全 文 ： 2011, Vol. 32, No. 08 食品科学 ※工艺技术88
薏米蛋白提取方法比较研究
曹向宇，刘剑利 *，芦秀丽，李其久，侯 潇
(辽宁大学生命科学院，辽宁 沈阳 110036)
摘 要：利用碱法和盐法提取薏米蛋白质，对薏米蛋白提取方法进行优选。以蛋白提取率为指标，碱法以提取液
pH值、料液比、提取温度及提取时间进行单因素试验，盐法以盐质量分数、料液比、提取温度及提取时间进行
单因素试验；通过 L 9(3 4)正交试验优化提取工艺条件，并对提取方法进行比较。结果表明：碱法优于盐法，碱法
最佳提取条件为料液比 1:12(g/mL)、提取温度35℃、提取时间5h、pH11，在此条件下，蛋白质的提取率可达43.56%。
关键词：薏米；蛋白质；提取
Comparative Study on Methods for Extracting Protein from Job’s Tears Seed
CAO Xiang-yu，LIU Jian-li*，LU Xiu-li，LI Qi-jiu，HOU Xiao
(School of Life Science, Liaoning University, Shenyang 110036, China)
Abstract ：Two extraction methods, namely alkaline method and salt method were used to extract protein from Job s Tears seeds,
and their effects on the extraction rate of protein from Job s Tears seed were compared. In the alkaline extraction method, the extraction
parameters pH, material-to-liquid ratio, temperature and extraction time were optimized by single factor and orthogonal array
design methods based on the extraction rate of protein from Job s Tears seed. The extraction parameters optimized (also by single
factor and orthogonal array design methods) in the salt extraction method were salt concentration, material-to-liquid ratio, tempera-
ture and extraction time. The results showed that the optimum material-to-liquid ratio, temperature, extraction time and pH for the
alkaline extraction of Job s Tears seed protein were 1:12, 35 ℃, 5 h and 11, respectively. Under these conditions, the extraction rate
of protein was up to 43.56%. Overall, the alkaline extraction method was superior to the salt extraction method.
Key words：Job s Tears seed；protein；extraction
中图分类号：TQ93 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2011)08-0088-05
收稿日期：2010-07-15
基金项目：辽宁省教育厅高等学校科学技术研究项目(2009A811；L20100154)；辽宁省科技厅农业攻关计划项目(2009209001)；
辽宁大学“211工程”三期建设项目
作者简介：曹向宇(1980—)，男，讲师，博士，研究方向为食品生物技术。E-mail：xiangyucao@yahoo.cn
*通信作者：刘剑利(1980—)，男，讲师，博士，研究方向为食品生物技术。E-mail：jianliliu@yahoo.com.cn
薏米又称薏苡仁、薏仁米、药玉米等，是禾本科
植物薏苡(Coix lachry-majobi L.)的成熟种仁，是我国最
古老作物之一。薏米在我国大部分地区都有种植，主
要产于福建、辽宁、河北、广东、海南等地。薏米
不仅营养成分全面，含蛋白质 18%～21%，脂肪 4%～
6%、碳水化合物 79.2%，还含有人体所需 18种氨基酸，
多种维生素和矿物质，并且营养价值非常高，在禾本
科植物中位居第一，有着“世界禾本科植物之王”的
美誉[ 1 ]。
目前，国内外对薏米资源的研究与开发极为重视，
但研究主要集中于薏苡仁酯、多糖、薏苡仁油等成分
的提取工艺和生物学功能研究上，对薏米蛋白提取的研
究却相对较少[2-11]。辽宁薏米资源丰富，特别是辽宁台
安、盘锦等地区盛产薏米，质量好、产量高，但目
前尚未充分开发利用[ 1 2 ]。薏米蛋白具有很高的经济价
值，可作为食品工业中的蛋白原料和蛋白质强化剂，也
可经过酶解制备功能性多肽[ 1 3 ]。因此，薏米蛋白的研
究开发非常有意义。并且研究薏米蛋白的提取工艺，提
高薏米蛋白提取率，提升薏米的综合利用率，对于充
分利用薏米资源具有重要的意义。本研究采用碱法和盐
法两种方法，通过单因素及正交试验就薏米蛋白提取工
艺进行比较，以期找到最佳的工艺参数，为薏米蛋白
综合利用和工业化生产提供参考和实验依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
薏米(产自辽宁台安) 市售；考马斯亮蓝G250 上
海蓝季科技发展有限公司；其他试剂为国产分析纯。
,
,
,
,
,
89※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 08
1.2 仪器与设备
PB-10标准型pH计 德国Sartorius公司；SCR 20BC
型高速冷冻离心机 日本日立公司；721型分光光度计
上海第三分析仪器厂；HH-6型数显恒温水浴锅 金坛
市城东科辉仪器厂；LNK-871型凯氏定氮仪 江苏省宜
兴市科教仪器研究所。
1.3 方法
1.3.1 薏米主要成分分析
总蛋白含量测定：采用凯氏定氮法[ 1 4 ]；碳水化合
物的测定：采用苯酚 -硫酸法[15]；脂肪测定：按GB 5009.6
— 8 5《食品中脂肪的测定方法》进行；灰分测定：按
GB 5009.4— 85《食品中灰分的测定方法》进行[16]。
1.3.2 薏米蛋白提取工艺
薏米→粉碎→过筛(60目)→加碱液(或盐液)→浸提→
3500r/min离心分离→上清液(碱法样品调 pH值至 7)→测
蛋白质浓度
1.3.3 薏米蛋白提取率的测定
提取液中蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝法[14]，
碱法测定蛋白之前，将其 pH 值调整到 7. 0，迅速测定
蛋白含量。
薏米蛋白提取率 /%=(提取液中蛋白质含量 /薏米总
蛋白含量)× 100
1.3.4 碱法提取薏米蛋白
1.3.4.1 碱法提取单因素试验
以料液比(1:6、1:8、1:10、1:12、1:14)、温度(30、
35、40、45、50℃)、时间(1～5h)、pH(8～12)为单
因素，在其他条件一定的前提下，进行单因素试验，
以确定正交试验的因素水平。
1.3.4.2 碱法提取正交试验
根据单因素试验测定最佳提取条件，进行 L9(34)正
交试验。
1.3.5 盐法提取薏米蛋白
1.3.5.1 盐法提取单因素试验
以料液比(1:6、1:8、1:10、1:12、1:14)、温度(30、
35、40、45、50℃)、时间(1～5h)、盐质量分数(0.5%、
1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)为单因素进行单因素试验，
确定正交试验的因素水平。
1.3.5.2 盐法提取正交试验
根据单因素试验测定最佳提取条件，进行 L9(34)正
交试验。
1.4 数据分析
所有单因素及正交试验设 3次重复，结果均以 x± s
表示。
2 结果与分析
2.1 薏米主要成分分析
经分析薏米中蛋白质含量 18.6%、碳水化合物 71.3%、
脂肪 6.8%、总灰分含量 1.5%。
2.2 碱法提取蛋白
2.2.1 单因素试验
2.2.1.1 料液比对薏米蛋白提取率的影响
由图 1 可得，随着碱液的不断增加，薏米蛋白提
取率逐渐上升，当料液比达到 1:12时，蛋白提取率最
高，当料液比继续升高时，蛋白提取率基本稳定，略
有下降。料液比 l :6时，蛋白提取率最小，这是因为加
水量太小，蛋白质不能充分溶解；料液比 1:14时，蛋
白提取率开始减小，可能是因为加水量过大，沉淀效
果差，损失增大，同时料液比过大，设备容积增大，
能耗加大，成本增加。因此设定碱法提取薏米的最适
合料液比为 1:12。
2.2.1.2 提取温度对薏米蛋白提取率的影响
由图 2 可得，在温度较低的 30℃时，薏米蛋白的
提取率较低，但随着温度的升高，提取率曲线总体走
势呈先上升，后下降趋势，在 35℃时蛋白提取率最高，
为 32.15%，温度继续升高后，薏米蛋白的提取率有所
下降，其原因可能是温度过高，蛋白溶液的黏度变大，
图 1 料液比对薏米蛋白提取率的影响
Fig.1 Effect of material-to-liquid ratio on extraction rate of Job s
Tears seed protein
料液比(g/mL)
50
40
30
20
10
0
蛋
白
提
取
率
/%
1:6 1:8 1:10 1:12 1:14
,
图 2 提取温度对薏米蛋白提取率的影响
Fig.2 Effects of temperature on extraction rate of Job s Tears seed
protein
提取温度 /℃
40
35
30
25
20
15
10
蛋
白
提
取
率
/%
30 35 40 45 50
,
2011, Vol. 32, No. 08 食品科学 ※工艺技术90
分子的运动速度减慢[ 1 7 ]。而且，在长时间加热的作用
下蛋白质易产生变性，导致蛋白提取率下降，故选定
温度为 3 5℃。
2.2.1.3 提取时间对薏米蛋白提取率的影响
由图 3 可以看出，提取时间 1～2h 时，由于提取
时间较短，薏米不能与碱性物质充分接触，导致薏米
蛋白不易与其他组分分开；当提取时间为 5h时，薏米
蛋白提取率最高，但与 4h相比没有较大变化，从规模
化生产节约能源角度考虑故选取 4h作为最佳提取时间。
2.2.1.4 pH值对薏米蛋白提取率的影响
由图 4可以看出，在 pH 8时薏米蛋白的提取率较
低，随着 pH 值不断增加，薏米蛋白的提取率也随之增
加，当 pH 11 时，薏米蛋白的提取率最高，pH 12 时，
薏米蛋白的提取率有所下降，可能是 pH 值过高蛋白质
变性或降解[1 8]。
2.2.2 正交试验
由单因素试验结果可知，碱法提蛋白最佳提取条件
为料液比 1:12、提取温度 35℃、提取时间 4h、pH11，
按表 1进行 L 9(3 4)正交试验，结果见表 2。
由表 2可得出，碱法提取薏米蛋白的影响因素为提
取温度＞料液比＞ pH 值＞提取时间。通过正交试验得
出碱法提取薏米蛋白最佳提取条件为料液比 1:12、提取
温度 35℃、提取时间 5h、pH11，在此条件下重复试
验，测得蛋白提取率为 43 .56%。
2.3 盐法提取蛋白
2.3.1 单因素试验
2.3.1.1 料液比对薏米蛋白提取率的影响
由图 5分析可以看出在料液比 1:6～1:12之间时，薏
米蛋白提取率逐渐增加，但为 1:12时薏米蛋白提取率最
高，当为 1:14之后蛋白质的提取率略有下降，其原因
可能是当料液比为 1:6时，加水量太小，蛋白质未充分
溶解；料液比 1:14时，蛋白提取率开始减小，这是因
为加水量过大，沉淀效果差，损失增大。所以盐法提
取薏米蛋白的料液比定为 1:12。
2.3.1.2 提取温度对薏米蛋白提取率的影响
由图 6 可以看出，当温度低于 40℃时，薏米蛋白
提取率随提取温度的升高而增大，当温度到达 40℃时，
提取率最大，随后降低，可能由于疏水基团的暴露和
水平 料液比(g/mL) 提取温度 /℃ 提取时间 /h pH
1 1:11 30 3 10
2 1:12 35 4 11
3 1:13 40 5 12
表 1 碱法提取薏米蛋白正交试验因素水平表
Table 1 Factors and levels in orthogonal array design for optimizing
alkaline extraction of Job s Tears seed protein,
图 3 提取时间对薏米蛋白提取率的影响
Fig.3 Effects of extraction time on extraction rate of Job s Tears
seed protein
提取时间 /h
50
40
30
20
10
0
蛋
白
提
取
率
/%
1 2 3 4 5
,
图 4 pH 值对薏米蛋白提取率的影响
Fig.4 Effects of pH on extraction rate of Job s Tears seed protein
pH
50
40
30
20
10
0
蛋
白
提
取
率
/%
8 9 10 11 12
,
试验号 料液比(g/mL) 提取温度 /℃ 提取时间 /h pH 提取率 /%
1 1:11 30 3 10 26.35
2 1:11 35 4 11 36.87
3 1:11 40 5 12 28.95
4 1:12 30 4 12 30.31
5 1:12 35 5 10 41.28
6 1:12 40 3 11 38.16
7 1:13 30 5 11 34.42
8 1:13 35 3 12 39.04
9 1:13 40 4 10 31.19
k1 30.72 30.36 34.52 32.94
k2 36.58 39.06 32.79 36.48
k3 34.88 32.77 34.88 32.77
R 5.86 8.70 2.09 3.71
表 2 碱法提取薏米蛋白正交试验设计及结果
Table 2 Scheme and experimental results of orthogonal array design
for optimizing alkaline extraction of Job s Tears seed protein
,
图 5 料液比对薏米蛋白提取率的影响
Fig.5 Effect of material-to-liquid ratio on extraction rate of Job s
Tears seed protein
料液比(g/mL)
25
20
15
10
5
0
蛋
白
提
取
率
/%
1:6 1:8 1:10 1:12 1:14
,
91※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 08
展开，蛋白质分子聚集，使蛋白质溶解度下降，导致
蛋白提取率下降[ 1 7 ]。因此，对于薏米蛋白的提取温度
不宜过高，以 4 0℃为最佳提取温度。
2.3.1.3 提取时间对薏米蛋白提取率的影响
由图 7 可以得出，提取时间 1～2h 时，由于时间
太短，蛋白质不易与其他成分分离，从而蛋白质提取
率小，但随着时间增大到 3h时，蛋白提取率最大；随
着提取时间进一步加长，薏米蛋白的提取率并没有显著
增加，故提取时间选择为 3 h。
2.3.1.4 盐质量分数对薏米蛋白提取率的影响
由图 8可知，在盐质量分数 1%～2% 之间时，蛋
白提取率逐渐增加，但当盐质量分数为 2%时蛋白提取
率最高，当为 2.5%后蛋白质的提取率逐渐下降。原因
可能是较高的盐质量分数造成蛋白盐析沉淀，使提取率
下降，所以提取薏米蛋白的盐质量分数为 2%。
2.3.2 正交试验
由单因素试验结果可知，盐法提取蛋白的最佳提取
条件为料液比 1:12、温度 40℃、时间 3h、盐质量分数
2.0%，在此基础上按表 3进行 L9(34)正交试验，结果见
表 4 。
由表 4可得出，盐法提取薏米蛋白的决定因素为提
取时间＞盐质量分数＞提取温度＞料液比。通过正交试
验得出盐法提取薏米蛋白最佳提取条件为料液比 1:11、
温度 35℃、时间 3h、盐质量分数 2%，测得蛋白提取
率为 29.51%。
3 结 论
3.1 碱法提取薏米蛋白最佳提取条件为料液比 1:12、温
度 35℃、时间 5h、pH 1 1，此提取条件下，薏米蛋白
提取率可达 43.56%。
3.2 盐法提取薏米蛋白最佳提取条件为料液比 1:11、
温度 35℃、时间 3h、盐质量分数 2%，此提取条件下，
薏米蛋白的提取率可达 29.51%。
3.3 比较两种薏米蛋白提取方法可知，碱法提取薏米
图 7 提取时间对薏米蛋白提取率的影响
Fig.7 Effects of extraction time on extraction rate of Job s Tears
seed protein
30
25
20
15
10
5
0
蛋
白
提
取
率
/%
提取时间 /h
1 2 3 4 5
,
图 6 提取温度对薏米蛋白提取率的影响
Fig.6 Effects of temperature on extraction rate of Job s Tears
seed protein
25
20
15
10
5
0
蛋
白
提
取
率
/%
提取温度 /℃
30 35 40 45 50
,
图 8 盐质量分数对薏米蛋白提取率的影响
Fig.8 Effects of salt concentration on extraction rate of Job s Tears
seed protein
30
25
20
15
10
5
0
蛋
白
提
取
率
/%
盐质量分数 /%
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
,
水平 料液比(g/mL) 提取温度 /℃ 提取时间 /h 盐质量分数 /%
1 1:11 35 2 1.5
2 1:12 40 3 2.0
3 1:13 45 4 2.5
表 3 盐法提取蛋白 L9(34)正交试验表
Table 3 Factors and levels in orthogonal array design for optimizing
salt extraction of Job s Tears seed protein,
试验号 料液比(g/mL) 提取温度/℃ 提取时间/h 盐质量分数/% 提取率/%
1 1:11 35 2 1.5 19.28
2 1:11 40 3 2.0 25.87
3 1:11 45 4 2.5 14.31
4 1:12 35 3 2.5 22.15
5 1:12 40 4 1.5 15.11
6 1:12 45 2 2.0 17.36
7 1:13 35 4 2.0 18.65
8 1:13 40 2 2.5 16.33
9 1:13 45 3 2.0 20.01
k 1 19.82 20.03 17.66 18.13
k 2 18.21 19.10 22.68 20.63
k 3 18.33 17.23 16.02 17.60
R 1.61 2.80 6.66 3.03
表 4 盐法提取蛋白正交试验设计及结果
Table 4 Scheme and experimental results of orthogonal array design
for optimizing salt extraction of Job s Tears seed protein,
2011, Vol. 32, No. 08 食品科学 ※工艺技术92
蛋白提取率较高，容易控制，操作简单，便于大规模
工业化生产，此法有望成为薏米深加工和综合利用的一
条主要途径之一。
参 考 文 献 ：
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