全 文 ：碱浸提法提取脱脂火棘籽粕蛋白质工艺研究
尹玲红 尹 红 黄 诚 *
（吉首大学化学化工学院，湖南吉首 416000）
摘要 以脱脂火棘籽为原料，在测定火棘籽蛋白等电点的基础上，用碱提酸沉法设计火棘籽蛋白的提取工艺，运用单因素试验和正交
试验确定工艺参数，结果表明：最佳提取工艺参数为料液比 1:12，碱提 pH值 10，碱提时间 100 min，碱提温度 50 ℃，在此条件下火棘籽粗蛋
白得率 10.95%。
关键词 火棘籽粕；蛋白质；提取工艺；碱浸提法
中图分类号 TS255 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）08-0275-02
Research on Extracting Process with Seed of P.fortuneana by Alkali Extraction Adopted
YIN Ling-hong YIN Hong HUANG Cheng *
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Jishou University，Jishou Hunan 416000）
Abstract Taking seed of P.fortuneana as raw material，process parameters were determined by single factor experiment and orthogonal test at the
basis of isoelectry of the protein.The results showed that the optimal process were as follows:the ratio of material to solvent was 1:12 ，pH value in alkali
extraction was 10，and time was 100 min，at 50℃.Yield came to 10.95% under this condition.
Key words seed of P.fortuneana；protein；extraction process；alkali extraction adopted
基金项目 吉首大学实验室与设备管理中心 2015 年度大学生创新项
目（JDCX2015-1）。
* 通讯作者
收稿日期 2016-03-30
火棘（P.fortuneana），又名火把果、赤阳子等，为蔷薇科
火棘属常绿野生灌木果树。我国火棘资源极为丰富，且分布
集中，我国东南、西南和西北部 [1]，如贵州和四川大巴地区每
年鲜果产量均在 2.5 万 t 以上 [2]，湖北省鄂西南及神农架年
均产果近 5 万 t[3]。火棘不仅具有较高的观赏价值，其果实还
具有很好的食用和药用保健价值，火棘果代粮食用在我国已
有 1 700多年的历史[4]，也是一种重要的天然色素、果胶及饲
料资源 [5]。该文就碱提酸沉法从脱脂火棘籽粕中提取蛋白质
进行研究，确定提取脱脂火棘籽粕蛋白的工艺参数，以期为
工业生产提供相应工艺参数。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 试验仪器。HH-2型数显恒温水浴箱（北京医疗设备厂）；
LD4-2A型低速离心机（北京医用离心机厂）；GZX-9146MBF
电热恒温鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）；
PHS-3D 精密 pH 计（上海市安艇有限公司）；TMP-2 上皿式
电子天平（湘仪天平仪器设备有限公司）。
1.1.2 试验材料与试剂。脱脂火棘籽粕（湘西），硫酸钾（分
析纯），氢氧化钠（分析纯），0.01ml/L 盐酸溶液，浓硫酸（分析
纯），2%硼酸，10%硫酸铜溶液，混合指示剂（1 份 0.1%甲基
红乙醇溶液与 5份 0.1%溴甲酚绿乙醇溶液临用时混合）等。
1.2 试验方法
1.2.1 蛋白质含量的测定。采用微量凯氏定氮法测定。称取
均匀样品置于凯氏烧瓶内，消化,蒸馏，加入指示剂，用 0.01mL/L
盐酸溶液滴定吸收液，滴至溶液出现浅紫红色为止。然后吸
收空白消化液，按上述操作步骤，做空白试验。重复 3次。
1.2.2 蛋白质提取工艺流程。脱脂油粕→过筛（50 目）→浸
提→离心→上清液→调蛋白质等电点→离心→取下层沉
淀→抽滤→鼓风干燥→产品。
1.2.3 工艺条件优化。采用单因素试验，分别探讨碱浸提液
pH 值、浸提温度、提取时间、料液比对脱脂火棘籽粕蛋白提
取效果的影响。采用正交试验 L9（34），以碱浸提液 pH 值、浸
提温度、浸提时间、料液比为变量因素，以提取率为评价指
标，得出提取脱脂火棘籽粕蛋白最佳工艺条件。
1.2.4 蛋白质提取率的计算。蛋白质提取率（%）=（提取火棘
籽蛋白质量/火棘籽原蛋白质量）×100
2 结果与分析
2.1 脱脂火棘籽粕原蛋白含量测定结果
根据统计，3 次测定脱脂火棘籽粕粗蛋白含量分别为
14.62%、14.60%、14.55%，平均值为 14.59%。
2.2 脱脂火棘籽粕蛋白质等电点确定
分别称取 20 g脱脂火棘籽粕按 1∶12固液比，温度 40℃，
加碱液调节 pH值至 10.0浸提 100min，然后离心 15min（3 000
r/min），取上清液，分别调 pH 值至 2.9、3.2、3.5、3.8、4.1，离心
15 min（3 000 r/min），取沉淀干燥后分别称重，结果如表 1 所
示。可以看出，当 pH 值在 2.9～3.5 范围内时，火棘籽蛋白含
量逐渐增大，最大可达 0.272 g，当 pH 值大于 3.5 时，火棘籽
蛋白含量逐渐减小，其原因是多数食物蛋白质最低溶解度出
现在等电点附近 [6]，因此选取酸沉 pH值为 3.5。
2.3 碱浸提取火棘籽蛋白单因素试验结果
2.3.1 料液比对蛋白提取的影响。分别称取 20 g火棘籽粕置
于烧杯中，按 1∶8、1∶10、1∶12、1∶14、1∶16固液比加蒸馏水浸泡，
温度 50℃，加碱液调 pH值至 10.0浸提 100 min，离心15 min
（3 000 r/min），取上清液，然后调 pH 值至 3.5，离心15 min
（3 000 r/min），取沉淀干燥后分别称量，再分别求出其提取
率，结果见图 1。可以看出，蛋白质的提取率随料液比的增加
而升高，当料液比较小时蛋白质的提取率相对较低，但升高
表 1 火棘籽蛋白质等电点确定
序号 酸沉 pH值 产品量∥g
1 2.9 0.264
2 3.2 0.267
3 3.5 0.272
4 3.8 0.270
5 4.1 0.268
食品科学现代农业科技 2016年第 8期
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现代农业科技 2016年第 8期食品科学
至 1/12时蛋白质提取率增加已不明显，这是由于火棘籽中含
有膳食纤维，吸水膨胀能力较强，不易搅动，蛋白质提取率
低[7]，从成本考虑，料液比选择 1/12为佳。
2.3.2 碱浸提液温度对蛋白提取影响。分别称取 20 g火棘籽
粕置于烧杯中，按 1∶12固液比加蒸馏水浸泡，温度分别调至
30、35、40、45、50 ℃，加碱液调 pH 值至 10.0 浸提 100 min，离
心 15 min（3 000 r/min），取上清液，然后调 pH 值至 3.5，离心
15 min（3 000 r/min），取沉淀干燥后分别称量，再分别求出其
提取率，结果见图 2。可以看出，随着温度的升高，蛋白质的
提取率增大，但由于 50 ℃以上蛋白质易变性，导致其提取
率下降[8]，因此，温度选择 50 ℃为佳。
2.3.3 碱浸提液 pH 值对粕蛋白提取影响。分别称取 20 g 火
棘籽粕置于烧杯中，按 1∶12固液比加蒸馏水浸泡，温度为40
℃，加碱液调 pH值分别至 7.0、8.0、9.0、10.0、11.0浸提 100 min，
离心 15 min（3 000 r/min），取上清液，然后调 pH 值至 3.5，离
心 15 min（3 000 r/min），取沉淀干燥后分别称量，再分别求
出其提取率，结果见图 3。可以看出，随着 pH 值的升高，蛋
白质提取率增加，但当 pH 值大于 10 时，增幅减小，且 pH
值太高不利于后续分离工序，且还会导致氨基酸转变为有毒
化合物[9]。因此，pH 值选择 10 为佳。
2.3.4 浸提时间对蛋白质得率的影响。分别称取 20 g火棘籽
粕置于烧杯中，按 1∶12 固液比加蒸馏水浸泡，温度为 40 ℃，
加碱液调 pH 值至 10.0，浸提时间分别为 40、60、80、100、120
min，离心 15 min（3 000 r/min），取上清液，然后调 pH值至 3.5，
离心 15 min（3 000 r/min），取沉淀干燥后分别称量，再分别求
出其提取率，结果见图 4。可以看出，随着浸提时间的增加，
蛋白质的溶出率增加，提取率升高，当浸提时间达到 100 min
后，蛋白质提取率增加已不明显，但时间越长，能耗越大 [10]。
因此，浸提时间选择 100 min 为佳。
2.4 正交试验
根据单因素试验结果，影响火棘籽粕蛋白含量和蛋白质
得率的主要因素为碱提 pH 值、浸提温度、料液比、浸提时
间。因此正交试验设计为四因素三水平，见表 3。采用 L9（34）
进行正交试验，确定碱浸提取火棘籽粕蛋白最佳工艺条件，
结果见表 4。可以看出，在碱浸提法提取火棘籽粕蛋白质工
艺中，由极差 R 的大小可以看出 B 因素，即碱提 pH 值为最
重要因素，其次为 A 因素，即浸提温度，而后才是 C 因素与
（下转第 279 页）
表 4 正交试验结果
试验号
浸提
温度
（A ）
℃
碱提
pH 值
（B）
料液比
（C）
浸提
时间
（D）
min
产品量
产品
得率
%
1 1 1 1 1 0.219 7.52
2 1 2 2 2 0.276 9.47
3 1 3 3 3 0.308 10.56
4 2 1 2 3 0.236 8.14
5 2 2 3 1 0.281 9.62
6 2 3 1 2 0.313 10.72
7 3 1 3 2 0.240 8.23
8 3 2 1 3 0.285 9.78
9 3 3 2 1 0.318 10.89
k1′ 0.268 0.232 0.272 0.273
k2′ 0.277 0.281 0.277 0.276
k3′ 0.281 0.313 0.276 0.276
R1 0.013 0.081 0.005 0.003
k1 9.18 7.96 9.34 9.34
k2 9.49 9.62 9.50 9.47
k3 9.63 10.72 9.47 9.49
R2 0.45 2.76 0.16 0.15
提
取
率
∥
%
12
10
8
6
4
2
0
料液比
1/8 1/10 1/12 1/14 1/16
图 1 料液比对提取率影响
提
取
率
∥
%
12
11
10
9
8
7
6
5
4
温度∥℃
图 2 温度对提取率影响
30 35 40 45 50
提
取
率
∥
%
12
10
8
6
4
2
0
pH 值
7.0 8.0 9.0 10.0 11.0
图 3 pH值对提取率的影 响
提
取
率
∥
%
12
10
8
6
4
2
0
时间∥min
图 4 提取时间对提取率的影响
40 60 80 100 120
表 3 因素水平设计
水平
浸提温度
（A ）∥℃
碱提 pH 值
（B）
料液比
（C）
浸提时间
（D）∥min
1 40 8.0 1∶10 60
2 45 9.0 1∶12 80
3 50 10.0 1∶14 100
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（上接第 272页）
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（上接第 276页）
D 因素。4 个因素的主次顺序为碱提 pH 值﹥浸提温度﹥料
液比﹥浸提时间，再由 k值可知,在 A因素中 A3为最好水平，
在 B因素中 B3为最好水平，C、D因素的最好水平分别为 C2、
D3，故此工艺的最优组合为 A3B3C2D3，即碱提 pH 值 10.0、浸
提温度 50℃、料液比 1∶12，酶反应时间 100 min，在此工艺条
件下，火棘籽粕蛋白提取率为 10.95%。
3 结论
该试验得出火棘籽蛋白提取最佳提取工艺条件为碱提
pH 值 10.0、浸提温度 50℃、料液比 1∶12，浸提时间 100 min。
在此工艺条件下，火棘籽蛋白质提取率可达到 10.95%。提取
出来的火棘籽蛋白，能生产一些功能性食品，适应市场需求，
而且可以拓宽火棘籽利用率，更好地利用资源，具有积极的
经济价值和现实意义，应用前景广阔。
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在 1∶6~9之间产率的增加幅度不大，提高料液比对产率影响
不大。因此，提取料液比应选择 1∶6~7比较适宜。
2.2 正交试验
以 3 因素设计 L9（33）正交试验，以提取率为评价指标，
优化提取工艺[11-13]。正交试验的因素水平选择如表2所示，正
交试验结果如表 3所示。由表 3极差分析可知：影响提取的主
要因素为时间和温度，料液比稍小一些，影响火棘籽油脂提取
工艺的主要因素主次顺序为 B>A>C，最佳方案为A3B3C3，即以
石油醚Ⅰ为提取剂，提取温度 75 ℃，提取时间 4 h，料液比
（g∶mL）1∶8时产率最高。
为进一步验证所选工艺的重复性，按上述优选的条件重作
了重复性试验进行验证，准确称取粉碎好的的火棘籽粉 10 g，以
石油醚Ⅰ为浸提剂，在温度 75℃，浸提时间 4 h，料液比1∶8的
条件下进行试验，所得产率达到 6.87%。说明 A3B3C3为最佳组
合。
3 结论
（1）试验所用火棘籽含油量为 7.05%；索氏浸提溶剂选
择石油醚Ⅰ（30~60℃）为佳，所得油脂颜色浅亮，油脂质好，
安全性高，无异味且提取率较高。
（2）由正交试验可知，火棘籽油索氏提取的毛油得率受
时间和温度影响较大。最优工艺条件为料液比（g∶mL）1∶8，温
度 75 ℃，时间 4 h；毛油得率为 6.87%，接近火棘籽含油率。
提取过程所用时间较短，温度不高，节约了能源消耗且所得
火棘籽粗油得率较高，油质较好。
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表 2 提取工艺的正交试验因素与水平
水平 温度（A）∥℃ 时间（B）∥h 料液比（C）∥g∶mL
1 65 2 1∶6
2 70 3 1∶7
3 75 4 1∶8
表 3 正交试验结果
试验号
因素 油得率
%温度（A）∥℃ 时间（B）∥h 料液比（C）//g：mL
1 1 1 1 6.76
2 1 2 2 6.70
3 1 3 3 6.81
4 2 1 2 6.74
5 2 2 3 6.75
6 2 3 1 6.82
7 3 1 3 6.79
8 3 2 1 6.74
9 3 3 2 6.85
ΣK1 20.27 20.29 20.32
ΣK2 20.31 20.19 20.29
ΣK3 20.38 20.48 20.35
K1 6.757 6.736 6.773
K2 6.770 6.730 6.763
K3 6.793 6.827 6.783
R 0.036 0.097 0.020
较好水平 A3 B3 C3
∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥
∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥∥
高 欢等：溶剂法提取火棘籽油工艺研究
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