全 文 ：第37卷2012年第4期
收稿日期：2012-07-17
基金项目：①湖南省高校创新平台开放基金（09K089）；②林产
化工工程湖南省重点实验室开放项目（JDZ201101）。
作者简介：黄伟，男，硕士研究生，研究方向为天然产物化学。
通信作者：麻成金，男，教授，研究方向为食物资源开发与利用。
［摘要］选择纤维素酶与木瓜蛋白酶复合对仿栗籽蛋白进行提取，以蛋白提取率为指标，在单因素试验的基础上，通过正
交试验提取工艺进行优化。结果表明，仿栗籽蛋白的最佳提取工艺条件为：总加酶量 500 U/g，纤维素酶与木瓜蛋白酶的
酶活力配比 5∶5，料液比 1∶25，酶解温度 60 ℃，酶解时间 120 min，酶解 pH8.0。该条件下仿栗籽蛋白提取率为 74.33%。
［关键词］仿栗籽蛋白；纤维素酶；木瓜蛋白酶；工艺条件
第 37卷第 4期
2012年 8月
Vol.37，No.4
Aug.2012GRAIN SCIENCE AND TECHNOLOGY AND ECONOMY
仿栗籽蛋白的提取工艺研究
黄 伟 1，3，麻成金 1，3，黄 群 2，3，余 佶 1，3，冯 磊 1，3，苏 超 3
（1.吉首大学 植物保护与利用湖南省高校重点实验室，湖南 吉首 416000；2.吉首大学 林产化工工程湖南
省重点实验室，湖南 张家界 427000；3.吉首大学 食品科学研究所，湖南 吉首 416000）
仿栗（Sloanea hemsleyana （Ito）Rehd. et Wils）系杜英科
猴欢喜属常绿乔木，仿栗树干高大端直，常绿，枝叶繁茂，
可供观赏；木材白色，纹理直而细嫩，可作为建筑、家具等
用材，是难得的多用途树种 ［1］。仿栗产果量高，其种籽含油
率可达 49%～58%，可以用来制备生物柴油原料油和高级
食用植物油，脱脂后的籽粕还含有丰富的蛋白质 （约为
30%~40%），具有较高的开发利用价值。
蛋白质是生命存在的形式，生命活动不可或缺的物
质基础。 我国人口众多，人均耕地面积少，粮食产量潜力
有限，寻找优质植物蛋白新资源并加以开发利用，对保证
我国食物供给和膳食平衡具有重大意义 ［2］。本试验以仿栗
籽脱脂粕为原料，蛋白提取率为指标，选择纤维素酶与木
瓜蛋白酶复合对仿栗籽蛋白进行提取，在单因素试验的
基础上，通过正交试验提取工艺进行优化，以期为仿栗籽
蛋白这一植物蛋白新资源的综合开发利用提供科学的理
论依据。
1 材料与方法
1.1 原料与试剂
仿栗籽粕：参考胡欣欣等 ［2］对仿栗籽油的提取工艺自
制，蛋白质含量 37.23%；木瓜蛋白酶（100 万 U/g）、纤维素
酶（140 万 U/g）：湖州米纯生物科技有限公司；牛血清蛋
白、考马斯亮蓝 G-250：美国 AMRESCO 公司；石油醚、盐
酸、氢氧化钾、五水硫酸铜、硫酸钾、硼酸、硫酸、磷酸等均
为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
CDE-220E2 型多功能食品处理机：佛山市顺德区欧
科电器有限公司；JA5103N 型高精度电子天平：上海民桥
精密科学仪器有限公司；722 型可见分光光度计：上海舜
宇恒平科学仪器有限公司；GZX-9146MBE 型电热鼓风干
燥箱：上海博迅实业有限公司；THZ-82A 型水浴恒温振荡
器：金坛市顺华仪器有限公司；PHS-25 型数字式 pH 计：
上海伟业仪器厂；LXJ-ⅡB 型飞鸽牌离心机：上海安亭科
学仪器厂；FD5-2.5 型冻干机：西盟生命技术有限公司；凯
氏定氮装置等。
1.3 研究方法
1.3.1 工艺流程
仿栗籽粕→加酶浸提→灭酶→离心分离（4 500 r/min、
15 min）→上清液→等点沉淀（pH4.5）→离心分离→透析
脱盐→冷冻干燥→仿栗籽蛋白。
1.3.2 蛋白提取率的测定
原料中蛋白含量测定采用半微量凯氏定氮法，参照
GB 5009.5-2003；上清液中蛋白含量测定采用考马斯亮
蓝 G-250 法 ［3］，以牛血清蛋白浓度为 x，吸光度值为 y，得
线性回归方程 y=0.0067x+0.0128，线性相关度 R2=0.9987。
根据线性回归方程，得出上清液中蛋白含量，按以下公式
计算蛋白提取率。
蛋白提取率=上清液中蛋白含量
原料中蛋白含量
×100%
1.3.3 单因素实验
试验考察了纤维素酶与木瓜蛋白酶加酶量配比（1∶9、
3∶7、5∶5、7∶3、9∶1）、料液比（1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40）、
总加酶量（100、200、300、400、500、600 U/g）、酶解温度（30、
40、50、60、70 ℃）、酶解时间（30、60、90、120、150 min）和酶
解 pH（6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5）对仿栗籽蛋白提取率的
影响。
1.3.4 正交实验
根据单因素实验结果，设定总加酶量、酶解温度、酶
解 pH 和酶解时间 4 个主要影响因素的 3 个水平，以蛋白
浸提率为考察指标，按照 L9（34）正交表进行正交试验，对
仿栗籽蛋白的提取工艺参数进行优化。
2 结果与分析
2.1 加酶量配比对蛋白提取率的影响
固定料液比 1∶25、酶解时间 120 min、酶解温度 50℃、
酶解 pH7.0、总加酶量 400 U/g，不同加酶量配比对仿栗籽
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DOI:10.16465/j.gste.2012.04.005
第37卷2012年第4期
蛋白提取率的影响如图 1。
图 1 加酶量配比对蛋白提取率的影响
1∶9 3∶7 5∶5 7∶3 9∶1
加酶量配比
蛋
白
提
取
率
/%
66
64
62
60
58
56
54
由图 1 可知，纤维素酶与木瓜蛋白酶加酶量配比为
5∶5时蛋白提取率最高。因此本研究按纤维素酶∶木瓜蛋白
酶=5∶5的配比进行后续试验。
2.2 料液比对蛋白提取率的影响
固定总加酶量 400 U/g、纤维素酶∶木瓜蛋白酶=5∶5、酶
解时间 120 min、酶解温度 50 ℃、酶解 pH7.0、总加酶量
400 U/g，不同料液比对仿栗籽蛋白提取率的影响如图 2。
1∶15 1∶20 1∶25 1∶30 1∶35 1∶40
料液比
蛋
白
提
取
率
/%
68
66
64
62
60
58
图 2 料液比对蛋白提取率的影响
由图 2 可知， 蛋白提取率随着料液比的增大逐渐增
加，当料液比达到 1∶25后蛋白提取率趋于平缓。这是因为
料液比小虽有利于酶和底物的相互作用，但料液比太小，
体系黏度大且蛋白质不能充分浸润，影响了传质过程；料
液比大可降低溶液黏度，加快传质过程，但也降低了酶与
底物接触的几率，因此随着料液比增大，蛋白提取率变化
并不明显 ［4］。 故料液比控制在 1∶25左右为宜。
2.3 酶解 pH 对蛋白提取率的影响
固定总加酶量 400 U/g、纤维素酶∶木瓜蛋白酶=5∶5、料
液比 1∶25、酶解时间 120 min、酶解温度 50℃，不同酶解
pH 对仿栗籽蛋白提取率的影响如图 3。
酶解 pH
蛋
白
提
取
率
/%
70
65
60
55
50
45
图 3 酶解 pH对蛋白提取率的影响
6 6.5 7 7.5 8 8.5
由图 3 可知，随着 pH 值的升高，蛋白提取率先升高，
在 pH 值为 7.5 时提取效果最好。 这是因为 pH 值会分别
影响底物和酶的构象，从而影响酶的活力及其与底物结
合和催化作用，导致蛋白提取率较低 ［5］。 故控制酶解 pH
值在 7.5左右较佳。
2.4 酶解时间对蛋白提取率的影响
固定总加酶量 400 U/g、纤维素酶∶木瓜蛋白酶=5∶5、料
液比 1∶25、酶解 pH7.0、酶解温度 50℃，不同酶解时间对
仿栗籽蛋白提取率的影响如图 4。
酶解时间/min
蛋
白
提
取
率
/%
70
65
60
55
50 30 60 90 120 150
图 4 酶解时间对蛋白提取率的影响
由图 4 可知，随着酶解时间的延长，蛋白提取率增加
较快，到 90 min 时提取率最高，继续延长酶解时间提取率
略有降低。 这是因为反应前期底物浓度、酶的浓度及活性
相对较高，提取率上升较快；但随着酶解时间的延长，酶
的活性、反应产物的积累抑制了反应的继续进行，同时部
分已经溶出的蛋白质和多肽被水解成了更小的肽，导致蛋
白提取率下降 ［5］。 故酶解时间控制在 90 min 左右为宜。
2.5 总加酶量对蛋白提取率的影响
固定酶解时间 120 min、纤维素酶∶木瓜蛋白酶=5∶5、料
液比 1∶25、酶解 pH7.0、酶解温度 50℃，不同总加酶量对
仿栗籽蛋白提取率的影响如图 5。
总加酶量/U/g
蛋
白
提
取
率
/%
70
65
60
55
50 100 200 300 400 500 600
图 5 总加酶量对蛋白提取率的影响
由图 5 可知，仿栗籽蛋白提取率随着加酶量的增加
先增加后减少，在 400 U/g 时提取率最高。 这是因为加入
酶制剂后，纤维素酶降解了植物细胞壁的纤维素骨架，同
时木瓜蛋白酶也会将与蛋白质相连的其他物质水解掉，
使蛋白质更易从细胞内释出，从而提高了蛋白质的提取
率；但随着总加酶量的继续增加，过多的酶作用于已经溶
出的蛋白质使其水解，因此降低了蛋白提取率。 故总加酶
量控制在 400 U/g 为宜。
2.6 酶解温度对蛋白提取率的影响
固定总加酶量 400 U/g、纤维素酶∶木瓜蛋白酶=5∶5、料
液比 1∶25、酶解 pH7.0、酶解时间 120 min，不同酶解温度
对仿栗籽蛋白提取率的影响如图 6。
黄伟等：仿栗籽蛋白的提取工艺研究
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第37卷2012年第4期
Extraction Process of Sloanea Hemsleyana Seed Protein
Huang Wei1，3，Ma Chengjin1，3，Huang Qun2，3，Yu Ji1，3，Feng Lei1，3，Su Chao3
（1.Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Utilization of Hunan Province；2.Key Laboratory of Hunan
Forest Products and Chemical Industry Engineering；3.Institute of Food Science，Jishou University，Jishou，Hunan 416000）
Abstract：Cellulase and Papain were chosen to prepare protein from Sloanea hemsleyana seed.By analyzing the degree of the
extraction rate of protein，the optimized conditions were obtained by single factor tests and orthogonal test as follows：pH
8.0，60 ℃ and a material/liquid ratio of 1∶25g/mL for 120min with a mixture of cellulose and papain at 5∶5 activity ratio with
500 U/g total enzyme dose. Under these conditions，amaximum total protein extraction efficiency of 74.33%was observed.
Key words：Sloanea hemsleyana seed protein，cellulase，papain，extraction process
酶解温度/℃
蛋
白
提
取
率
/%
70
65
60
55
50 30 40 50 60 70
图 6 酶解温度对蛋白提取率的影响
由图 6 可知，随着酶解温度的升高，蛋白提取率不断
增加，60℃时蛋白提取率最大，当超过 60℃随温度升高蛋
白质提取率反而下降。 这是因为在一定温度范围内，随着
温度的升高，酶活力增大、酶与底物结合程度提高，有利
于蛋白质的提取；但温度过高会导致蛋白质变性，不仅降
低了酶活力，而且会引起蛋白质的聚集和沉淀作用，使其
溶解度下降，从而降低了蛋白提取率［8］。 因此选择 60℃为
较佳酶解温度。
2.7 正交实验
在单因素分析的基础上，选择影响仿栗籽蛋白提取
率的主要因素总加酶量、酶解温度、酶解 pH 和酶解时间
进行 L9（34）正交试验，正交试验的因素水平表见表 1，试
验方案及结果见表 2，方差分析结果见表 3。
表 1 正交实验因素水平
因 素
B 酶解温度/℃
50
60
70
水平
1
2
3
C 酶解时间/min
60
90
120
D 酶解 pH
7.0
7.5
8.0
A 总加酶量/U/g
300
400
500
表 2 L9（34）正交实验方案及结果
蛋白提取率/%
62.24
64.11
68.23
70.66
67.77
66.41
72.54
74.16
69.03
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
k1
k2
k3
R
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
64.860
68.280
71.910
7.050
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
68.480
68.680
67.890
0.790
C
1
2
3
2
3
1
3
1
2
67.603
67.933
69.513
1.910
D
1
2
3
3
1
2
2
3
1
66.347
67.687
71.017
4.670
表 3 方差分析
因素
A
B
C
D
误差
偏差平方和
74.576
1.012
6.253
34.693
7.26
自由度
2
2
2
2
4
F 值
20.530
0.279
1.721
9.551
F 临界值
6.940
6.940
6.940
6.940
显著性
*
*
由正交实验的极差分析和方差分析结果可以看出，
各因素对仿栗籽蛋白提取率影响顺序为：A＞D＞C＞B，即总
加酶量＞酶解 pH＞酶解时间＞酶解温度，在以酶解时间 、
酶解温度为误差分析因素的情况下，总加酶量和酶解 pH
是影响仿栗籽蛋白提取率的显著性因素。 从 k 值可筛选
优化工艺组合为 A3D3C3B2，即总加酶量 500 U/g、酶解温度
60℃、酶解 pH8.0、酶解时间 120 min。 根据最佳工艺条件
对仿栗籽蛋白质进行提取，提取率可达74.33%。
3 结 论
研究了纤维素酶与木瓜蛋白酶复合提取仿栗籽蛋白
的工艺条件。 在单因素实验的基础上，通过正交实验确定
仿栗籽蛋白的最佳工艺条件为：总加酶量 500 U/g，纤维素
酶与木瓜蛋白酶的酶活力配比 5∶5，料液比 1∶25，酶解温
度 60℃，酶解时间 120 min，酶解 pH8.0。 在此工艺条件下
仿栗籽蛋白提取率为 74.33%。
参 考 文 献
［1］胡欣欣，麻成金，黄群，等.超声波辅助萃取仿栗籽油的研究［J］.江
苏食品与发酵，2008（1）：11-14.
［2］叶晶晶，曹宁宁，殷浩，等 .植物蛋白的研究进展［J］.安徽农业科
学，2011，39（31）：19046-19047.
［3］戴宇翔，钱志娟，曾晓雄，等.菜籽蛋白提取工艺的优化［J］.食品工
业科技，2011，32（3）：304-306.
［4］逯与运，麻成金，黄群，等.响应面优化超声波辅助水酶法提取蜡
梅籽蛋白［J］.中国食物与营养，2010（9）：59-63.
［5］Xiaonan Sui，Lianzhou Jiang，Yang Li，et al.The study on extracting
protein from hazelnut kernel by aqueous enzymatic extraction method
［J］.Procedia Engineering，2011（15）：4661-4672.
［6］Sajid Latif，Farooq Anwar.Aqueous enzymatic sesame oil and protein
extraction［J］.Food Chemistry，2011，125（2）：679-684.
［7］李杨，江连洲，隋晓楠，等.复合酶水酶法提取大豆蛋白的工艺优
化［J］.食品科学，2011，32（14）：130-133.
［8］Rosenthal A，Pyle D L，Niranjanm K，et al.Combined effect of opera-
tional variables and enzyme activity on aqueous enzymatic extraction
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ogy，2001，28（6）：499-509.
黄伟等：仿栗籽蛋白的提取工艺研究
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