全 文 ：工 艺 技 术
!#$%$ &%’ ($)%*+*,- *. /**’ 0%’1234-
!#年第 $期
食品工业科技
从 荠菜中提取氨基酸时脱色及
沉淀条件的研究
（淮海工学院化学工程系，连云港 !!!#） 许瑞波 % 王明艳 & 史继斌 # 张宗健 ’
（长春工业大学化工学院，长春 $%$!） 任秀燕 !
摘 要：荠菜水解过程中产生了色素等杂质，使水解液呈黑褐色。
本文对影响活性炭脱色效果的几个因素进行了研究 &并
探讨了无水乙醇沉淀法对产品产率的影响，获得了活性
炭脱色与无水乙醇沉淀的最佳工艺条件。在此条件下，水
解液的脱色效果很好，混合氨基酸的产率高达 $$’()。
关键词：脱色，乙醇沉淀法，荠菜，混合氨基酸
!#$%&’$(!#$%&’ ()*(+,&-.( ,&/ +0.$ %12)$%+%.( 3.$.
2$/)-./ /)$%&’ +0. 04/$#4(%( 2$-.(( 5
!#$%&& ’()$ *#$+,)-$ ./0 30%-0 1,/. +0.
04/$#4(,+. *$3& *#,-6 %& -#$7 80. 5,-+$( +0,+
%&5#).&-. +0. /.-#$%9%&’ .55.-+( 5 ,-+%:,+./
-,$*& 3.$. (+)/%./ ,&/ +0. %&5#).&-. 5 .+0,&#
2$.-%2%+,+%& 1.+0/ & 2$/)-+ 3,( /%(-)((./ %&
+0. 2,2.$7 80. 2+%1)1 +.-0&%-,# -&/%+%& 3,(
*+,%&./7 ;%+0 +0. 2+%1)1 +.-0&%-,# -&/%+%&<
+0. /.-#$%9%&’ .55.-+ 5 04/$#4(,+. 3,( ’/<
,&/ 1%=./ ,1%& ,-%/( 4%.#/ 3,( >>7?@7
)*+ ,-%.#(/.-#$%9%&’A.+0,&# 2$.-%2%+,+%& 1.+0/A
!#$%&& ’()$*#$+,)-$ .7A 1%=./ ,1%& ,-%/(
中图分类号：!#$%&#’( 文献标识码：)
文 章 编 号 ：%$$#*$+$,（#$$(）$-*$$-.*$+
收稿日期：#$$+*%%*%-
作者简介：许瑞波（$(*!+），女，讲师，研究方向：生物化学及制药。
目前，国内厂家大都以酸水解天然蛋白质制备
氨基酸，在酸解过程中会发生很多副反应，主要生成
多种有机物及色素，使得水解液呈黑褐色，需经脱色
除杂处理 /%0(1；然后再通过中和作用，调到某氨基酸的
等电点，制得合格的产品。在中和结晶过程中，氨基
酸的损失率高达 2$3/21，使产率较低，一般为 (&,30
(&.3。
本人曾研究了以荠菜为原料制混合氨基酸的水
解工艺（论文待发表），不仅扩大了氨基酸的来源，而
且为荠菜的深度开发利用提供了依据。据文献/,、-1
介绍，荠菜的化学成分十分复杂，酸解时，会产生大
量的杂质（包括色素），若不去除，则会影响产品混合
氨基酸的质量。为了获得高产率的质量合格的产品，
本文采用活性炭脱色法、无水乙醇沉淀法对荠菜水
解液进行了脱色及沉淀的实验研究，并获得了适宜
的工艺条件。
% 材料与方法
%(% 材料与仪器
粉末状活性炭 上海生化试剂厂；无水乙醇、氢
氧化钠、盐酸 均为分析纯。
4*+5 精密 64 计，.2*# 型恒温磁力搅拌器，
-$%*# 型电热干燥箱，47*8 型微循环水真空泵，高
速离心机，抽滤瓶。
%(! 荠菜水解液的制备
将荠菜洗净晾干剪碎，加入盐酸，加热回流，水
解成含有多种氨基酸及其他杂质的黑褐色液体。趁
热过滤水解液，用少量稀盐酸浸泡滤渣，再过滤，重
复此操作两遍，集中三次滤液即得荠菜水解液*氨基
酸混合液。
! 结果与分析
!(% 活性炭脱色实验
#&%&% 活性炭脱色的实验依据 文献资料 /#021报道，
脱色作用进行得最彻底的酸碱度是酸性或偏酸性。
当脱色介质的酸碱度达到中性或超过中性后，脱色
作用就明显下降；达到碱性时不仅失去脱色作用，甚
至会发生解吸作用。故本实验将待脱水解液的 64调
至 %&$0%&2。活性炭对色素分子的吸附作用是通过它
们之间的相互碰撞接触而实现的。活性炭比重大于
待脱液，所以适当的搅拌可以防止活性炭下沉，使之
在脱色介质溶液中漂浮游动，均匀分布，从而增大色
素分子与活性炭颗粒的碰撞机会，加快吸附作用，提
高脱色效果。但过快的搅动易造成液体飞溅，带出氨
基酸，降低产率。因此，本实验的搅拌速度以活性炭
刚好不下沉为限。
在这两个条件下，可进行下列实验：取水解液
+$9:，! 加入不同量的活性炭； 经过不同的脱色
时间；# 在不同的温度下脱色。通过目测脱色液的
颜色变化来判断脱色的效果。
#&%&# 活性炭脱色的分析与讨论
!
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2004.07.019
!#$%&’($)’%**+
工 艺 技 术
!#年第 $期
食品工业科技
!#!# 活性炭的加入量 取 $%&’ 水解液，脱色温
度在 (%)*%+，加入不同量的活性炭，脱色 $%&,-，结
果见表 #。
从表 # 可以看出，随活性炭加入量的增加，脱色
效果越来越好，当活性炭加到 #%. 时，待脱液基本无
色；再增加活性炭的用量，脱色效果与加入 #%. 时几
乎相同。而活性炭除了吸附色素等杂质以外，还会吸
附氨基酸，其对不同种类氨基酸的吸附能力差异较
大/*0。所以，活性炭的用量不能过多，否则会吸附氨基
酸，降低复合氨基酸的产率。考虑到氨基酸的损失，
脱色时活性炭加入量选为 #%.，即活性炭加入量为
投入荠菜量的 ##!1。
!#!! 脱色时间 取 $%&’水解液，加入 #%. 活性
炭，在 (%)*%+下进行脱色时间的实验，结果见表 !。
由表 ! 可知，随脱色时间的增加，水解液的颜色
由深变浅，脱色效果越来越好；当脱色 $%&,- 时，溶
液已基本无色；再延长脱色时间，脱色效果没有明显
的变化，证明此时活性炭的吸附量已达到最大值，故
最佳脱色时间选择为 $%&,-。
!#!$ 脱色温度 取 $%&’水解液，加入 #%. 活性
炭，脱色 $%&,-，考察脱色温度的影响，结果见表 $。
由表 $ 可知，温度较低时，脱色效果差；随脱色
温度的增加，脱色效果越来越好；当增加到 (%)*%+
时，再增加温度，不仅脱色液的颜色无明显变化，而且
由于加热升温，会消耗更多的能量，若达到沸腾，则会
出现液体飞溅及烧杯壁面氨基酸炭化现象，氨基酸损
失较多，所以脱色温度控制在 (%)*%+时为最佳。
!#!2 趁热过滤 在上述适宜条件下进行完水解
液的活性炭脱色实验后，还需要把活性炭从脱色液
中分离出去，为下一步制备目的混合氨基酸作准备。
因为温度较高时，脱色液的粘度较低，易于过滤的进
行；另外，高温时，氨基酸在脱色液中的溶解度较大，
可以避免因温度降低溶解度减小，而引起部分氨基
酸结晶、析出，与活性炭参在一起，使产率降低。因
此，脱色液应趁热过滤。
!%! 无水乙醇沉淀实验
!!# 乙醇沉淀的实验依据 本实验中乙醇沉淀影
响氨基酸产率的最主要因素是乙醇加入量和脱色液
34。以适宜脱色条件下得到的脱色液为原料，在磁力
搅拌器搅拌条件下，加入 5674 调脱色液的 34，然
后滴加无水乙醇，放在冰箱中冷藏 #8，离心、烘干、称
重，此数据是所得混合氨基酸的重量。
混合氨基酸产率等于所得混合氨基酸的重量除
以投入的荠菜重量，以此数据作为判断依据，从而考
察乙醇沉淀法的 34 及无水乙醇加入量对实验结果
的影响。
!!! 乙醇沉淀的分析与讨论
!!!# 34 的影响 当采用乙醇沉淀法时，9:1乙
醇的用量一般与待分离液体积相等，由于本实验使
用的是无水乙醇，所以暂取乙醇用量为调过 34后液
体体积的一倍。取 $%&’脱色液，在室温搅拌条件下，
缓慢滴加 5674，调节脱色液的 34，考察 34 对乙醇
沉淀法的产率影响，结果列于表 2。
从表 2 可以看出，34 对氨基酸的产率影响很
大，当酸性很强时，产率很低；在 34 为 $% 时，产率
最高，随酸碱度向酸性、中性的转移，产率又迅速减
少。这可能是因为在荠菜当中，酸性氨基酸的含量高
（其中谷氨酸的含量最高，其次是天门冬氨酸），而碱
活性炭用量（.） %:% %(: #%% #!: #:
脱色液颜色 浅棕色 浅黄色 基本无色 无色 无色
表 # 活性炭用量对脱色效果的影响
脱色时间（&,-） !% !: $% $: 2%
脱色液颜色 本色 桔黄色 基本无色 无色 无色
表 ! 脱色时间对脱色效果的影响
脱色温度（+） 2%):% :%);% ;%)(% (%)*% *%)9%
脱色液颜色 深棕色 浅本色 浅黄色 基本无色 无色
表 $ 脱色温度对脱色效果的影响
脱色液的 34 !% $% 2% :% ;%
混合氨基酸产率<1= ##$ ** ;#; $(* #*9
表 2 34对产率的影响
乙醇体积 >待脱液体积 %: %(: #% #!: #:
混合氨基酸的产率<1= !!$ 29( ##! ##9 #!
表 : 无水乙醇与待脱液体积之比
!
工 艺 技 术
!#$%$ &%’ ($)%*+*,- *. /**’ 0%’1234-
!#年第 $期
食品工业科技
性氨基酸的含量最低 !#，所以当调节 $% 接近这两种
酸性氨基酸的等电点时，混合氨基酸溶解度最小，
此刻加入与水互溶的无水乙醇，能显著地减小各种
氨基酸的溶解度而发生沉淀。所以，乙醇沉淀时，待
分离液的 $% 应尽量调在含量最高的氨基酸等电点
附近。因此，本实验的最佳 $%为 &’(。
)’)’)’) 无水乙醇用量的影响 取 &(*+ 脱色液，调
$% 为 &’(，搅拌条件下，缓慢滴加无水乙醇，考察乙
醇用量对混合氨基酸产率的影响，结果见表 。
从表 可知，随着无水乙醇加入量的增加，混合
氨基酸的产率迅速增加，当其加入量为待脱液体积
的 ,’) 倍时，其产率高达 ,,’-.，再增加乙醇的用
量，其产率无太大变化，而且可能会使溶液中由于水
解作用而生成的葡萄糖等单糖和寡糖沉淀出来 !-#，影
响最终产品/混合氨基酸的纯度。所以无水乙醇的用
量最好是待分离液体积的 ,’)倍。
% 结论
%&’ 活性炭脱除荠菜水解液中影响产品质量的色素
等杂质的适宜工艺条件
适宜的酸碱度是 $%,’(0,’，活性炭的加入量为
投入荠菜量的 ,,’).，搅拌速度以活性炭颗粒不下沉
为好，脱色温度 1(02(3，脱色时间 &(*45，脱色后，
要趁热过滤，去除活性炭。
%&! 无水乙醇沉淀法分离产品混合氨基酸时影响产
率的适宜工艺条件
首先在搅拌条件下，缓慢滴加 678%，调至
$%&’( 为最佳9然后，在室温下，一边搅拌一边滴加无
水乙醇，无水乙醇的最佳用量是调 $%后的待分离液
体积的 ,’) 倍；再把该混合液放入冰箱冷藏 ,:。在
此条件下，混合氨基酸的产率高达 ,,’-.。
参考文献：
!,# ;7<=>?@7 6 A’ BCD4<7DE: C7=FG5 :ECGHG=4I45J DECK5GHGJL
!M#’NE= ,(OOP(Q,-1P’
!)# 王国军Q熊杰羽Q黄红缨’从山羊毛中提取 +/胱氨酸时活性
炭脱色条件的研究!R#’化学工业与工程技术Q)((&Q)&SPTU,0&’
!&# 刘惠宾Q赖其法Q金承涛’活性炭对鱼蛋白水解液脱色效果
的探究!R#’食品科学Q,--2Q,-S1TU,10)(’
!P# 孙淑斌Q王传怀 ’活性炭对氨基酸混合液吸附脱色的研究
!R#’中国生化药物杂志Q,--Q,OSPTU,2(0,2,’
!# 张亚雄Q王程辉’毛发提取胱氨酸中和条件的研究!R#’湖北
化工Q,--1SPTU&20&-’
!O# 李泽鸿Q姚玉霞’荠菜的营养成分分析!R#’中国野生植物资
源Q)(((SPTUP,’
!1# 位思清’荠菜的开发与利用!R#Q江西食品工业Q)((&S,TU,-0
),’
!2# 冯圣玉Q李新华Q周玉芳Q等’提高毛发酸解提取胱氨酸产率
工艺探讨!R#’氨基酸杂志Q,-2-S,TU,,0,’
!-# 姜元荣Q姚惠源Q谢兆进’米糠多糖的提取条件及其沉淀特
性!R#’食品科学Q)((&Q)PS,TU-&0-O’
合实验结果得出，影响脉冲磁场对牛奶杀菌的因素
主次顺序为牛奶温度V磁场强度V脉冲数，最佳参数
组合为牛奶温度 (3，磁场强度 O’&&W，脉冲数 ,。
最佳参数组合下，处理后的牛奶中菌落总数和大肠
菌群数分别由杀菌前的 )’&X,(O 个 Y *+ 和 ,2( 个 Y
,((*+ 减少到杀菌后的 1’OX,(& 个 Y *+ 和 ,, 个 Y
,((*+，已达到商业无菌要求。NZP(2/2 中规定鲜
奶的商业无菌要求为菌落总数!&X,(P个 Y *+，大肠
菌群数!-(个 Y ,((*+。
% 结论
%&’ 单因素实验结果表明，磁场强度在 2’2W 时，杀
菌效果最好。随着磁场强度的增加，蛋白质和乳糖含
量损失在 )’.内波动，当磁场强度为 1’-W 时，损失
最小；在 ,(个脉冲左右，杀菌效果最好。脉冲数对蛋
白质和乳糖含量的影响在 .内波动；温度越高，微
生物对磁场的敏感性越强，残留率越低。
%&! 正交实验结果表明，脉冲磁场对牛奶杀菌的主
次因素为牛奶温度V磁场强度V脉冲数，最佳参数组
合为牛奶温度 (3，磁场强度 O’&&W，脉冲数 ,。在
最佳参数下，经磁场杀菌后的牛奶，菌落总数和大肠
菌群数已达到商业无菌要求。
参考文献：
!,# 陈俊琴’高压脉冲电场非热杀菌技术在牛奶杀菌上的实验
研究!硕士学位论文#![#’沈阳农业大学Q)(()QO’
!)# 宋晓飞Q刘彬彦’热处理后牛乳品质的变化!R#’中国乳品工
业Q,--2Q)OS)TU&)0&&’
!&# 龚太棋’ 鲜奶中维生素的含量及其在加工过程的破坏率
!R#’中国奶牛Q,--OSPTU(’
!P# 樊明涛Q蔡静’食品检验与分析!\#’陕西U西北农业大学Q,---’
!# 沈萍Q范秀荣Q李广武’微生物学实验S第三版T!\#’北京U高等
教育出版社Q)((,’
方差来源 自由度 偏差平方和 方差 ] !
磁场强度 & P’OP ,’), ,&’&- (’,
脉冲数 , &’) &’) )’2O
杀菌温度 , ,P&’O ,P&’O ,)O’P (’(,
误差 ) )’)1 ,’,&O
总和 1 ,-P’2, ,O&’)PO
表 & 大肠菌群残留率方差分析结果
注：](’(,（&Q)）^--’,1，](’(（&Q)）^,-’,O，](’,（&Q)）^-’,O
](’(,（,Q)）^-2’(，](’(（,Q)）^,2’,，](’,（,Q)）^2’&
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!上接第 页#
!