全 文 ：2012 年 12 月
第 27 卷第 12 期
中国粮油学报
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
Vol． 27，No． 12
Dec. 2012
超声波辅助提取扁核木叶蛋白的工艺优化
梁丽琴 魏学智 段江燕 张晓俊 安 娜
(山西师范大学生命科学学院，临汾 041004)
摘 要 在酸溶法的基础上采用超声波辅助提取扁核木叶蛋白，分别研究了时间、温度、液料比及溶液
pH对扁核木叶蛋白提取率的影响，并在单因素试验的基础上进行了正交试验，结果表明，酸溶法提取扁核木
叶蛋白的最佳条件: 时间 25 min、温度 45 ℃、液料比 8、pH 3． 6，此时，扁核木叶蛋白的提取率为 70． 37% ;超声
波辅助酸溶法提取扁核木叶蛋白的最佳条件: 时间 20 min、温度 40 ℃、液料比 12、pH 4． 2，此时，扁核木叶蛋白
的提取率可达 87． 90%，与传统的酸溶法相比，提取率提高了 17． 53%。
关键词 超声波 扁核木 叶蛋白 提取
中图分类号:TS210． 9 文献标识码:A 文章编号:1003 － 0174(2012)12 － 0096 － 05
基金项目:山西省自然科学基金(2009011041 － 1)
收稿日期:2012 － 02 － 09
作者简介:梁丽琴，女，1979 年出生，硕士，讲师，植物蛋白生物化
学及分子植物病理学
蛋白质是供给必需的氨基酸以维持生理健康的
重要物质，随着食品工业的快速发展及生活水平的
提高，全球蛋白质资源紧缺现象日益严重。动物蛋
白生产成本较高，且含有胆固醇，不适于高血压及心
脏病等病人。植物蛋白营养丰富，必需氨基酸组成
与比例均优于动物蛋白，尤其是它不含胆固醇，因而
深受食品科学家的青睐。近年来，农产品价格不断
上涨，其中豆类产品价格的上涨使得种子蛋白的生
产加工成本也逐渐提高。而植物叶蛋白资源丰富，
其必需氨基酸的数量和比例均优于大豆饼蛋白［1］，
因而开发植物叶蛋白具有重要意义。
扁核木(Prinsepia uniflora Batal)为蔷薇科扁核
木属的落叶灌木，在山西、陕西、内蒙古、东北等地均
有分布。扁核木枝繁叶茂，果实可以食用，种子可以
榨油也可以入药，因而在生产、生态和造景观赏方面
均有很好的开发应用前景［2］。目前，有关扁核木的
开发研究主要集中在育种栽培方面，而关于扁核木
的果实及叶的开发研究未见报道。因而，本试验将
对扁核木叶蛋白的提取方法进行研究。传统的酸加
热法提取叶蛋白效率低，纯度低，且耗时。酶法虽然
可以提高效率，但酶价格昂贵，易失活，提取过程也
较难控制。超声波能够产生增溶作用［3］，提取效率
高，提取时间短，且其成本低、设备简单、操作容易，
现已被用于大豆蛋白［4 － 6］、玉米醇溶蛋白［7］、荞麦蛋
白［8］、棉籽蛋白［9］、小麦胚芽蛋白［10］及花生蛋白［11］
等的辅助提取，因此，本试验将探讨超声波辅助酸加
热法提取扁核木叶蛋白，以期为扁核木叶蛋白的食
品开发利用提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
扁核木叶:采自山西临汾龙寺镇;所用试剂均为
分析纯。
1． 2 仪器与设备
pHS － 3C酸度计、HJ － 6A 数显多头磁力恒温搅
拌器:金坛市荣华仪器制造有限公司;HAP － 300 超
声波处理仪:宁波新芝生物科技股份有限公司;LG －
24A型高速离心机:北京医用离心机厂;LG10 － 2． 4A
型高速冷冻离心机:上海安亭科学仪器厂;数显恒温
水浴锅:常州国华电器有限公司;UV － 7504c 紫外可
见分光光度计:上海欣茂仪器有限公司。
1． 3 试验方法
1． 3． 1 扁核木叶的处理
取新鲜的无病虫害扁核木叶，放于洁净的培养
皿中，用自来水冲洗 3 次后，再用蒸馏水洗 3 次，用滤
纸吸去多余水分。
1． 3． 2 标准曲线的绘制
准确称取 10 g扁核木叶，将其剪成 0． 5 cm长的
小段，加石英砂充分研磨后，加入 50 mL pH 3． 6 的磷
酸盐缓冲液中，搅拌均匀后于 40 ℃下超声波提取 30
min，然后在 4 000 r /min 离心 20 min，取上清液并测
定体积，取部分上清液进行半微量凯氏定氮法测定
其蛋白质含量，剩余上清液用于制作标准曲线。用
第 27 卷第 12 期 梁丽琴等 超声波辅助提取扁核木叶蛋白的工艺优化
考马斯亮蓝法在 595 nm 波长下测定提取液的吸光
度 Y［12］。以提取液蛋白质含量为横坐标 X，吸光度 Y
为纵坐标绘制标准曲线，最小二乘法拟合得方程:
Y = 0． 003 34 + 0． 009 1X(R =0． 991 8)
1． 3． 3 扁核木叶蛋白的酸加热提取及超声波辅助
提取方法
准确称取 2 g新鲜的扁核木叶，将其剪成 0． 5 cm
长的小段，加石英砂充分研磨，按一定液料比加入一
定温度下预热的 pH磷酸盐缓冲液，在一定温度下搅
拌一定时间(超声波处理，功率为 50 W) ，4 000 r /min
离心 15 min，再将离心液用快速滤纸过滤除去漂浮
物，定容至 30 mL，用考马斯亮蓝法 595 nm波长下测
定滤液的吸光值，并计算扁核木叶蛋白含量［13］。
1． 3． 4 扁核木叶蛋白提取率计算［8］
扁核木叶蛋白提取率 = 水溶性蛋白含量
原料蛋白含量
×
100%
1． 3． 5 扁核木叶基本化学成分测定［14］
蛋白质含量测定:凯氏定氮法测定。粗脂肪含
量测定:索氏抽提法。水分测定:常压烘干法。
1． 4 数据处理
采用 Excel软件对单因素试验结果进行数据处
理，正交试验结果采用极差分析。
2 结果与分析
2． 1 扁核木叶基本化学成分
由表 1可知，扁核木叶蛋白占叶片鲜重的5． 36%。
据资料报道［15］，叶蛋白主要包括溶解性好的细胞质
蛋白和叶绿体内基质蛋白、线粒体蛋白、难溶的叶绿
体结构蛋白、线粒体结构蛋白、核蛋白及细胞壁蛋
白、另外还有脱氢酶过氧化物酶及多酚氧化酶等多
种酶组成的蛋白质混合体。其中，核酮糖 － 1，5 －二
磷酸羧化酶占细胞质蛋白质的 70%～80%。
表 1 扁核木叶基本化学成分 /%
水分 蛋白 脂肪
质量分数 82． 41 5． 36 0． 52
2． 2 处理时间对扁核木叶蛋白提取率的影响
设定液料比 1∶ 10，pH 3． 6，温度 40 ℃为不变因
素，处理时间分别为 10、20、30、40、50 min，时间对扁
核木叶蛋白提取率的影响如图 1。
由图 1 可知，处理时间在 10 ～ 50 min 之内，用超
声波辅助酸溶法提取扁核木叶蛋白，其提取率均远
高于传统的酸溶法。在处理时间为 10 ～ 20 min 之
间，用超声波辅助法提取时，随着时间的延长，扁核
木叶蛋白的提取率与时间呈正相关，超过 20 min
后，提取率增加不再明显，且逐渐趋于稳定。这可
能是由于在 10 ～ 20 min 之内，随着时间的延长，形
成的气泡逐渐增多，高频振荡逐渐剧烈，吸收的声
能逐渐增大，破壁的效果逐渐增强，蛋白质溶出也
逐渐增多。而超过 20 min 后，随着时间的延长，提
取率反而不断下降，这可能是由于超声波的强烈振
动及热效应作用导致蛋白变性，从而使叶蛋白水溶
性变差。
图 1 处理时间对扁核木叶蛋白提取率的影响
2． 3 温度对扁核木叶蛋白提取率的影响
设定液料比 1∶ 10，pH 3． 6，处理时间 30 min为不
变因素，温度分别为 30、35、40、45、50 ℃，温度对扁核
木叶蛋白提取率的影响如图 2。
图 2 温度对扁核木叶蛋白提取率的影响
由图 2 可知，在 30 ～ 45 ℃之间，随着温度的升
高，扁核木叶蛋白的提取率也逐渐增加，当温度为 45
℃时，无论是传统的酸加热法还是加以超声波辅助，
叶蛋白的提取率均最高，此时，用超声波辅助酸溶法
提取叶蛋白的提取率可达 85． 72%。当温度超过 45
℃时，叶蛋白提取率开始下降，这可能是由于此时蛋
白质开始变性，蛋白质分子展开导致疏水基团的暴
露及蛋白质分子相互缠绕，从而使溶解度降低。整
体看来，不同温度下，用超声波辅助酸加热法提取扁
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中国粮油学报 2012 年第 12 期
核木叶蛋白的提取率也均高于传统的酸加热法的提
取率。
2． 4 液料比对扁核木叶蛋白提取率的影响
设定 pH 3． 6，温度 40 ℃，处理时间 30 min 为不
变因素，液料比分别为 6、8、10、12、14，液料比对扁核
木叶蛋白提取率的影响如图 3。
图 3 液料比对扁核木叶蛋白提取率的影响
由图 3 可知，在液料比为 6 ～ 14 之间时，随着液
料比的增加，提取率逐渐增高，当液料比为 12 时，扁
核木叶蛋白的提取率达到最高，当液料比超过 12
时，叶蛋白的提取率趋于稳定，说明此时蛋白质已被
最大程度的溶解出来。整体看来，在不同液料比下，
用超声波辅助酸加热法提取扁核木叶蛋白的提取率
也均远高于传统的酸加热法的提取率。
2． 5 pH对扁核木叶蛋白提取率的影响
设定液料比 1∶ 10，温度 40 ℃，处理时间 30 min
为不变因素，pH 分别为 3． 0、3． 6、4． 2、4． 8、5． 4，pH
对扁核木叶蛋白提取率的影响如图 4。
图 4 pH对扁核木叶蛋白提取率的影响
由图 4 可知，在 pH 3． 0 ～ 5． 4 之间，扁核木叶蛋
白的提取率与 pH呈负相关，在 pH 为 3． 0 时扁核木
叶蛋白提取率最高。当提取液 pH 逐渐增大时，扁核
木叶蛋白的提取率也逐渐下降。这是由于蛋白质是
一种两性电解质，当溶液 pH 小于蛋白质的等电点
时，酸性溶液中大量的氢离子使蛋白质氢离子化而
带有大量正电荷，这些带有正电荷的基团会与周围
溶液中的水分子发生结合，在蛋白质周围形成一层
水化层，从而使得蛋白质更稳定的存在于溶液中，即
增加了蛋白质的溶解度。在 pH 3． 0 ～ 5． 4 酸性范围
内，扁核木叶中的蛋白质带有正电荷，且随着 pH 的
逐渐增大，叶蛋白质所带正电荷逐渐减少，蛋白质的
溶解度也逐渐降低。整体看来，在 pH 3． 0 ～ 5． 4 之
间，用超声波辅助酸溶法提取扁核木叶蛋白的提取
率也均远高于传统的酸加热法的提取率。
2． 6 正交试验
在单因素试验的基础上，以节约生产成本为原
则，对温度、时间、pH、液料比 4 个因素各取 3 个水平
进行正交试验，以扁核木叶蛋白的提取率为指标，探
索酸加热法及超声波辅助酸加热法提取扁核木叶蛋
白的最佳提取条件。正交试验因素 －水平设计见表
2，正交试验结果与极差分析见表 3。
表 2 正交试验因素 －水平
水平
A
时间 /min
B
温度 /℃
C
液料比
D
pH
1 15 35 8 3． 0
2 20 40 10 3． 6
3 25 45 12 4． 2
通过表 3 极差分析结果可知，酸溶法提取扁核
木叶蛋白的最佳工艺为 A3B3C1D2，即时间 25 min、温
度 45 ℃、液料比 8、pH 3． 6，各因素对扁核木叶蛋白
提取率影响的显著次序为 A ＞ C ＞ D ＞ B，即时间 ＞液
料比 ＞ pH ＞温度;超声波辅助酸加热法提取扁核木
叶蛋白的最佳工艺为 B ＞ C ＞ D ＞ A，即时间 20 min、
温度 40 ℃、液料比 12、pH4． 2，各因素对扁核木叶蛋
白提取率影响大小的次序为 B ＞ C ＞ D ＞ A，即:温度
＞液料比 ＞ pH ＞时间。
2． 7 验证试验
利用上述最佳工艺条件分别进行验证试验，实
测得用酸加热法提取扁核木叶蛋白，其提取率为
70． 37%，用超声波辅助酸加热法提取扁核木叶蛋
白，其提取率为 87． 90%，超声波辅助酸加热法较传
统的酸加热法提取扁核木叶蛋白的提取率提高了
17． 53%。
2． 8 酸沉淀扁核木叶蛋白
用 0． 1 mol /L 的 HCl 调节扁核木叶蛋白超声波
提取液至 pH 5． 4，4 000 r /min 离心 15 min，脂肪、叶
绿素、糖类及有机物等杂质留于上清液中，去上清
液，沉淀则为纯化的扁核木叶蛋白。
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表 3 正交试验结果与极差分析
序号
A B C D 提取率 /%
酸溶 超声 酸溶 超声 酸溶 超声 酸溶 超声 酸溶 超声
1 1 1 1 1 53． 34 77． 41
2 1 2 2 2 56． 25 87． 24
3 1 3 3 3 66． 29 82． 72
4 2 1 2 3 32． 06 85． 01
5 2 2 3 1 42． 84 87． 62
6 2 3 1 2 56． 12 79． 43
7 3 1 3 2 69． 20 84． 01
8 3 2 1 3 66． 32 86． 93
9 3 3 2 1 48． 34 81． 11
k1 58． 63 82． 42 51． 53 82． 14 58． 59 81． 26 48． 17 82． 0
k2 43． 67 84． 02 53． 14 87． 12 43． 55 84． 45 60． 52 83． 5
k3 61． 29 84． 02 56． 92 81． 09 58． 48 84． 78 54． 90 84． 9
R 17． 62 1． 60 5． 39 6． 03 13． 04 3． 52 12． 35 2． 9
最佳组合 A3B3C1D2(酸溶) A2B2C3D3(超声)
注:“超声”代表超声波辅助酸溶法
3 结论
3． 1 采用酸加热法提取扁核木叶蛋白的最佳工艺
条件:时间 25 min、温度 45 ℃、液料比 8、pH 3． 6，此
时，扁核木叶蛋白的提取率为 70． 37%。
3． 2 采用超声波辅助酸加热法提取扁核木叶蛋白
的最佳工艺条件:时间 20 min、温度 40 ℃、液料比 12、
pH 4． 2，此时，扁核木叶蛋白的提取率为 87． 9%。
3． 3 相对于传统的酸溶法，用超声波辅助酸溶法提
取扁核木叶蛋白，节省了时间，降低了温度，并增大
了 pH，这大大降低了生产成本。
3． 4 采用超声波辅助酸溶法提取可以提高扁核木
叶蛋白的提取率，与单纯酸溶法提取法相比，扁核木
叶蛋白提取率提高了 17． 53%。
3． 5 将扁核木叶蛋白超声波提取液调至 pH 5． 4，对
扁核木叶蛋白进行酸沉淀，可将扁核木叶蛋白从提
取液中分离出来。
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中国粮油学报 2012 年第 12 期
Optimizing Condition of Ultrasonic － Assisted Extraction of
Prinsepia Uniflora Batal Leaf Protein
Liang Liqin Wei Xuezhi Duan Jiangyan Zhang Xiaojun An Na
(College of Life Science，Shanxi Normal University，Linfen 041004)
Abstract Ultrasonic was used to assist acid extraction of Leaf Protein from Prinsepia uniflora Batal． The effect
of extraction time，extraction temperature，liquid to solid ratio and pH on the extraction rate of leaf protein was re-
searched． Based on the single factor method，the orthogonal experiment results showed that the optimum conditions of
acid extracting leaf protein was extraction time 25 min，extraction temperature 45 ℃，liquid to solid ratio 8，pH 3． 6．
Under these conditions，the acid extraction rate of leaf protein reached 70． 37% ． And that the optimum conditions of
acid extracting leaf protein with ultrasonic － assisted was extraction time 20 min，extraction temperature 40 ℃，liquid
to solid ratio 12，pH 4． 2． Under these conditions，the extraction ratio with ultrasonic － assisted rate of leaf protein
reached as high as 87． 90% ． Compared with the conventional simple acid extraction，the extraction ratio was increased
by 17． 6% ．
Key words ultrasonic，prinsepia uniflora batal，leaf protein，
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
extraction
( 上接第 95 页)
Study on the Process Optimization of
Fermented Rice Cake Powder
Bao Fangfang1 Yuan Baihua1 Xiong Qing2 Zhao Siming1
(College of food science and technology，Huazhong Agricultural University1，Wuhan 430070)
(College of food and biology technology，Chutian College Huazhong Agricultural University2，Wuhan 430205)
Abstract Fermented rice cake powder was made from indica rice through the process of soaking，inoculating，
grinding，filtering and drying，which provides experimental data for industrialization of fermented rice cake． The results
showed that solid － liquid ratio，grinding and filtering affected the production of fermented rice cake powder． The suit-
able processing conditions were as below:rice was soaked at the solid － liquid ratio of 1∶ 1，inoculated yeasts and lac-
tobacillus，through 80 mesh sieve after second milling，filtered with 621 type filter for 12 min at the pressure of
0． 08 MPa and dried． After 60 d storage，the number of living yeasts and lactobacillus declined slightly，while the sen-
sory quality had hardly changed with a good storage characteristic． The process is expected to achieve industrialized
production of fermented rice cake powder．
Key words fermented rice cake，powder，technology，quality
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