蛋白的溶出，因而提取率
下降。
2.2.2　正交试验结果　正交试验结果及方差分析
表见表2及表3。
表2 正交试验结果
A B C D(空列)　
1 1 1 1 1 38.20
2 1 2 2 2 40.77
3 1 3 3 3 46.92
4 2 1 2 3 42.15
5 2 2 3 1 47.52
6 2 3 1 2 45.37
7 3 1 3 2 39.02
8 3 2 1 3 36.67
9 3 3 2 1 43.81
均值k1 41.963 39.790 40.080 43.177
均值k2 45.013 41.653 42.243 41.720
均值k3 39.833 45.367 44.487 41.913
极差R 5.180 5.577 4.407 1.457
表3 正交试验结果
因素 偏差平方和自由度 F比 F临界值 显著性
pH 40.672 2 21.259 19.000 *
水浴温度 48.360 2 25.739 19.000 *
料液比 29.131 2 16.062 19.000
误差 3.755
由表2、表3结果可以看出，影响酸浆籽蛋白
提取得率的主次因素顺序为B>A>C，即料液比对
酸浆籽蛋白的提取影响最大，是关键控制因素，
其次是pH值，水浴温度对提取的影响最小，其
中pH值和水浴温度对粗蛋白提取率的影响显著
(P<0.05)。正交试验结果显示最佳组合是A2B3C3，
而从直接分析看到的最佳组合是A2B2C3，通过进
一步的验证试验证明，组合A2B3C3(即pH值为4.8，
水浴温度为35 ℃，料液比为1:15)是酸浆籽蛋白提
取的最优组合，酸浆籽蛋白提取率高达49.67%。
2.3 酸浆籽蛋白提取物氨基酸分析结果
由全自动氨基酸分析仪测得的17种氨基酸含
量结果见表4。由分析结果可以看出，酸浆籽蛋白
中氨基酸含量高，种类齐全，比例协调，含有人
体必需的8种氨基酸中的7种。尤其是谷氨酸含量较
高，而商品用鲜味剂主要就是谷氨酸，因此可从酸
浆籽中提取的粗蛋白可作为天然鲜味剂生产原料用
图2 水浴温度对提取率的影响
图3　 pH对提取率的影响
蛋白质提
取率/%
由图2可见，伴随着温度的升高，酸浆籽蛋
白的提取率随之增大，当水浴温度为35 ℃时，酸
浆籽蛋白的提取率最大，再继续升温则提取率下
降。原因是在35 ℃以下加热时，蛋白质没有发生
热变性，因而随温度升高溶解度增大，提取率增
高；但当温度超过35 ℃时，蛋白质发生了热变
性，其非共价键及其他次级键遭到破坏，引起蛋
白质溶解度下降，因而提取率降低。
2.2.1.3　 pH值对提取率的影响　在料液比为1:15、
水浴温度为35 ℃、水浴时间为30 min的条件下，pH
值对酸浆籽蛋白提取率的影响如图3所示。
由图3可知，pH值对蛋白质的溶解度影响较
大，蛋白质在合适的pH范围内能保持天然状态，
超出此范围(pH>4.8时)则会破坏维持蛋白质分子空
因素试验号
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于食品工业，实用价值及经济价值很可观。
表4 酸浆籽蛋白中17种氨基酸含量
氨基酸种类 含量/(mg/L) 氨基酸种类
含量/
(mg/L) 氨基酸种类
含量/
(mg/L)
异亮氨酸 1.08 胱氨酸 0.17 苯丙氨酸 1.28
亮氨酸 1.57 缬氨酸 1.28 苏氨酸 0.86
赖氨酸 0.76 蛋氨酸 0.60 酪氨酸 0.93
天冬氨酸 2.04 丝氨酸 1.12 谷氨酸 3.51
甘氨酸 1.34 丙氨酸 1.24 组氨酸 0.52
精氨酸 1.84 脯氨酸 0.53 总计 20.67
3 结论
利用酸热法对酸浆籽蛋白进行提取，拟定并
通过实验对提取工艺进行了优化探讨，通过单因
素及正交实验确定了提取的最佳工艺条件，即pH
值为4.8、水浴温度为35 ℃、料液比为1:15，在此
条件下酸浆籽蛋白的提取率为49.67%。
通过对提取的酸浆籽蛋白进行氨基酸成分及
含量分析，结果显示，酸浆籽蛋白中所含氨基酸
的种类齐全，含量丰富，总含量为20.67%，尤其
是其中谷氨酸含量较高，在食品行业中可作为天
然鲜味剂添加到食品中，以改善食品的风味，因
此原本在酸浆饮料生产中弃掉的酸浆籽，就得以
回收利用，市场前景看好。
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分离。此外，柱温会影响丙氨酸和脯氨酸的分离
度，柱温为30 ℃和35 ℃时，2种氨基酸的色谱峰
均有部分重叠，将柱温提高到40 ℃时2种氨基酸
得到较好分离。
衍生化试剂PITC对色谱柱有一定的损害，用
正己烷萃取2次后可有效减少PITC的残留；同时在
色谱柱前加保护柱，可以减少对色谱柱的损害，
延长色谱柱的使用寿命。
本实验采用的柱前衍生RP-HPLC法测定氨基
酸的方法回收率高、数据可靠，可用于桑叶及其
他药食两用植物的氨基酸含量测定和质量评价。
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